Для экологического сельского хозяйства выделяют принцип генетического и видового разнообразия, который достигается посредством сохранения естественных ландшафтов, подбора компонентов смесей на основе ценотической активности, севооборотами, уровнем засоренности. При этом постановка задачи получения высоких урожаев культур на этапе наращивания производства не согласуется с естественными законами функционирования агроэкосистем [1].
Одним из приёмов создания искусственных агрофитоценозов, которые приближаются по функционированию к естественным ценозам является видовая плотность травостоя, которую можно смоделировать нормой высева трав. По Н.П. Мининой (1974), максимальной нормой высева травосмеси была признана густота посева из расчета 4 см2 на одно семя (25 млн семян на 1 га) на суходолах лесной зоны и 6–8 см2 на более богатых и увлажненных почвах пойм и низинных местоположений. В зависимости от содержания в смеси крупно-, средне- и мелкосеменных трав общая весовая норма высева определялась от 20 до 30 кг семян первого класса на 1 га. На ход и результат взаимодействий и на степень взаимообусловленности растений в ценозе сильнейшим образом влияют биологические, экологические и морфологические различия между видами растений [8].
За время пользования травостоем ботанический состав его резко меняется. В течение 6 лет опыта [4] произошли флюктуационные и сукцессионные смены ботанического состава. Независимо от способа использования и уровня азотного питания к 3-му году пользования популяции овсяницы луговой и тимофеевки луговой погибают. При выпасе к 6-му году пользования сформировался разнотравно-ежово-лугомятликовый травостой, при имитации пастьбы – разнотравно-красно-овсянице-ежово-лугомятликовый. При минеральном удобрении суходольного луга [5] происходит изменение комплементарной природы сообществ на конкурентную вследствие абсолютного доминирования в сообществах видов, близких в морфобиологических и эколого-физиологических отношениях. Наблюдается высокий фитоценотический барьер, обусловленный сильным эдифицирующим воздействием на среду синузии верховых злаков.
В опытах Эстонской сельскохозяйственной академии наиболее агрессивными видами при различных режимах скашивания оказались ежа сборная и кострец безостый, за которыми следовали канареечник тростниковый, лисохвост луговой, тимофеевка луговая [6].
Подбор компонентов бобово-злаковых травостоев в наших исследованиях определяется местообитанием, направлением использования луга. В течение 6 лет изучались 7 травосмесей, с разным числом компонентов: доля участия бобового компонента 30–40 %. Использование 2-х, 3-укосное. В первую декаду мая вносили Р60К65, после 1-го укоса N60P60K130. В первый год пользования наибольший урожай получен в простых трехкомпонентных травосмесях при двух скашиваниях – 10,3 т сухой массы, при трех – 8,7 т с 1 га (табл. 1).
В первый год пользования при трехкратном режиме использования имел преимущество вариант с пятикомпонентной травосмесью. На двухукосных делянках травостой из тимофеевки луговой + овсяница красная + клевер луговой обеспечил 11,1 т/га, не уступая многокомпонентному травостою.
На третий год пользования преимущество было за сложными травосмесями – при двух скашиваниях урожай достигал 12,7 т с 1 га. Продуктивность в целом во всех вариантах снизилась в сравнении с предыдущими годами. Конкурентная борьба между сеяными видами почти закончилась, ботанический состав травостоя стал обедненным, упростился. На пятый год опыта наблюдали последействие конкурентной борьбы в многолетнем травостое, удобрения не вносили и косили один раз. Урожай в данном случае характеризует степень «переформирования» травостоя: доминантный вид определял продуктивность. Наиболее характерен вариант, где преобладала ежа сборная.
