Требования к ресурсосберегающим технологиям возделывания культур в нечерноземной зоне

Требования к ресурсосберегающим технологиям возделывания культур в нечерноземной зоне

ГОГМАЧАДЗЕ  Г. Д., УШАКОВ  Ю. А. «ВНИИ Агроэкоинформ»

В настоящее время на территории Нечерноземной зоны РФ, характеризующейся в целом низкопродуктивными почвами, остро стоит проблема обеспечения животноводства качественными высокопитательными кормами. Ее решение в современных экономических и экологических условиях возможно только на основе создания ресурсосберегающих технологий производства кормовых культур, обеспечивающих минимальные энергетические и экономические затраты и позволяющих получать сбалансированные по энергии и протеину, экологически безопасные рационы кормления сельскохозяйственных животных.

На базе Нижегородской ГСХА, проведены полевые стационарные опыты и производственные испытания, в рамках которых была оценена эффективность использования в кормовой базе животноводства однолетних и многолетних сеяных трав в одновидовых и смешанных посевах на различных агротехнических фонах.

В схему экспериментов были включены как традиционно возделываемые в центральных районах Нечерноземной зоны кормовые культуры, так и новые для данных почвенно-климатических условий виды. Объектами исследований явились наиболее перспективные культуры для создания полноценной кормовой базы животноводства в хозяйствах Центральных районов Нечерноземной зоны и влияние отдельных элементов технологий их возделывания на питательную ценность и урожай.

Известно, что развитие кормопроизводства у нас в настоящее время лимитируется ограниченным ресурсно-материальным обеспечением сельского хозяйства, особенно удобрениями. Поэтому актуальной задачей является разработка и применение новых низкозатратных и высокоэффективных технологий улучшения, в первую очередь, естественных кормовых угодий, а также совершенствование агротехнологий производства кормов на пашне.

В Российской Федерации в настоящее время темпы развития современных ресурсосберегающих технологий отстают от общемировых. По технологиям сберегающего земледелия у нас обрабатываются менее 2% сельскохозяйственных угодий. На фоне роста цен на материальные и энергетические ресурсы это является одной из причин повышения себестоимости сельскохозяйственной продукции, что негативно сказывается на уровне конкурентоспособности отечественных сельхозтоваропроизводителей.

По статистике, 82-90 % общей площади природных кормовых угодий у нас в стране приходится на луга Нечерноземной зоны, расположенные на бедных дерново-подзолистых почвах.

Поэтому из необходимости ресурсосбережения, следует широко использовать биологические, технологические и организационные факторы в виде сформулированных общих требований к ресурсосберегающим технологиям. В целом, технологические схемы возделывания кормовых культур включают в себя три основополагающие составные части:

— севообороты в земледелии;

— системы обработки почвы;

— системы машин, обеспечивающие технологические операции.

СЕВООБОРОТ

Одним из основных в системе севооборотов является требование рационального размещения культур при ограниченном применении удобрений. Научные и производственные результаты показывают, что увеличение в структуре посевов доли бобовых и злаковых трав и их смесей позволяет повысить продуктивность сеяных трав на 10-15 %.

Одновременно, полевые травопольные севообороты с оптимальным обеспечением минерального питания дают возможность остановить снижение гумуса в почве и постепенно повышать почвенное плодородие за счет азотофиксации бобовыми травами с помощью клубеньковых бактерий, с учетом того, что в пожнивных и корневых остатках бобовых трав находится до 1/3 фиксированного азота, после их уборки в почве остается от 50 до 170 кг азота на 1 га, а при запашке трав на зеленое удобрение – 150-500 кг/га.

Наиболее эффективным способом увеличения производства продукции животноводства является улучшение кормления животных на основе повышения качества и энергетической ценности кормов. Последний аспект связан с проблемой кормового белка. Несмотря на предпринимаемые меры уменьшения дефицита протеина в кормах, рост его производства все еще отстает от роста потребности, в результате чего цены на соответствующую продукцию на мировом рынке за последние годы возросли более чем в 3-4 раза. Основная роль в ликвидации дефицита кормового белка принадлежит бобовым культурам.

Ресурсосберегающие технологии должны базироваться не только на правильном подборе культур, но и охватывать все элементы системы земледелия, основываясь на требовании рационального землеустройства. Участки с низким естественным плодородием, переувлажненные, средне- и сильносмытые склоны свыше 50, следует выводить из пашни в сенокосы и пастбища.

Из состава пашни также необходимо выводить культурные пастбища и дополнительные площади для выпаса скота. Для каждого из выделенных участков для возделывания подбираются соответствующие травосмеси, лучше всего – бобово-злаковые.

