Постановка проблемы (Introduction)

Рост производства продуктов животноводства напрямую связан с обеспечением высокобелковыми кормами. Потребность страны в кормовом зерне таких культур составляет около 6,0 млн т. В настоящее время их производится в 4 раза меньше – только 1,6 млн т [1, с. 98–101]. Целесообразным является использование любого источника белка, способного покрыть его недостаток в рационах сельскохозяйственных животных. Одним из таких источников белка является вика. Однако она не занимает соответствующих ее значению площадей в сельскохозяйственном производстве. Причиной этому служат объективные и субъективные обстоятельства [2].

Вика яровая посевная – однолетняя бобовая культура, выращиваемая для получения зеленой массы, сена, сенажа, зерна и по кормовой ценности почти не уступающая клеверу и люцерне. В семенах вики содержится в среднем от 27 до 35 % белка, тогда как в соломе – 6–10 %, в сене – 18–22 %, зеленой массе – 3,5 %. По сравнению с другими зернобобовыми культурами, зеленая масса вики содержит меньше клетчатки, долго не грубеет, охотно поедается животными. Белок вики отличается высоким коэффициентом перевариваемости, хорошо сбалансирован незаменимыми аминокислотами, в т. ч. лизином и триптофаном. О высокой кормовой продуктивности культуры свидетельствует высокая обеспеченность 1 кормовой единицы сырым (187–223 г) и переваримым (164–196 г) протеином [3–6].

Для роста и развития смешанных посевов вики посевной с злаковыми компонентами создаются благоприятные условия, так как злаковые компоненты создали для вики посевной наилучшие условия для совместного произрастания. У злаковых компонентов (овес и ячмень) улучшается азотное питание, наблюдается активное нарастание вегетативной массы [7], [8]. Для получения кормов, сбалансированных по белку, каротину и другим питательным веществам, рекомендуется увеличить площади под смешанные посевы зернофуражных и бобовых культур. Это может способствовать повышению урожайности на 25–45 % по сравнению с чистыми посевами зернофуражных культур [9].

Современный селекционный процесс яровой викой направлен на расширение использования зерна вики в кормлении сельскохозяйственных животных. Новые сорта обладают высокой продуктивностью, низким содержанием синильной кислоты в белке зерна и допустимом количестве ингибиторов трипсина [10–15].

Российскими селекционерами созданы зернофуражные сорта вики, пригодные для использования в качестве концентрированного корма. Сорта Луговская 85, Луговская 98 и Люба включены в реестр сортов, разрешенных для возделывания в Российской Федерации. Проводится государственное испытание новых сортов. Утвержден ГОСТ Р 54631-2011 «Вика кормовая».

К зернофуражным сортам можно отнести и сорт вики Уголек. По литературным данным содержание глюкозидов и других антипитательных веществ у этого сорта незначительно [16, c. 73].

Проведенные научные исследования показали, что зерно новых зернофуражных сортов вики посевной практически безвредно при непосредственном использовании его как белкового компонента в комбикормах. Установлено, что по общей питательности и содержанию сырого протеина вика превосходит горох и кормовые бобы, но уступает узколистному люпину и сое. Наличие антипитательных факторов определяет уровень включения вики в рационы сельскохозяйственных животных и птицы. Зерно вики следует включать в состав рационов животных и птицы в количествах, проверенных на практике. На основании обобщенных данных литературы, а также проведенных во ВНИИ кормов экспериментов можно рекомендовать следующие нормы ввода зерна вики в комбикорма: коровы – 15 %, молодняк крупного рогатого скота – 20 %, поросята 2–4 месяцев – 10 %, откорм свиней – 15 %, свиноматки – 20 %, цыплята-бройлеры – 15 %, взрослая птица – 20 % [2].

Нестабильное по годам производство семян, зависящее от погодных условий и урожайности культуры, необеспеченность потребности сельхозтоваропроизводителей семенным материалом, высокие потери зерна при уборке одновидовых посевов, низкий коэффициент размножения и повышенные затраты при производстве семенного материала в смесях с зерновыми культурами – основные причины сокращения посевных площадей в РФ вики яровой посевной. Все эти факторы указывают на необходимость разработки принципиально новых технологий возделывания этой культуры на семенные и фуражные цели, кардинально отличающихся от технологий возделывания смешанных посевов для производства грубых и сочных кормов.