Таблица 1
Урожаи бобово-злакового травостоя по укосам, сухая масса, т с 1 га, в среднем за 3 года
|
Состав травосмеси |
При 2 укосах |
При 3 укосах |
|||
|
1-й |
2-й |
1-й |
2-й |
3-й |
|
|
1. Тимофеевка луговая Овсяница красная Клевер луговой |
5,2 |
3,5 |
2,0 |
3,2 |
2,6 |
|
2. Ежа сборная Клевер ползучий |
5,0 |
3,0 |
2,1 |
3,0 |
1,7 |
|
3. Тимофеевка луговая Овсяница красная Клевер луговой Ежа сборная Клевер ползучий |
5,4 |
4,0 |
3,4 |
3,3 |
1,9 |
|
4. Овсяница луговая Мятлик луговой Клевер гибридный |
5,0 |
3,4 |
2,2 |
3,0 |
1,8 |
|
5. Ежа сборная Райграс пастбищный Клевер ползучий |
4,3 |
3,6 |
2,1 |
2,7 |
1,8 |
|
6. Овсяница луговая Мятлик луговой Клевер гибридный Ежа сборная Райграс пастбищный Клевер ползучий |
5,1 |
3,2 |
2,2 |
3,3 |
1,8 |
|
7. Ежа сборная Тимофеевка луговая Райграс пастбищный Мятлик луговой Клевер луговой |
5,8 |
3,9 |
2,6 |
3,7 |
1,9 |
|
HCP05 |
1,5 |
1,1 |
0,8 |
0,7 |
0,4 |
Анализ данных урожая по укосам в нашем эксперименте свидетельствует о том, что распределение растительной продукции в течение сезона определяется числом компонентов травосмеси и набором видов трав.
Со второго года жизни наблюдались процессы активной конкуренции между сеяными видами. Структурные перестройки травостоев происходили ежегодно. В первый год пользования в травостоях преобладали бобовые и быстро развивающие злаки. В трехкомпонентной травосмеси при скашивании в начале цветения доля клевера лугового составила 67 %, в этой же травосмеси при трех скашиваниях к осени его количество возрастает и достигает 83–88 %. Участие клевера гибридного меньше, он более слабый конкурент, чем клевер луговой. Клевер ползучий увеличивает свою долю в травостое при более частом использовании. Причем содержание клевера ползучего снижается в конце мая, но в середине лета, когда рост злакового компонента ослабляется, клевер ползучий достигает наибольшей доли участия в травостое.
Из злаковых верховых трав в большей степени определяла продуктивность травостоя ежа сборная. Количество ее к концу исследования возрастает во всех вариантах (табл. 2). От весны к осени ежа сборная неуклонно увеличивает свое участие в травостое. Ее конкурентоспособность не изменяется в зависимости от числа компонентов травостоя. Только райграс пастбищный сдержал ее развитие, да и то в первом укосе первого года пользования. При норме высева 5,4 кг/га ежи сборной весной было 5–9 % по массе, при высеве 2,3 кг/га в отсутствии райграса пастбищного уже весной ее содержалось 45–50 %. Травостой при заниженной норме высева и наличии сильно конкурентных злаков только в первый год пользования отличается меньшим участием ежи сборной.
Таблица 2
Ботанический состав травостоя, % от абс. сухой массы
|
№ варианта |
Состав травосмеси |
В среднем за 2 укоса |
Последействие |
|
1 |
Тимофеевка луговая |
29,0 |
9,8 |
|
Овсяница красная |
4,0 |
90,2 |
|
|
Клевер луговой |
67,0 |
– |
|
|
2 |
Ежа сборная |
66,0 |
100 |
|
Клевер ползучий |
34,0 |
– |
|
|
3 |
Тимофеевка луговая |
35 |
76,7 |
|
Овсяница красная |
5 |
13,2 |
|
|
Клевер луговой |
12 |
0,9 |
|
|
Ежа сборная |
45 |
9,2 |
|
|
Клевер ползучий |
3 |
– |
|
|
4 |
Овсяница луговая |
67 |
41,8 |
|
Мятлик луговой |
4 |
58,2 |
|
|
Клевер гибридный |
29 |
– |
|
|
5 |
Ежа сборная |
5 |
82,9 |
|
Райграс пастбищный |
87 |
17,1 |
|
|
Клевер ползучий |
8 |
– |
|
|
6 |
Овсяница луговая |
25 |
13,5 |
|
Мятлик луговой |
2 |
10,7 |
|
|
Клевер гибридный |
30 |
||
|
Ежа сборная |
6 |
53,6 |
|
|
Райграс пастбищный |
32 |
21,4 |
|
|
Клевер ползучий |
5 |
0,8 |
|
|
7 |
Ежа сборная |
18 |
97,2 |
|
Тимофеевка луговая |
6 |
1,7 |
|
|
Райграс пастбищный |
50 |
||
|
Мятлик луговой |
1 |
1,0 |
|
|
Клевер луговой |
25 |
Райграс пастбищный лучше других низовых трав развивается в первые два года жизни – до 85 % участия в травостое, к третьему году его количество снижается. В шестикомпонентной травосмеси при норме высева большей, чем в пятикомпонентной, его процент к третьему году упал до 4 %. В наших условиях этот злак плохо зимует. В то время как во многих государствах Западной Европы это основная лугопастбищная трава.
