Creation of a Low-Coast Feed Production Technology as a Basis for the Development of the Dairy Cattle Breeding

Введение

Согласно Государственной программе развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы ожидаемые результаты от реализации подпрограммы «Развитие молочного скотоводства» следующие: рост производства молока до 38,2 млн. тонн к 2020 году; рост товарности молока в сельскохозяйственных организациях, крестьянских (фермерских) хозяйствах, включая индивидуальных предпринимателей, с 90 до 92,5 процента; строительство, модернизация и ввод животноводческих комплексов молочного направления (молочных ферм) за 2015-2020 годы на 560 тыс. скотомест [1, 5].

К сожалению, в данном документе нет ни одного слова по развитию отрасли кормопроизводства и обеспечению поголовья энергонасыщенными и сбалансированными по питательным веществам кормами, которые по разным оценкам занимают от 40-60% в структуре затрат на животноводческую продукцию. Сдерживающим фактором развития животноводства является, прежде всего, энерго-протеиновый дефицит в кормлении животных. Недостаток обменной энергии и белка в их рационах составляет 15-20 % и более, что вызывает перерасход кормов, по данным Всероссийского института кормов, в 1,3-1,5 раза.

Основу энергно-протеинового рациона составляют травянистые корма, а именно смешанные посевы многолетних трав, которые позволяют создать низкозатратное производство полноценных кормов в системе «почва – растение – животное – животноводческая продукция».

В связи с этим важное значение приобретает организация адаптивного кормопроизводства на основе создания высокопродуктивных смешанных агрофитоценозов, которые позволяют обеспечить не только высокие и устойчивые урожаи высококачественной зеленой массы, но и получать неполегаемый травостой и создавать благоприятные условия для последующих культур севооборота [4].

Методика проведения исследований

Экспериментальная работа выполнена в учебно-опытном хозяйстве Пензенской государственной сельскохозяйственной академии, часть опытов и производственная проверка проводилась в хозяйствах Пензенской области.

Решение поставленных задач осуществлялось постановкой и проведением многовариантных двухфакторных полевых опытов, сопровождавшихся сопутствующими наблюдениями, учетами и анализами.

Объект исследований – козлятник восточный сорт Гале, клевер луговой – Пеликан, кострец безостый – Пензенский 1, овсяница тростниковая – Сура, ежа сборная – Торпеда, а также двух и трехвидовые агрофитоценозы при различном комбинативном сочетании трав. Нормы посева трав в смесях рассчитывались по заданным соотношениям (45+70%; 60+55%; 75+40%)от нормы чистого посева с учетом посевной годности. Схема опыта представлена в таблице.

Опыты закладывали и проводили в соответствии с методическими указаниями Б.А. Доспехова (1979, 1989), ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса (1971, 1987), Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур (1971), ВАСХНИЛ (1989), МСХА им. К.А. Тимирязева (1995) и других научных учреждений. Повторность четырехкратная, размещение вариантов систематическое, площадь делянки 25 м².

Почва опытного участка – чернозем выщелоченный, среднегумусный, среднемощный, тяжелосуглинистый. Почвообразующие породы – делювиальные легкие глины. Содержание гумуса в пахотном слое 6,5%, подвижного фосфора (по Чирикову) – 10,3 мг/100 г, обменного калия – 13,5 мг на 100 г почвы, рН_КCl – 5,2, Н_Г –7,12-7,86 мг-экв./100 г, степень насыщения основаниями – 80,8-82,3.

Результаты исследований

При формировании урожая фитоценоза важная роль принадлежит конкурентным взаимоотношениям растений. Количество компонентов смеси оказало значительное влияние на урожайность зеленой массы по годам жизни. В простых смесях наибольшая урожайность зеленой массы приходилась на 4-6-й годы жизни 32,9-33,1 т/га (рис. 1).

Увеличение нормы высева бобовых компонентов в смесях с 45 до 75% способствовало повышению урожайности смесей. В среднем за 9 лет жизни урожайность зеленой массы бинарных агрофитоценозов увеличилась на 17,9% и составила 30,56 т/га.

Рисунок 1. Сравнительная оценка урожайности зеленой массы многолетних трав и их смесей, т/га

Источник: Составлено авторами

Среди травосмесей в среднем за 2-9-й годы жизни наибольшую урожайность зеленой массы 33,19 т/га сформировал агрофитоценоз козлятник + овсяница при соотношении компонентов 75+40%. В тройных агрофитоценозах наибольший урожай зеленой массы получен в смеси козлятник + клевер + овсяница 16,01 т/га.