При выращивании на зерно растения вики посевной склонны к полеганию. При уборке их на семена возникают определенные трудности, то есть этой культуре нужна уплотняющая, поддерживающая культура, в агрофитоценозе с которой во влажные годы будет снижаться поражение вики корневыми гнилями и листовыми болезнями, а в сухие годы – повышаться экологическая пластичность и стрессоустойчивость. Данная задача в производстве на сегодня не решена [17].

Многочисленными исследованиями подтверждено, что в смешанных посевах бобовых культур с ячменем и овсом злаковый компонент доминирует над бобовым и урожайность бобового компонента по сравнению с одновидовыми посевами, значительно снижается. Для решения проблемы увеличения сбора семян вики предлагается увеличивать долю бобового компонента в вико-злаковых смесях. Так, С. Л. Елисеев считает, что для Предуралья наиболее эффективно сочетание высокой нормы высева вики 2,5 млн семян/га и низкой нормы высева ячменя 1,5 млн семян/га [18, с. 6]. При этом только частично решается проблема полегания растений и потерь при обмолоте. Повышение густоты посева вики до 2,5 млн семян/га увеличивает ее депрессивность, снижает ее выживаемость и продуктивность растения в целом. Депрессию в отношении к бобовому компоненту можно снизить за счет применения различных способов посева. Способы посева и нормы высева компонентов являются эффективными приемами при регулировании конкуренции в агротехнике вики посевной на зерно [19. с. 25–26].

Использование смешанных посевов для сидерации оказывает положительный агроценотический эффект, при правильном подборе культур в эти агросообщества оказывают средообразующее воздействие на почву, что может быть одним из резервов повышения ее потенциального и эффективного плодородия [20], [21].

Необходимость проведения исследований по смешанным вико-рапсовым посевам определяется биологией культур. Вика яровая посевная – светолюбивое растение длинного дня развития. При недостатке света отмечаются усиленный рост стеблей, вытягивание корневой системы, снижение продуктивности цветения и плодоношения, уменьшение содержания в зерне наиболее ценных компонентов – белков, сахаров, крахмала. В молодом возрасте растения лучше переносят затенение, чем в более поздние фазы онтогенеза. Наиболее светочувствительный период – формирование и созревание бобов и семян. У рапса ярового крепкий и ветвистый стебель, к моменту созревания семян в стручках его листовой аппарат полностью отмирает. Это способствует увеличению использования солнечной энергии вторым компонентом.

В условиях Витебской области республики Беларусь способы возделывания зернобобовых культур оказывают существенное влияние как на общую урожайность зернофуража, так и бобового компонента. В смешанных посевах, где использовались горчица белая или рапс яровой, урожайность семян опорного растения была невысокой. При посеве вики посевной с яровым рапсом урожайность семян опорного растения получена на уровне 5,8–6,8 ц/га. Доля бобового компонента находилась на уровне 21,7–23,0 ц/га, сортовой специфичности при этом не было выявлено [22. c. 104–105].

Выращивание вики посевной в смеси с горчицей белой в условиях Орловской области позволяет не только получить более высокий урожай этих культур, но и значительно расширить кормовую базу пчеловодства, улучшить посещаемость посевов пчелами и получить дополнительную продукцию в виде меда [23. с. 58].

Génard T. с соавторами установлен достоверный перенос азота от люпина и клевера к рапсу, у вики перенос азота недостоверный [24]. Исследования, проведенные на Севере Франции в лизиметрических установках, показали, что дополнительного (30–60 кг/га) внесения серы для получения качественных семян озимого рапса в смешанных посевах с клевером не требуется [25]. Исследованиями Couëdel A. с соавторами показано, что многие крестоцветные культуры можно сочетать с разными бобовыми культурами создавая агроэкосистемы с разными полезными характеристиками [26].