Число видов травосмеси также сильно влияет на развитие овсяницы красной, мятлика лугового. В трехкомпонентном травостое овсяницы красной в первый год пользования было до 19 %, к третьему году немного больше, тогда как в пятикомпонентной смеси участие ее в травостое 1-го года пользования 5 %, а в дальнейшем даже снизилось. При трех укосах овсяница красная дает больший урожай, чем при двух, впрочем, как и мятлик луговой. По сообщению Л.Г. Козловой (1984), в фитоценозах, формирующихся на посевах многокомпонентных травосмесей, при частом скашивании надземной фитомассы обилие верховых злаков резко падает и усиливается развитие низовых злаков, особенно овсяницы красной. В нашем эксперименте, в отличие от овсяницы красной, мятлик в меньшей степени развивается как в первый, так и в четвертый годы пользования. К четвертому году исследований травостои стали чисто злаковыми, с доминированием на 70–90 % ежи сборной, овсяницы красной, мятлика лугового в зависимости от исходной травосмеси и числа скашиваний.
В эксперименте у нас произошла очередная смена доминантов, когда верховые виды заменились низовыми. Так, в первом варианте тимофеевку луговую сменила овсяница красная, а в четвертом овсяницу луговую – мятлик луговой. На пятый год при наличии в исходной смеси ежи сборной ее было 50–100 %. Неблагоприятно сложилась ситуация для этой культуры только в третьем варианте – сначала клевера ее угнетали, а потом при принятом режиме удобрения хорошим конкурентом стала тимофеевка луговая.
Густота побегов сеяных видов зависела от биологических особенностей вида, числа компонентов травосмеси, интенсивности использования и года пользования (табл. 3). Большая плотность отмечена в малокомпонентных травостоях, как правило, к третьему году пользования она увеличилась. В первом варианте в третий год пользования густота стояния достигла при двух укосах 4103 побегов/м2. Режим использования способствовал развитию конкретного вида, а это в свою очередь определяло густоту побегов. Из низовых злаков максимальная плотность отмечалась у райграса пастбищного. В первый год жизни она составила в малокомпонентном варианте 2660 побегов, а в многокомпонентном – меньше в 2,1 раза в фазу колошения. В дальнейшем число его побегов снижалось, а у ежи сборной (конкурирующего вида) возрастало. Максимальная плотность у нее была на третий год пользования независимо от числа укосов, в малокомпонентных вариантах: при двух укосах до 1000 шт/м2, при трех – в два раза меньше.