Агроландшафтные участки следует комплектовать в несколько однородных массивов (полей), на которых разрабатывают систему полевых и кормовых севооборотов. Поля севооборотов должны формироваться из одного или нескольких агроландшафтных участков. При этом необходимо стремиться к равновеликости полей. Границами полей служат внешние стороны группы агроландшафтных участков, а также границы обособленных участков, входящих в это поле.

Набор культур в севообороте должен соответствовать климатическим условиям подзоны, а чередование культур в севообороте должно быть адаптированным к агроландшафтным участкам (по плодородию, рельефу, гранулометрическому составу и т.д.).

В схему чередования должны включаться группы взаимозаменяемых культур, каждая из которых может высеваться самостоятельно или с учетом особенностей участков, благодаря чему на поле можно высевать 2-3 культуры, не нарушающие последующего чередования.

Анализ выбора предщественников в полях севооборотов, проведенный нами, показал, что в зависимости от почвенно-климатических условий бобовые культуры могут занимать 30-50 % объема полевого севооборота, в том числе 2 поля клевера (люцерны) или их смеси со злаковыми травами. Эти культуры являются лучшими предшественниками для многих полевых культур, накапливая в поле свыше 100 кг/га азота и до 50 ц/га органических остатков.

При разработке севооборотов следует также учитывать почвозащитную функцию культур. Известно, что при размещении посевов на склонах в зависимости от вида культур эрозионная опасность оценивается по-разному: для чистого пара – 100%, пропашных – 75 %, однолетних трав и яровых зерновых – 50%, озимых зерновых – 40%, зернобобовых – 35%, многолетних трав 1 и 2 годов пользования – 3-5% /15/.

Основное назначение чистого пара в ресурсосберегающих технологиях – уничтожение многолетних сорняков на сильно засоренных полях, известкование кислых почв и заправка полей органическими удобрениями. В занятых парах следует высевать бобово-злаковые смеси на зеленый корм, клевер одногодичного использования, люпин однолетний; в сидеральных парах — бобово-злаковые смеси, клевер, донник, люпин однолетний.

В хозяйствах центральных районов Нечерноземной зоны следует высевать поукосные и пожнивные промежуточные культуры: озимую рожь, бобово-злаковые смеси, яровой рапс, редьку масличную, сурепицу, капусту кормовую и другие культуры.

Все вышеотмеченные требования – возделывание многолетних бобовых и бобово-злаковых трав в севообороте, парозанимающих, сидеральных и промежуточных культур – способствуют улучшению фитосанитарного состояния посевов, а также экологической ситуации в агроландшафте.

Из полевых севооборотов в настоящее время наиболее широко распространены зернотравяные. В их состав, помимо чистых, занятых или сидеральных паров, зерновых культур и многолетних бобовых трав, часто включают пропашные, лен и другие технические культуры. Многолетние бобовые травы также, в зависимости от назначения, следует высевать в чистом виде или в смеси со злаковыми травами.

Зерновые культуры должны быть взаимозаменяемы, но на одном поле могут высеваться и несколько зерновых культур (с учетом почвенных особенностей отдельных участков, требований производства или рынка).

Набор выращиваемых культур и площади под ними необходимо определять в зависимости от направления производства животноводческой продукции, типа кормления и содержания скота, численности поголовья и продуктивности животных:

·         при мясо-молочном скотоводстве — клевер луговой и гибридный, лядвенец рогатый, тимофеевка луговая, овсяница луговая, ежа сборная, кострец безостый, райграс однолетний, турнепс, брюква, картофель, рожь озимая, рапс яровой, редька масличная, сурепица яровая, подсолнечник в смеси с горохом и ячменем, горохом и овсом;

·         при молочно-мясном скотоводстве – клевер луговой и гибридный, лядвенец рогатый, люцерна, тимофеевка луговая, овсяница луговая, ежа сборная, кострец безостый, райграс однолетний, турнепс, рапс яровой, брюква, морковь, рожь озимая, кормовая свекла, картофель, раннеспелые гибриды кукурузы, редька масличная, подсолнечник в смеси с горохом и ячменем, викой и овсом;

·          при молочно-мясном скотоводстве и производстве зерна – люцерна, клевер луговой, овсяница луговая, ежа сборная, кострец безостый, тимофеевка луговая, райграс однолетний, ранние гибриды кукурузы, кормовая свекла, морковь, рожь озимая, редька масличная, рапс яровой, вико-овсяные и горохо-ячменные смеси.