Проведенные в УрФАНИЦ УрО РАН исследования на укосных сортах вики показали, что для повышения урожая семян перспективно выращивать ее в смешанных посевах с рапсом яровым. Такие посевы вики с рапсом позволяют снизить норму высева семян вики на 55–70 %, уменьшая полегаемость вики, повышают урожайность зерносмеси от 37,5 до 68,1 % [17, c. 78].

Для успешного возделывания вики яровой в смешанных посевах с рапсом яровым требуется разработка агротехники и подбор сортов, поскольку на территории Российской Федерации возделывается большое количество сортов, обладающих ценными биологическими и хозяйственными качествами, проявляющимися только в конкретных почвенно-климатических зонах и оказывающимися мало пригодными для других зон [27], [28].

Методология и методы исследования (Methods)

Полевые опыты проведены на темно-серой лесной тяжелосуглинистой почве с содержанием: гумуса 3,91 %, N легкогидролизуемый – 96 мг/кг, Р₂О₅ – 205 мг/кг, K₂О – 82 мг/кг почвы, рН – 5,5, Н_Г – 5,85 ммоль/100 г почвы, S поглощенных оснований – 27,4 ммоль/100 г почвы. Учетная площадь делянки 13,5 м², повторность – трехкратная. Комплексное удобрение азофоска в дозе N₃₀P₃₀K₃₀ вносилось под предпосевную культивацию.

Проведены исследования на двух сортах вики укосного использования (Красноуфимская 49, Льговская 91) и двух зернофуражных сортах (Луговская 98, Люба). За 100 % норму высева принято 1,3 млн всхожих семян на 1 га вики. Яровой рапс (сорт Луч) высевался с нормой 1,25 млн всхожих семян на га. Посев проводился 13–15 мая. Сразу после прикатывания посевов проводилась обработка гербицидом «Алгоритм» в дозе 200 мл/га (действующее вещество – кломазон). Для борьбы с вредителями семена вики и рапса до посева обрабатывались инсектицидным протравителем, а вегетирующие растения однократно обрабатывались инсектицидом в фазу бутонизации – начала цветения рапса.

Результаты (Results)

Погодные условия 2017 и 2018 гг. существенно отличались между собой. В 2017 г. отмечены засушливые условия на фоне повышенных температур по всему вегетационному периоду, в то время как в 2018 г. в вегетационный период был недобор температур при избыточном увлажнении. Тем не менее вне зависимости от погодных условий одновидовые посевы всех изучаемых сортов вики к моменту полегания полностью полегали, что существенно затрудняло их обмолот. По сорту Люба отмечалось несколько менее выраженное полегание растений, но часть растений также полностью лежала на земле.

В полиморфных посевах по всем сортам вики отмечалось снижение степени полегания растений с уменьшением нормы высева и, соответственно, доли бобового компонента в смеси. При этом степень полегания зависела и от уровня сформированного урожая бобовой культурой. Следует отметить, что полегание вики в полиморфных посевах кардинально отличается от полегания в моно-посеве. Присутствие растений рапса в двухкомпонентной смеси с викой при их полегании не позволяет растениям вики ложиться на почву. За счет пластичности стеблей рапса, между почвой и растениями остается воздушная подушка высотой от 20 до 30 см, что не приводит к загниванию бобиков вики и не затрудняет проведения комбайновой уборки урожая.

Среди укосных сортов в условиях Среднего Урала продуктивность сорта Льговская 91 была выше, чем сорта Красноуфимская 49, но оба сорта существенно повышали урожайность при выращивании в смеси с рапсом. По сорту Красноуфимская 49 снижение нормы высева вики с 1,3 до 0,6 млн всхожих семян на один гектар не оказало существенного влияния на формирование общей урожайности зерна (2,77–2,85 т/га). Несколько снижалась (до 2,45 т/га) урожайность зерно-смеси при посеве вики с нормой 0,4 млн, но урожайность зерна вики была на уровне контроля (таблицы 1, 2).