Дисперсионный анализ урожайности зеленой массы показал, что видовой состав агрофитоценоза оказал более значительное влияние на урожайность смесей, чем соотношение компонентов. В первые 4 года жизни наибольший достоверный сбор зеленой массы формирует смесь козлятника с овсяницей, а в последующие годы – агрофитоценоз козлятника и ежи сборной.

При дисперсионном анализе данных суммарных урожаев зеленой массы за весь период опыта установлено, что агрофитоценоз козлятник + овсяница сохранял наибольшую существенную разницу до 7 года жизни. Начиная с восьмого года между смесями козлятник + овсяница и козлятник + ежа не обнаружено существенных различий.

Оценка биологической эффективности смешанных посевов является проблемой, заслуживающей особого внимания. Биологические процессы, ответственные за отклонения в продуктивности, сложны и многообразны. Наиболее важным механизмом, приводящим к тому, что биомасса растения данного генотипа в смеси отличается от таковой в монокультуре, является конкуренция за ресурсы [2]. Для оценки критерия биологической эффективности смешанных посевов мы использовали показатель отношения земельных эквивалентов (Land Equivalent Ratio, LER).

Рисунок 2. Динамика показателя LER по годам жизни

Источник: Составлено авторами

На величину коэффициента биологической эффективности травосмесей большое влияние оказывает количество компонентов в смеси и продолжительность использования травостоя (рис. 2). В бинарных смесях коэффициент биологической эффективности постепенно увеличивается с 0,97 (1-й год жизни) до 1,38 (4-й год жизни). Затем следует незначительный спад до 1,22 и своего максимума данный показатель достигает на 7-й год жизни (1,49). К 8-му году жизни коэффициент биологической эффективности вновь несколько снижается. Таким образом, в формировании LER просматривается цикличность: когда незначительные спады чередуются с ростом данного значения. В тройных агрофитоценозах величина LER достигает максимума на 4-й год жизни, а затем резко снижается, становясь меньше единицы. При значении LER< 1 одновидовые посевы трав, входящие в состав данных смесей биологически эффективнее, то есть монопосев может сформировать аналогичный урожай на меньшей земельной площади.

Следует отметить, что бинарные смеси оказались более эффективными по сравнению с трехкомпонентными за исключением 1-го года жизни. Так, величина LER двойных смесей была на 6,1-67,4% выше. Данный факт по нашему мнению связан с постепенным вытеснением и выпадением бобового компонента из трехчленного травостоя.

Проведенный регрессионный анализ показывает, что на величину биологической эффективности посевов многолетних травосмесей большое влияние оказывает ботанический состав травостоя и, прежде всего доля в нем бобового компонента. Уравнения регрессии имеют вид:

х – доля бобового компонента в смеси (в интервале 4,16 ‑36,54 т/га).

Таким образом, биологическую эффективность бобово-злаковых травостоев определяет содержание в них бобового компонента, и в частности козлятника восточного. Коэффициент корреляции указывает на умеренно прочное отношение между переменными, за исключением 5-го года жизни, когда коэффициент корреляции составил лишь 0,389.

Один из основных показателей, характеризующих кормовую ценность травостоя – содержание протеина. Установлена корреляционная связь между содержанием протеина в сухой массе бобово-злаковых смесей и содержанием бобовых в урожае агрофитоценоза. Уравнения регрессии, описывающие данную закономерность, по годам жизни травостоев имеют вид:

х – доля бобовых в травостое, т/га.

Корреляционная зависимость между показателями содержание протеина и доля бобовых в травостое изменяется в зависимости от возраста травостоя: в 1-3-й и 6-й годы сильная, в 4-5-й и 7-8-й годы средняя и на 9-й год – слабая. Наблюдается тенденция в ослаблении связи между изучаемыми признаками по мере развития травостоя, что связано с накоплением органического вещества в почве и его постепенным разложением, увеличением содержания протеина в злаковом компоненте.

Изучение элементов продуктивности многолетних смесей показало, что сбор сухого вещества, переваримого протеина, кормовых единиц и обменной энергии увеличивался по мере увеличения возраста травостоя до определенного предела. Максимум содержания питательных веществ приходится на 4-й год жизни агрофитоценозов. Затем, к пятому году жизни выход сухого вещества снижается на 18,2%, к 6-му – на 22,6%, а на 8-й и 9-й годы жизни – на 58,5 и 62,5% соответственно.