Таблица 3
Густота побегов (шт/м2)
|
Варианты |
Состав травосмеси |
1-й год пользования |
2-й год пользования |
3-й год пользования |
|||
|
Укосы |
Укосы |
Укосы |
|||||
|
два |
три |
два |
три |
два |
три |
||
|
1 |
Тимофеевка луговая |
210 |
162 |
393 |
326 |
2197 |
393 |
|
Овсяница красная |
398 |
247 |
536 |
918 |
1691 |
299 |
|
|
Клевер луговой |
267 |
203 |
32 |
49 |
215 |
136 |
|
|
2 |
Ежа сборная |
713 |
438 |
1075 |
703 |
901 |
544 |
|
Клевер ползучий |
(53) |
(157) |
(180) |
2(6) |
(353) |
||
|
3 |
Тимофеевка луговая |
119 |
106 |
81 |
88 |
756 |
22 |
|
Овсяница красная |
145 |
18 |
31 |
74 |
389 |
31 |
|
|
Клевер луговой |
73 |
53 |
13 |
18 |
45 |
46 |
|
|
Ежа сборная |
211 |
136 |
1034 |
471 |
392 |
482 |
|
|
Клевер ползучий |
(2) |
(24) |
(56) |
(214) |
26(102) |
(43) |
|
|
4 |
Овсяница луговая |
341 |
1042 |
937 |
844 |
643 |
317 |
|
Мятлик луговой |
15 |
241 |
20 |
47 |
65 |
||
|
Клевер гибридный |
63 |
164 |
38 |
54 |
183 |
153 |
|
|
5 |
Ежа сборная |
294 |
164 |
1141 |
214 |
966 |
481 |
|
Райграс пастбищный |
828 |
545 |
695 |
464 |
722 |
266 |
|
|
Клевер ползучий |
(166) |
(95) |
(186) |
(681) |
2(170) |
(70) |
|
|
6 |
Овсяница луговая |
402 |
35 |
221 |
162 |
84 |
104 |
|
Мятлик луговой |
2 |
38 |
5 |
25 |
18 |
||
|
Клевер гибридный |
42 |
63 |
55 |
42 |
10 |
24 |
|
|
Ежа сборная |
208 |
183 |
362 |
374 |
592 |
235 |
|
|
Райграс пастбищный |
572 |
341 |
284 |
309 |
156 |
120 |
|
|
Клевер ползучий |
(6) |
(14) |
(159) |
(384) |
17(192) |
(187) |
|
|
7 |
Ежа сборная |
247 |
151 |
413 |
259 |
785 |
460 |
|
Тимофеевка луговая |
55 |
76 |
70 |
68 |
230 |
25 |
|
|
Райграс пастбищный |
350 |
432 |
157 |
572 |
130 |
91 |
|
|
Мятлик луговой |
9 |
12 |
87 |
137 |
59 |
||
|
Клевер луговой |
106 |
98 |
50 |
14 |
52 |
22 |
|
Подбор компонентов в состав травосмесей должен определяться на основе ценотической активности видов. Она зависит от числа компонентов, режима использования, режима удобрений. Можно определять степень ценотической активности с помощью корреляционной матрицы. Для третьего варианта в отавах выше всех корреляционная зависимость (г = 0,92) между числом побегов тимофеевки луговой и овсяницы красной. Анализ матриц всех семи травосмесей показал, что высокая степень корреляционной зависимости (г = 0,80 – 0,90) между показателями участия вида в травостое, выраженная в % по массе и в шт/м2, имеется только у ежи сборной в одном из вариантов. Положительная корреляционная зависимость между количеством побегов на 1 м2 тимофеевки луговой и овсяницы красной, в пятикомпонентной смеси (г = 0,92) между содержанием клевера гибридного (в %) и райграса пастбищного (в шт./м2) – в 6 варианте (г = + 0,94). Ежа сборная хорошо уживается с мятликом луговым, клевер луговой – с райграсом пастбищным.
Рассчитав корреляционно-регрессионные связи между урожаем и ботаническим составом по каждой травосмеси, можно прогнозировать урожай. Степень зависимости урожая (у) от изменения содержания клевера гибридного (xj) и овсяницы луговой (х2) в шестикомпонентной травосмеси максимальная и выражается линейной зависимостью
у = 19,9 + 0,551хь г = 0,669; у = 15,1 + 0,063х2, г = 0,784.
Получение более тесной связи возможно на одновидовых травостоях, где не выражено изменение ботанического состава по годам и укосам.
