Зернобобовые культуры в орошаемых агроценозах: энергетическая оценка агротехнологии

В публикации авторы знакомят нас с исследованием, которое проводились в орошаемом стационарном севообороте ФГБНУ «Омский аграрный научный центр» в южной лесостепи Западной Сибири с целью определить биоэнергетическую эффективность агротехнологии гороха посевного, бобов кормовых и сои на орошаемых землях. 

Важнейшей задачей орошаемого земледелия является обеспечение длительного эффективного использования пашни на основе формирования высоких урожаев, снижения затрат труда и средств (поливной воды, удобрений, пестицидов и др.) на единицу продукции и предотвращения отрицательного воздействия приемов интенсификации на природную среду. Зернобобовые культуры занимают чрезвычайно важное место в решении проблемы дефицита белка. Потребность в высокобелковых семенах возрастает с каждым годом на фоне растущего внутреннего спроса как для животноводства, так и на переработку продуктов пищевого назначения. 

Существует потребность не только в новых высокопродуктивных и устойчивых к гидротермическим стрессорам сортах этих ценных культур для реального увеличения посевных площадей в Западной Сибири, но и очень важной является также задача по разработке зональной технологии выращивания агрокультуры, обеспечивающей наиболее эффективное экономическое и биоэнергетическое использование затраченных ресурсов. 

В последние годы в связи с существенным изменением паритета цен и неустойчивостью развития экономики при оценке эффективности агротехнологий наряду с традиционными экономическими показателями используется комплекс энергетических или биоэнергетических характеристик, учитывающий все затраты энергии (затраты совокупной энергии), а также дополнительные в связи с тем или иным приемом технологии, их окупаемость продукцией – производимой энергией (энергетический коэффициент) и обеспечение чистого дохода – приращение валовой энергии.

Агроэнергетический (биоэнергетический) метод дает возможность все разнообразие живого и овеществленного труда выразить в единых показателях энергии, выбрать наиболее перспективные технологии и раскрыть научно-обоснованные подходы к совершенствованию агротехнологии культур с целью энерго- и ресурсосбережения. Поэтому цель данного исследования – определить энергетическую эффективность агротехнологии гороха посевного, бобов кормовых и сои на орошаемых землях южной лесостепи Западной Сибири. 

Исследования проводились в восьмипольном орошаемом стационарном севообороте (заложен в 1978 г.) лаборатории полевого кормопроизводства ФГБНУ «Омский аграрный научный центр», расположенном в Омском районе Омской области на межхозяйственной Пушкинской оросительной системе. Почва участка – лугово-черноземная, среднемощная, среднегумусная, тяжелосуглинистая. 

Определение содержания нитратного азота выявило преимущественно низкое его содержание; исходное содержание подвижного фосфора и калия (по Чирикову) в контрольном варианте – среднее и очень высокое соответственно. Компенсация недобора осадков в опытах проводилась за счет вегетационных поливов дождевальной машиной ДКШ-64 «Волжанка», поливная норма – 300м3/га, кратность полива от 1 до 3 в различные годы исследований, оросительная норма 300-900 м3/га. Наименьшая влагоемкость (НВ) для слоя 0-0,6 м – 184 мм, 0-1,0 м – 297 мм. Залегание грунтовых вод осенью в годы исследований в среднем отмечалось на уровне 3 м. 

Изучение биоэнергетической эффективности различных элементов агротехнологии зернобобовых культур проводилось в двух опытах. 

Опыт 1 – изучение влияния различных условий минерального питания на семенную продуктивность гороха посевного, бобов кормовых и сои при орошении. Схема опыта включала следующие факторы: фоны с различной обеспеченностью подвижным фосфором – средняя обеспеченность подвижным фосфором, 50-100 мг/кг почвы (фон 0); повышенная, 100-120 мг/кг почвы (фон I) и 140-150 мг/кг почвы (фон II); высокая, 150-200 мг/кг почвы (фон III); варианты внесения азотных (N30+Мо и N30) и фосфорных удобрений (Р60) и без них. Таким образом, варианты Р60N30+Мо, Р60N30, Р60, N30+Мо, N30, N0 накладывались поперек фонов 0-III, что позволило смоделировать различные условия азотно-фосфорного питания в сравнении с контролем (без удобрений). Разная обеспеченность фосфором на фонах 0-III сложилась к периоду проведения эксперимента из-за различного его баланса в соответствующих вариантах. Площадь делянки – 360 м2, учетная – 36 м2. Повторность – трехкратная. Фосфорсодержащие удобрения (аммофос, Р60) и азотные (аммиачная селитра – N30, 60) вносили в соответствующих вариантах под однолетние культуры весной до предпосевной культивации. 