Анализ продуктивности бобово-злаковых смесей показал, что в среднем за девять лет жизни наибольший сбор сухого вещества был получен в травосмеси козлятника с овсяницей при их соотношении 75+40% - 7,46 т/га, затем следуют агрофитоценозы козлятник+ежа и козлятник+кострец 7,39 и 7,17 т/га сухого вещества соответственно (см. табл. 1). Наименьший выход сухого вещества оказался в тройных агрофитоценозах, и в частности в смеси козлятник + клевер + кострец – 3,03-3,21 т/га.

Таблица 1

Продуктивность посевов бобово-злаковых смесей (среднее за 2-9 г.ж.)

Источник: Составлено авторами.

Дисперсионный анализ показал, что по фактору А (соотношение бобового и злакового компонента) увеличение сбора сухого вещества было достоверным во все годы исследований, за исключением первого и 4-го года жизни. Дисперсионный анализ по фактору В (травосмесь) показал, что достоверность сбора сухого вещества определялся продолжительностью жизни травостоя. Так, в первые три года жизни агрофитоценозов увеличение урожайности сухого вещества было достоверным по всем градациям данного фактора. На 4-й год жизни не отмечено существенных различий в сборе сухого вещества между смесями козлятник + кострец и козлятник + ежа. Начиная с 5-го года жизни отсутствуют достоверные различия в сборе сухого вещества между агрофитоценозами козлятник + кострец и козлятник + овсяница.

Таким образом, в первые 4 года жизни многолетних смесей наибольший достоверный сбор сухого вещества отмечается в агрофитоценозе козлятник + овсяница, а в дальнейшем преимущество имеет травосмесь козлятник + ежа.

При дисперсионном анализе данных суммарных урожаев зеленой массы за весь период опыта установлено, что агрофитоценоз козлятник + овсяница сохранял наибольшую существенную разницу до 7 года жизни. Начиная с восьмого года между смесями козлятник + овсяница и козлятник + ежа не обнаружено существенных различий.

Проведенный регрессионный анализ показывает, что на величину накопления сухого вещества посевами многолетних травосмесей большое влияние оказывает ботанический состав травостоя и, прежде всего доля в нем бобового компонента. Уравнения регрессии имеют вид:

х – доля бобового компонента в смеси, т/га.

Таким образом, сбор сухого вещества в бобово-злаковых травостоях определяет содержание в них бобового компонента, и в частности козлятника восточного. Коэффициент корреляции указывает на тесную взаимосвязь между переменными.

При изучении основных показателей качества зеленой массы были установлены следующие закономерности: с увеличением возраста травостоя возрастает содержание сырой клетчатки и снижается обеспеченность кормовой единицы и обменной энергии переваримым протеином при относительно стабильной величине СПО; увеличение обеспеченности переваримым протеином кормовой единицы и обменной энергии при возрастании доли бобового компонента в травостое с одновременным снижением количества сырой клетчатки в единице сухого вещества и величины СПО.

Наименьшее содержание сырой клетчатки в килограмме сухого вещества содержалось в первый год жизни многолетних смесей 25,13%. По мере старения травостоя данный показатель увеличивается к третьему году жизни на 3,0%, к 5-му – на 4,4%, к 7-му – на 6,9% и к 9-му году – на 9,3%. Однако следует отметить, что уровень сырой клетчатки в смешанных агрофитоценозах остается оптимальным (28-24%).

Максимум обеспеченности единицы обменной энергии переваримым протеином приходится на второй год жизни смесей и составляет 10,06 г, снижаясь к девятому году в среднем на 6,0%.

Определено, что наиболее стабильна для смешанных посевов величина СПО, которая остается практически неизменной (0,84-0,85) до седьмого года жизни (см. рис. 3). К девятому году СПО несколько возрастает, что связано с некоторым снижением количества протеина.

Рисунок 3. Динамика качества зеленой массы травосмесей по годам жизни

Источник: Составлено авторами

Наибольшая обеспеченность кормовой единицы переваримым протеином отмечается на 2-й год жизни, постепенно снижаясь до уровня 116 г к девятому году жизни или на 3,3%.

Состав агрофитоценоза также оказал значительное влияние на обеспеченность переваримым протеином, обменной энергией и уровень сырой клетчатки. Так, при увеличении количества бобовых с 45 до 75% наблюдается снижение количества сырой клетчатки в сухом веществе на 11,9-12,1%. Причем в бинарных смесях содержание сырой клетчатки в среднем на 5,4-6,5% ниже, чем в тройных агрофитоценозах. Обеспеченность энергии переваримым протеином с увеличением доли бобовых в агрофитоценозе возрастает, как в бинарных, так и в тройных агрофитоценозах в среднем на 16,1-25,1%.