В хозяйствах по откорму КРС для производства объемистых и концентрированных кормов перспективны травяно-зерновые севообороты в сочетании с культурными пастбищами и природными кормовыми угодьями.

В хозяйствах центральных районов Нечерноземья следует высевать поукосные и пожнивные промежуточные культуры: озимую рожь, бобово-злаковые смеси, горчицу, яровой рапс, сурепицу и другие культуры.

На ближайшую перспективу актуальной проблемой является расширение площадей под бобовыми и зернобобовыми культурами, крестоцветными масличными культурами, а также рациональное размещение кормовых культур в системе полевых и кормовых севооборотов. Основу кормопроизводства в ближайшие годы составят многолетние травы.

Биоэнергетический анализ на возделывание и заготовку кормов из многолетних трав показывает, что выращивать их наиболее выгодно, поскольку коэффициент энергетической эффективности (Кэ) по клеверу луговому, люцерне и их смесям со злаковыми травами составляет 2,1-4,0, что в 1,5-2,0 раза выше, чем зерновых культур. При внесении 180-190 кг/га азота и проведении 3 укосов злаковые травы обеспечивают высокую урожайность (около 100 ц/га сена), а Кэ по ним приравнивается к клеверо-тимофеечной смеси.

Для получения высоких и устойчивых урожаев многолетних бобовых трав требуется создание оптимальных условий произрастания, что следует достигать путем известкования кислых почв, внесенем органических удобрений (в том числе и полужидкого бесподстилочного навоза), рациональным применением фосфорных и калийных удобрений, предпосевной обработкой семян ризоторфином, а также подбором видов, сортов трав и их травосмесей на основании их биологических особенностей.

Основной культурой полевых севооборотов среди многолетних трав остается клевер луговой одноукосный. Эта культура наиболее полно использует короткий вегетационный период и, как правило, дает один полноценный укос, а при благоприятных условиях – отаву. Более высокую и устойчивую урожайность обеспечивает клеверо-злаковая травосмесь.

Люцерна способна давать устойчивые высокие урожаи на хорошо произвесткованных дерново-подзолистых почвах с проницаемой для корней подпочвой и уровнем грунтовых вод не ближе 1,5 м. На таких почвах травосмеси (клеверо-люцерно-кострецовые и клеверо-люцерно-тимофееч-ные) обеспечивают устойчивые и надежные урожаи, как во влажные, так и в засушливые годы и гарантируют получение вторых укосов. В целом, только за счет правильного подбора состава травосмесей для каждого конкретного участка можно повысить его продуктивность на 20-30 % /33/.

Злаковые травы обеспечивают высокую урожайность при 2-3 укосном использовании и внесении не менее 120 кг азота за сезон. Их следует возделывать в смешанных посевах с многолетними бобовыми травами, а в чистом виде размещать на непригодных для последних землях.

Успешное возделывание многолетних трав зависит от их сохранности и развития под покровом. С выведением короткостебельных устойчивых к полеганию сортов зерновых культур не стало острой проблемы с выбором покровных культур. Лучшими из них являются скороспелые и среднеспелые сорта ячменя и пшеницы; в кормовых севооборотах — овес или овес в смеси с зернобобовыми культурами с участием последних не более 20 %.

Уборку покровных культур необходимо заканчивать до молочно-восковой спелости.

ОБРАБОТКА ПОЧВЫ

Это  — наиболее энергоемкий технологический процесс, на который расходуется 30-40 % энергии, потребляемой в сельском хозяйстве. Разнообразие почвенно-климатических условий территории, а также различия в землепользовании хозяйств по типам почв, гранулометрическому составу, крутизне склонов, по типам и степени засорения отдельных участков, требуют дифференцированного  подхода к системам обработки почвы.

Главное требование ресурсосбережения при обработке почв – минимизация затрат на основной обработке почв, которая заключается в уменьшении количества проводимых операций, и уменьшении глубины пахоты .

При этом, предпочтительней применять те виды почвообрабатывающей техники (плоскорезы, фрезы, комбинированные агрегаты, а также новые конструкции дисковых культиваторов), которые способствуют предотвращению ускоренной минерализации гумуса, стабилизации экологической среды, микрофауны.

В настоящее время в качестве основной обработки почвы под культуры севооборотов применяют вспашку, которая предотвращает вымывание элементов питания растений и мелких почвенных частиц в подпахотные горизонты.