Опыт 2 – изучение влияния инокуляции семян ризоторфином на продуктивность различных сортов гороха посевного, бобов кормовых и сои при орошении. Повторность – четырёхкратная, площадь делянки 25 м2 (1,65 х 15). Всего 64 делянки (32 делянки с ризоторфином, 32 делянки без ризоторфина). Для каждой из зернобобовых культур применялся индивидуальный штамм азотфиксирующих бактерий: горох – 260 б, бобы – Б-17, соя – 634 б. Семена инокулировали непосредственно перед посевом культур. В остальном агротехнологии зернобобовых культур – рекомендованные для зоны. Сорта гороха – Ямальский, Благовест, Бонус, Аксайский усатый 55; сои – Эльдорадо, Дина, Золотистая; бобов кормовых – Сибирские. Оценка биоэнергетической эффективности изучаемых приёмов выращивания зернобобовых культур проводилась по методике ВНИИ кормов имени В.Р. Вильямса. 


РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 

В соответствии с классификацией энергетических ресурсов затраты складывались из овеществленных затрат энергии на ресурсы, поставляемые промышленностью (машины, оборудование, удобрения) и сельским хозяйством (семена), из прямых затрат на энергоносители и энергозатраты на трудовые ресурсы, а также учитывалась энергоемкость воды, используемой для полива, которая составила 6,58 Мдж 1м3. Энергетические эквиваленты на все показатели заимствованы из методических пособий по агроэнергетической и экономической оценке технологий и систем кормопроизводства. Исследования показали, что при возделывании гороха фосфор (в действии и последействии) повышал затраты энергии на 1 га с 14,10 до 17,23 ГДж или на 22%, внесение азотных удобрений и микроэлементов на фоне повышенного содержания фосфора – до 17,14 ГДж или на 22%, а допосевное внесение минерального азота, фосфора и микроэлементов на фоне с повышенным содержанием Р2 О5 – до 20,26 ГДж или на 44%. При этом увеличение семенной продуктивности культуры за счет улучшения условий минерального питания покрывало понесенные энергетические затраты, обеспечивая приращение валовой энергии в этих вариантах с 22,86 ГДж/га на контроле до 31,82 или на 39%, 34,20 или на 50% и 34,68 ГДж/га или на 52% соответственно (табл. 1). 


 

Сопоставление накопленной в урожае валовой энергии и затрат совокупной энергии выражается энергетическим коэффициентом, который у гороха составил на контроле 2,62, увеличиваясь в варианте с действием и последействием фосфора до 2,85 или на 9%, в варианте с внесением азотных удобрений и микроэлементов на фоне повышенного содержания фосфора – до 3,00 или на 15%, и в варианте с применением всех средств интенсификации в сочетании с повышенным фоном – до 2,71 или на 3,4%. При возделывании бобов кормовых затраты энергии также возрастали с внесением минеральных удобрений и микроэлементов. 

Внесенный до посева фосфор увеличивал энергетические затраты с 15,92 до 19,06 ГДж/га или на 20%, азотные удобрения и молибден – до 18,97 ГДж/га или на 16%, сочетание минеральных удобрений и микроэлементов – до 22,09 ГДж/га или на 39% (табл. 2). 

Положительное влияние улучшения условий минерального питания бобов в этих вариантах обеспечило приращение энергии с 31,32 до 44,84-47,66 ГДж/га или на 43-52%.

Умеренная химизация в этом опыте положительно сказывалась на энергетическом коэффициенте, который у бобов возрастал при сочетании допосевного внесения фосфора и фона повышенной его обеспеченностью с 2,97 до 3,35 или на 13%, при сочетании N30+Mo и фона с высокой обеспеченностью почвы подвижным фосфором – до 3,46 или на 16%, а при внесении N30+МоP60 на фоне повышенной обеспеченности почвы подвижным фосфором – до 3,16 или на 6%. 

В аналогичном опыте улучшение условий произрастания сои за счет действия и последействия фосфора привело к росту затрат энергии на 1 га с 12,08 до 15,21 ГДж или на 26 %, за счет допосевного внесения N30+Mo – до 15,11 ГДж/га или на 20% и N30+МоP60 – до 18,23 или на 51%. При этом увеличение урожайности семян в этих вариантах обеспечило приращение энергии с 14,21 до 20,09-21,03 ГДж/га или на 41-48% (табл.3). 


 

Стоит отметить, что приращение энергии в этом опыте наряду с энергетическим коэффициентом выращивания сои, который варьировал от 2,18 на контроле до 2,37 в удобренном варианте, было значительно ниже аналогичных показателей у гороха и бобов, что можно объяснить меньшим сбором семян сои с гектара. В опыте с инокуляцией семян зернобобовых культур ризоторфином из всех исследуемых сортов гороха стоит отметить Аксайский усатый 55, энергетический коэффициент которого был на уровне 3,03, Ямальский – 2,92 и Благовест – 2,49. У сорта Бонус, имеющего невысокую продуктивность, этот показатель был самым низким в этом опыте – около 2,01 (табл. 4). 

В аналогичных условиях энергетический коэффициент различных сортов сои селекции Омского АНЦ находился на высоком уровне и слабо зависел от сорта и инокуляции семян, составив около 2,55-2,87 (табл. 5). При этом по приращению энергии соя уступала сортам гороха посевного и бобам кормовым.