В плодосменном севообороте (С1) изучали взаимоотношение компонентов агрофитоценоза многолетних трав. Было установлено, что ботанический состав включал в себя клевер красный, тимофеевку луговую и сорные растения. К сорным растениям относили все виды, кроме клевера и тимофеевки луговой. Корреляционный анализ данных исследований выявил существенную тесноту связи урожайности сена многолетних трав в плодосменном севообороте (С1) от количества сорняков в начале вегетации в их посевах. Так, коэффициент корреляции зависимости урожайности сена многолетних трав 1 и 3 г.п. от численности сорняков составлял более 0,9 (табл. 4). Зависимость урожайности сена от сырой массы сорняков имеет противоречивый характер. Только в многолетних травах 1 г.п. прослеживается существенная отрицательная зависимость. Внесение удобрений снижает тесноту связи.
Таблица 4
Коэффициенты корреляции зависимости урожайности сена многолетних трав от численности (шт/м2) и сырой массы (г/м2) сорняков (среднее за 5 лет)
|
Культуры |
Группы сорняков |
По численности |
По сырой массе |
||
|
0 |
0 |
NPK |
навоз |
||
|
Клевер 1 г.п. |
малолетние |
– 0,80 |
– 0,73 |
||
|
многолетние |
– 0,48 |
0,50 |
|||
|
итого |
– 0,80 |
– 0,26 |
0,51 |
0,04 |
|
|
Мн. травы 1 г.п. |
малолетние |
– 0,92 |
– 0,34 |
||
|
многолетние |
– 0,91 |
– 0,92 |
|||
|
итого |
– 0,92 |
– 0,89 |
– 0,08 |
– 0,07 |
|
|
Мн. травы 2 г.п. |
малолетние |
0,33 |
0,14 |
||
|
многолетние |
– 0,79 |
0,52 |
|||
|
итого |
– 0,50 |
0,54 |
0,02 |
0,40 |
|
|
Мн. травы 3 г.п. |
малолетние |
0,54 |
– |
||
|
многолетние |
– 0,95 |
0,79 |
|||
|
итого |
– 0,97 |
0,79 |
0,39 |
0,46 |
|
Следовательно, многолетние травы обладают значительным потенциалом в подавлении сорных растений. Их преимущество состоит ещё в том, что сорные растения удаляются вместе с надземной массой трав, не успев обсемениться. Большое значение имеет ботанический состав трав: чем больше клевера, тем больше воздействие их на сорные растения, что отмечается и в других исследованиях [7]. Увеличение срока пользования многолетними травами повышает уровень засорения посевов многолетними видами сорняков.
Анализ засорённости ячменя, картофеля, многолетних трав позволяет сделать заключение о том, что структура посевных площадей и разработанные на её основе севообороты позволят формировать агрофитоценозы соответствующей структуры и поддерживать фитосанитарное состояние посевов на оптимальном для культурных растений уровне.
Заключение
Ценотическая активность видов изменяется в зависимости от состава травосмесей. На второй, третий год жизни лугового травостоя происходит снижение видового разнообразия, бобовые травы выпадают из травостоя. Выявлена положительная зависимость между содержанием клевера гибридного и райграса пастбищного (г = 0,94). Ежа сборная «совместима» с мятликом луговым, клевер луговой с райграсом пастбищным.
Подсев клевера лугового показал более высокую его выживаемость в травостое с преобладанием верховых злаков – 41,1 %. В травостое с преобладанием овсяницы красной выживаемость бобовых составила 28,6. Отмечается увеличение массы корней в клеверо-ежовом травостое, при этом в корнях клевера содержалось сахара до 15,7 %.
Корреляционный анализ данных урожайности сена многолетних трав в плодосменном севообороте и количества сорняков в начале вегетации выявил существенную тесноту связи. Так, коэффициент корреляции зависимости урожайности сена многолетних трав 1 и 3 г.п. от численности сорняков составлял более (– 0,9). В многолетних травах 2 г.п. теснота связи снижается до средней степени. Следовательно, многолетние травы обладают значительным потенциалом в подавлении сорных растений.