Однако система ежегодной вспашки в севооборотах весьма энергоемкая и дорогостоящая: вспашка на глубину 20-22 см требует энергозатрат свыше 1000 МДж/га. Кроме того, эта система имеет ряд других недостатков: 1) ежегодная пахота ускоряет разложение органического вещества в почве; 2) на склонах выше 3о по вспашке неизбежна водная эрозия; 3) постоянная вспашка на одну и ту же глубину ведет к образованию «плужной подошвы».

Поэтому, для снижения энергетических затрат необходима либо частичная, либо полная замена вспашки менее энергоемкими почвозащитными приемами, такими как: безотвальные обработки на 20-22 см и 10-12 см, отвальное лущение, дискование и другие способы минимизации энергетических затрат. Доказано, что плоскорезные обработки суглинистой почвы на неудобренном фоне обеспечивают за ротацию зернового севооборота урожайность, равную урожайности в севообороте с ежегодной вспашкой.

Уровень энергетических затрат по мелким обработкам ниже в 1,5- 1,9 раза, чем по вспашке на глубину пахотного слоя. Проведение мелких обработок в течение нескольких лет подряд способствует накоплению в верхнем слое почвы пожнивных остатков, отмечается улучшение водного режима, не происходит заплывания и образования почвенной корки после ливневых осадков, семена сорняков в нижнем слое почвы теряют всхожесть.

Проведя анализ имеющихся  данных,  рекомендуем систему обработки почвы в хозяйствах центральных районов Нечерноземной зоны при культивировании зернотравяных севооборотов преимущественно отвально-безотвальную, разноглубинную с учетом биологических особенностей возделываемых культур и их требований к почвенным условиям.

В одном севообороте может быть несколько систем основной обработки почвы из-за значительных различий на отдельных участках рельефа, засоренности, гранулометрического состава почвы. В целом, обработка почвы во многом определяется спецификой культур.

Предпосевная обработка почв является наиболее ответственной, так как она позволяет добиться наиболее оптимального сочетания необходимых для нормального развития растений почвенных факторов – воды, кислорода, тепла.

Система машин в ресурсосберегающих технологиях позволяет сокращать энергозатраты и сроки посева за счет совмещения предпосевной обработки почвы и посева с помощью комбинированных агрегатов. Они позволяют за один проход по полю выполнить все операции предпосевной обработки почвы и посева, что обеспечивает повышение производительности труда до 60 % и дополнительное снижение расхода топлива на 1,5-2 кг/га по сравнению с применением однооперационных агрегатов.

Использование перспективного комплекса машин по обработке почвы и посеву возделываемых культур обеспечивает снижение затрат труда на 35-48 %, расхода топлива – на   36-38 % и металла – на 34-35%.

Важнейшим резервом снижения ресурсопотребления является переход на системы минимальной обработки почвы без применения отвального плуга, при малом числе проходов агрегатов, неглубоком рыхлении с применением гербицидов в зависимости от засоренности полей.

Большие потенциальные возможности системы минимальной обработки почвы заключаются в экономии рабочей силы, оборудования и топлива; обеспечении высокой оперативности полевых работ в условиях ограниченного времени и сжатых сроков (что характерно для осеннего сева); улучшении почвенных условий и снижении риска развития водной и ветровой эрозии.

В ресурсосберегающих технологиях важное значение придается срокам уборки трав, поскольку одной из основных причин низкой энергетической и протеиновой ценности кормов являются поздние сроки уборки. При этом, как показали наши исследования, никакие последующие технологические приемы не могут улучшить качество сена из трав, скошенных в поздние фазы развития. Установлено, что уборку бобовых и бобово-злаковых трав следует начинать не позднее фазы массовой бутонизации бобовых. Общая продолжительность уборки трав одного вида и сорта в оптимальные сроки должна составлять 10-14 дней, а злаковых культур – 6-8 дней.

В связи с этим, чтобы проводить заготовку кормов в хозяйствах в оптимальные сроки, необходимо создать сырьевой конвейер из трав разных сроков созревания. Таким образом, в полевом кормопроизводстве первостепенное значение придается многолетним бобовым и бобово-злаковым травам, на долю которых в структуре укосных площадей трав целесообразно отводить 75-80 %.

Однолетние травы используются в качестве поукосной и пожнивной культуры, в занятых парах, и являются лучшей покровной культурой. Из всего разнообразия однолетних культур и сортов предпочтение должно отдаваться тем, которые более адаптированы к условиям хозяйства и по которым возможно семеноводство в самом хозяйстве или приобретение семян со стороны. Известно, что наиболее продуктивными являются смешанные посевы бобовых и злаковых культур.