 

Этот показатель у сои составил 21,14-25,09 ГДж/га. Бобы кормовые, как и в опыте с моделированием различных условий минерального питания, превзошли горох и сою по приращению энергии – 48,27-52,12 ГДж/га, при энергетическом коэффициенте – 3,55-3,77. Благодаря высокой семенной продуктивности у бобов отмечены самые низкие затраты энергии на 1 т семян в этом опыте – около 4,83 ГДж. 

Особое значение в решении проблемы эффективного использования орошаемой пашни отводится повышению окупаемости суммарных энергетических затрат, а также дополнительных в связи с орошением и возрастанием норм химизации. Выращивание зернобобовых культур на поливе, при условии оптимизации важнейших факторов среды, обеспечивает более интенсивное использование пашни при существенном повышении биоэнергетической эффективности агротехнологий.

Оптимизация важнейших факторов среды в связи с интенсификацией технологий выращивания зернобобовых культур сопровождается увеличением затрат совокупной энергии на гектар в 1,39-1,51 раза, тогда как на единицу полученной продукции такие затраты остаются на уровне контроля или ниже. Эффективность приемов интенсификации в конечном итоге хорошо заметна по приращению валовой энергии на гектар посева. На бобах кормовых этот показатель составил 47,66 ГДж/ га. Менее эффективными в этом плане являются горох посевной и соя, у которых приращение энергии соответственно в 1,37 и 2,26 раза ниже.

Инокуляция семян зернобобовых культур на орошаемых лугово-черноземных почвах, отличающихся относительно высоким уровнем естественного плодородия, оказывает слабое влияние как на урожайность, так и на биоэнергетическую эффективность выращивания различных сортов гороха, бобов и сои. В тех случаях, когда инокуляция приводила к увеличению сбора семян, отмечалось закономерное повышение приращения энергии и энергетического коэффициента, и наоборот, когда бактеризация семян приводила к снижению урожайности, вместе с ней снижались эти показатели. 

В опытах изучалось влияние различных условий минерального питания и инокуляции семян ризоторфином на семенную продуктивность гороха посевного, бобов кормовых и сои при орошении. Установлено, что при возделывании гороха фосфор (в действии и последействии) повышал затраты энергии на 1 га с 14,10 до 17,23 ГДж или на 22%, внесение азотных удобрений и микроэлементов на фоне повышенного содержания фосфора – до 17,14 ГДж или на 22%, а допосевное внесение минерального азота, фосфора и микроэлементов на фоне с повышенным содержанием Р2 О5 – до 20,26 ГДж или на 44%. При этом увеличение семенной продуктивности культуры обеспечивало приращение валовой энергии в этих вариантах на 39, 50 и 52% соответственно. Показано, что улучшение условий минерального питания бобов обеспечивало приращение энергии с 31,32 до 44,84-47,66 ГДж/га или на 43-52%; сои – с 14,21 до 20,09-21,03 ГДж/га или на 41-48%. Установлено слабое влияние инокуляции семян на урожайность различных сортов гороха, бобов и сои, и, как следствие, на изменение показателей биоэнергетической эффективности. 


 

Из всех исследуемых сортов гороха стоит отметить сорта Аксайский усатый 55, энергетический коэффициент которого был на уровне 3,03, Ямальский – 2,92 и Благовест – 2,49. Энергетический коэффициент различных сортов сои селекции Омского АНЦ составлял около 2,55-2,87. Бобы кормовые превзошли горох и сою по данному показателю – 3,55-3,77. Благодаря высокой семенной продуктивности у бобов отмечены самые низкие затраты энергии на 1 т семян – около 4,83 ГДж.

Результаты исследований, проведенных в южной лесостепи Западной Сибири на длительно орошаемой лугово-черноземной почве, в полной мере отражают высокий потенциал гороха посевного, бобов кормовых и сои в сельскохозяйственном производстве региона, в частности, и Российской Федерации в целом. Благодаря этим культурам возможно частично решить накопившиеся проблемы по качеству корма для сельскохозяйственных животных, а именно – содержанию в нем белка и других не менее значимых веществ. 

При этом высокие показатели экономической и биоэнергетической оценки приемов выращивания этих культур показывают их привлекательность и конкурентоспособность для сельскохозяйственных товаропроизводителей различных форм собственности. Оптимизация минерального питания, строгое соблюдение всех рекомендованных технологических приемов выращивания этих культур, разработанных для конкретных почвенно-климатических зон, позволяют получать высокие и стабильные по годам урожаи высококачественных семян гороха посевного, бобов кормовых и сои.



 

Текст: ТИМОХИН А.Ю., к.сх.н., старший научный сотрудник
лаборатории полевого кормопроизводства;
БОЙКО В.С., д.сх.н., главный научный сотрудник лаборатории
полевого кормопроизводства ФГБНУ «Омский аграрный научный центр» 
Источник: Вестник УлГАУЖурнал «Нивы России» №4 (192), май 2021