Таблица 1

Урожайность зерна сорта вики яровой Красноуфимская 49 в полиморфных посевах, 2017–2018 гг.

Table 1

Crop capacity of common vetch Krasnoufimskaya 49 in mixed crops, 2017–2018

Таблица 2

Урожайность зерна сорта вики яровой Льговская 91 в полиморфных посевах, 2017–2018 гг.

Table 2

Crop capacity of common vetch L’govskaya 91 in mixed crops, 2017–2018

Урожайность зерна вики у сорта Льговская 91 в полиморфных посевах была выше, чем при одновидовом посеве, на 17,2–30,6 % и находилась на уровне 2,45–2,73 т/га. Только при посеве вики с нормой 0,4 млн урожайность зерна вики снижалась, но оставалась также на уровне контроля.  

По обоим сортам прослеживается динамика снижения урожайности вики и повышения урожайности рапса при понижении доли бобового компонента в полиморфных посевах, но при этом существенно возрастает общий валовой сбор зерна с гектара. Однако математическая обработка результатов исследований показывает, что посев сортов вики Красноуфимская 49 и Льговская 91 с нормой высева 1,3, 0,8 и 0,6 млн всхожих семян на гектар в смеси с рапсом приводит к формированию равноценного урожая зерна.

Оценка зернофуражных сортов вики яровой при возделывании в условиях Среднего Урала ранее не проводилась. Проведенные исследования показали существенную разницу урожайности зерна у сортов Люба и Луговская 98 при их возделывании в данном регионе.

Несмотря на увеличение урожайности бинарных посевов, урожайность зерна вики у сорта Люба при полной норме высева находилась на уровне одновидового посева, а при понижении нормы высева существенно снижалась с одновременным ростом урожайности рапса (таблицы 3, 4).

Таблица 3

Урожайность зерна сорта вики яровой Люба в полиморфных посевах, 2017–2018 гг.

Table 3

Crop capacity of common vetch Lyuba in mixed crops, 2017–2018

Таблица 4

Урожайность зерна сорта вики яровой Луговская 98 в полиморфных посевах, 2017–2018 гг.

Table 4

Crop capacity of common vetch Lugovskaya 98 in mixed crops, 2017–2018

Урожайность и сортовая реакция зернофуражного сорта Луговская 98 находилась на уровне урожайности и сортовой реакции укосных сортов Красноуфимская 49 и Льговская 91. В смешанных посевах этого сорта при высеве 0,8–1,3 млн получена урожайность вики 2,21–2,23 т/га, что на 33,5–35,6 % выше, при высеве 0,4–0,6 млн – 1,83–1,99 т/га, на 9,6–19,2 % выше. Общая урожайность двухкомпонентных смесей составила от 2,83 до 3,10 т/га, что выше по сравнению с монопосевом на 1,16–1,43 т/га, или на 69,5–85,6 %.

Наиболее полное представление об эффективности смесей и причин изменений, протекающих внутри смешанного посева, дают такие показатели, как интенсивность использования земли (синоним – отношение земельных эквивалентов) – Land Equivalent Ratio (LER), коэффициент конкурентоспособности – Competitive ratio (CR) и коэффициент агрессивности – Coefficient Agressivity (CA) [29].

Коэффициент LER используется для оценки биологической эффективности смешанных посевов. Он показывает отношение расчетной площади земли, необходимой для получения в моно-посеве того же количества урожая каждой культуры, которое сформировалось на единице площади смешанного посева. Для этого урожайность культуры A в смешанном посеве с культурой B (Yab) делят на урожайность культуры A в чистом посеве (Yaa). Отношение Yab : Yaa показывает, сколько потребовалось бы земли для получения урожая Yab, если бы культура A выращивалась в чистом посеве. Такое отношение вычисляют и для культуры B. Критерий LER можно рассчитать по формуле: LER = LERa + LERb, где LERa = Yab : Yaa, LERb = Yba : Ybb.

Значение LER показывает, во сколько раз больше потребовалось бы больше площади для получения такого же урожая исходных компонентов. Чем больше значение LER, тем более эффективно используется пашня [30].