Наиболее приемлемым методом анализа кормопроизводства является агроэнергетическая оценка производства кормов, где используется универсальный энергетический показатель – отношение аккумулированной в продукции к затраченной на ее получение энергии. Это дает возможность в любых экономических ситуациях наиболее точно учесть и единообразно выразить не только прямые затраты энергии на технологию, но и энергию, воплощенную в средствах производства и в произведенной продукции. Проведенный на этой основе анализ позволяет оценить эффективность производства кормов и сравнить разные технологии с точки зрения расходов важнейшего вида ресурсов – энергии и определить пути ее экономии.

Затраты на выращивание бобово-злаковых смесей изменялись в зависимости от уровня урожайности. С увеличением выхода зеленой массы с гектара затраты соответственно увеличивались (см. табл. 2).

Таблица 2

Энергетическая эффективность использования многолетних смесей,

сумма за 9 лет

Наибольший энергетический доход был получен в простых бобово-злаковых смесях с заданным соотношением компонентов 75+40% - 649,09 ГДж/га, с биоэнергетическим КПД – 7,08. Использование бинарных смесей с соотношениями бобовых и злаковых компонентов 45+70 и 60+55% давали несколько меньший энергетический доход, однако обеспечивая высокий биоэнергетический потенциал в размере 6,38-6,75. Введение в травостой второго бобового компонента приводило к уменьшению выхода энергии до 288,26-342,27 ГДж/га. Одновидовые посевы бобовых трав накапливали энергии в урожае до 532,06 ГДж/га, что на 22% меньше, чем лучший по энергообеспеченности вариант с 1 бобовым и 1 злаковым компонентами при их соотношении 75+40.

Травостои с соотношением бобовых и злаковых компонентов 75+40% характеризовались наименьшим показателем себестоимости кормовой единицы – 1,65 ГДж/т, тогда как снижение доли бобового компонента в смеси до 60-45% сопровождалось ростом данного показателя в бинарных смесях до 1,75-1,92 ГДж/т.

Как уже указывалось выше, в кормлении животных важны не только валовые выходы питательных веществ, а именно получение зеленой массы заданного качества непосредственно в поле, что позволило сократить расходы на балансирование рационов, особенно в пастбищный период, когда зеленые корма составляют основу при кормлении дойных коров.

Для козлятнико-кострецовых смесей рекомендуется следующий алгоритм использования (см. рис. 4). При построении данной схемы использовались нормы кормления половозрастных дойных коров живой массой 500 кг [3]. Соотношения компонентов многолетних трав при посеве предлагаются в зависимости от требований дойных коров к рациону и качества многолетних смесей за 9 лет жизни. Конкретный агроценоз выбирался в зависимости от наибольшего достоверного суммарного урожая с 1 по 7-й годы жизни и с 1 по 9-й годы жизни.

Рисунок 4. Схема управления качеством многолетних бобово-злаковых ценозов

Источник: Составлено авторами

В связи с этим проведенный химический анализ зеленой массы по основным показателям (количество сырой клетчатки в килограмме сухого вещества, сахаропротеиновое отношение, обеспеченность кормовой единицы переваримым протеином и количество переваримого протеина на МДж обменной энергии) позволил нам разработать алгоритм получения корма заданного качества при различной молочной продуктивности животных. При этом основная балансирующая роль принадлежит соотношению компонентов многолетних и однолетних трав в смешанном ценозе при посеве, а также сроки их уборки.

Заключение

Биологическую эффективность бобово-злаковых травостоев определяет содержание в них бобового компонента, и в частности козлятника восточного. Коэффициент корреляции указывает на умеренно прочное отношение между переменными.

При выборе способа использования кормовой массы многолетних смесей следует учитывать не только валовой выход переваримого протеина, а в первую очередь сахаропротеиновое отношение и обеспеченность кормовой единицы переваримым протеином.

Таким образом, в условиях лесостепи Среднего Поволжья для получения энергонасыщенных и сбалансированных по сахаро-протеиновому отношению кормов козлятниково-злаковые смеси следует высевать с соотношением 75+40%. В качестве злакового компонента для козлятника восточного рекомендуется использовать кострец безостый и овсяницу тростниковую.

Примечание. Сокращения, используемые в статье: К+к – козлятник + кострец; К+о – козлятник + овсяница, К + е – козлятник + ежа; К + к + к – козлятник + клевер + кострец; К + к + о – козлятник + клевер + овсяница; К + к + е – козлятник + клевер + ежа; СПО – сахаро-протеиновое отношение; ПП – переваримый протеин; к. ед. – кормовая единица; СВ – сухое вещество; ОЭ – обменная энергия.