В ресурсосберегающих технологиях широкое распространение должны получить многокомпонентные смеси, состоящие из 2-х бобовых культур с добавлением к ним овса или ячменя (горох+кормовые бобы, вика+кормовые бобы – для суглинистых почв; горох+люпин, вика+люпин – для песчаных и супесчаных почв). Для производства зерносенажа необходимо иметь специальные смешанные посевы из зерновых и зернобобовых культур.

На хранение закладывается высокопитательный корм, поэтому нужны хорошие траншеи, усиленная трамбовка и тщательная герметизация. Срок закладки не более 3-4 дней.

Однолетние травы, являясь звеньями зеленого и сырьевого конвейеров, должны высеваться в несколько сроков. Установлено, что максимальные урожаи однолетние бобовые и злаковые травы дают при посеве в ранневесенние сроки. При поздних сроках сева лучше использовать более влажные почвы или почвы после озимых, убранных на зеленый корм.

Для повышения урожайности и питательной ценности однолетних трав необходимо увеличивать процент бобовых и бобово-злаковых смесей в структуре посевных площадей однолетних трав до 70-80 %, а также проводить уборку на корм в оптимальные сроки. Как показали  исследования, перспективно использовать рапс, как в чистом виде, так и в смесях.

Хорошие результаты, особенно при уборке в ранние сроки, получены при подсеве рапса к зернофуражным культурам. Возделывание рапса в смесях улучшает питательную и энергетическую ценность корма, обеспеченность 1 корм. ед. перевариваемым протеином увеличивается на 20-30 г по сравнению с одновидовыми посевами овса и ячменя.

В засушливые годы кукуруза, как засухоустойчивая культура, также может обеспечить хороший урожай. Важнейшим условием получения высококачественного силоса из кукурузы является уборка ее в фазу молочно-восковой спелости зерна. При уборке в более ранние фазы зеленая масса имеет высокую влажность и низкую питательность, что приводит к недобору урожая и снижению качества силоса /54, 55/.

На песчаных и супесчаных почвах для повышения протеиновой ценности силосной массы кукурузы целесообразно выращивать ее в смеси с люпином, на суглинистых и глинистых – с кормовыми бобами.

Далее постоянному уходу и улучшению подлежат природные и кормовые угодья, не требующие больших затрат на повышение их производительности /57/. К ним относятся чистые, слабо или совсем незакустаренные, свободные от кочек или с небольшим их количеством (не более 25 % площади) луга с ценным составом травостоев. Среди них, в первую очередь, следует улучшать пойменные и низинные луга, а также суходолы нормального увлажнения.

В ресурсосберегающих технологиях повышение продуктивности сенокосов достигается скашиванием травостоев на естественных и улучшенных сенокосах в биологически оптимальные сроки (фазы колошения – начала цветения злаковых трав), двуукосным использованием сеяных травостоев, применением прогрессивных технологий заготовки кормов. Без своевременной уборки трав в оптимальные фазы вегетации дополнительные затраты энергии на обработку почвы, удобрение трав не могут окупиться высоким содержанием обменной энергии в урожае. Установлено, что за счет эффективного использования данных факторов продуктивность сенокосов можно повысить в 1,5-2,5 раза, улучшить энергонасыщенность кормов с 8,0-8,5 до 9,0-9,5 МДж ОЭ в 1 кг сена, довести содержание протеина до 11-12 %, что позволит снизить потребность в комбикормах и зернофураже.

Повышение продуктивности пастбищ должно основываться на расширении площадей культурных пастбищ, в том числе орошаемых. Ими следует обеспечить, прежде всего, молочный скот и ремонтный молодняк. При создании таких пастбищ должно быть предусмотрено конвейерное поступление высококачественных пастбищных кормов за счет подбора разнопоспевающих травосмесей, различных по типу и ботаническому составу, определены системы удобрения и ухода за пастбищами, оптимальные режимы стравливания травостоев.

Осуществление намеченных путей развития лугового кормопроизводства возможно только при условии улучшения материально-технического обеспечения отрасли, прежде всего, специализированной лугомелиорированной техникой по улучшению лугов, их использования и ухода за сеяными и природными травостоями.

В ресурсосберегающих технологиях важное место отводится необходимости иметь семена в нужном количестве и тот ассортимент видов и сортов, который позволит при наименьших затратах техногенных средств использовать их адаптивный потенциал и получать максимально возможную продуктивность в конкретных почвенно-климатических условиях хозяйства, поля.

Таковы общие требования к некоторым элементам ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур в полевом и луговом кормопроизводстве, которые должны  учитываться при разработке технологических схем производства высокопитательных, сбалансированных по энергии и протеину кормов в Центральных районах Нечерноземной зоны.