Коэффициент конкурентоспособности CR является соотношением LER двух культур компонентов, но с учетом пропорций, в которых культуры были засеяны. Crab = (LERa : LERb) * (Zba : Zab), CRba = (LERb : LERa) * (Zab : Zba), где CRab – коэффициент конкурентоспособности культуры А в смеси с культурой В; CRbа – коэффициент конкурентоспособности культуры B в смеси с культурой A; Zab и Zba– соотношение культур А и В в смеси, выраженное в процентах [29, с. 43].

Оценка эффективности использования пашни (LER) показывает, что при применении полиморфных вико-рапсовых посевов продуктивность 1 га пашни значительно возрастает: в 1,9–2,16 раза по сорту Красноуфимская 49; 1,89–2,02 раза по сорту Льговская 91; в 1,82–1,98 раза по сорту Луговская 98; в 1,38–1,62 раза по сорту Люба. Такие результаты достигаются за счет отсутствия антагонизма растений вики и рапса в агроценозе, и, возможно, за счет наличия положительной аллелопатии растений (таблица 5).

Таблица 5

Оценка эффективности, конкурентоспособности и агрессивности культур и изменений, протекающих внутри смешанных посевов, 2017–2018 гг.

Table 5

Estimation of efficiency, competitive ability and Agressivity culture and changing in in mixed crops, 2017–2018

При посеве вики с нормой 0,6–1,3 млн всхожих семян на гектар в повышение эффективности использования пашни основной вклад вносит вика яровая (LERab) за счет ее преимущественной конкурентоспособности в агроценозе (CRab). При понижении нормы высева вики до 0,4 млн/га рост урожайности и эффективности использования пашни достигается за счет взаимодействия обеих культур (LERad + LERba) и увеличения конкурентоспособности в агроценозе каждой культуры (CRab и CRba), что, вероятно, указывает на увеличение положительной аллелопатии растений при разреженном посеве вики. Эти закономерности проявляются для всех сортов вики.

Коэффициент агрессивности CA определяют исходя из изменения урожаев обоих компонентов в смеси к их ожидаемому урожаю. CAab = Yab : (Yaa * Zab) – Yba : (Ybb * Zba). Чем больше числовое значение СА, тем больше разница в конкурентной способности компонентов смеси. Оба компонента будут иметь одинаковое значение СА, но знак у более агрессивного компонента смеси будет положительным [29, с. 42–43].

При анализе по четырем сортам вики динамику изменения агрессивности культуры в агроценозе с рапсом отмечается рост коэффициента агрессивности при понижении нормы высева вики. В более разреженных посевах вики в агроценозе с растениями рапса формируются благоприятные условия для обеих культур, но доминируют растения именно вики. Так, при норме высева 0,4 млн/га по сравнению с высевом 1,3 млн/га коэффициент агрессивности культуры возрастает у сорта Красноуфимская 49 в 1,59 раза (с 1,75 до 2,79), по сорту Льговская 91 – в 1,87 раза (с 1,57 до 2,94), по сорту Люба – в 1,88 раза (с 0,94 до 1,77) и по сорту Луговская 98 – в 2,0 раза (с 1,75 до 3,51).

Сумма коэффициентов биологической эффективности, конкурентоспособности и агрессивности (LER + CR + CA) по каждой культуре позволяет дать комплексную оценку фактического и ожидаемого поведения культур в агроценозе при изменении соотношения компонентов.

Оценка четырех сортов вики, обладающих различным вегетационным периодом и биологическими особенностями, показывает фактическое доминирование вики при выращивании на зерно в вико-рапсовых посевах (таблица 6).

Таблица 6

Распределение суммы коэффициентов биологической эффективности, конкурентоспособности и агрессивности в зависимости от нормы высева вики, 2017–2018 гг.

Table 6

Distribution sum of coefficient land equivalent ratio, competitive ratio, coefficient Agressivity depending to seeding rate of common vetch

Независимо от сорта наиболее неблагоприятные условия для развития рапса будут складываться в загущенных посевах, а в разреженных посевах наблюдается положительная аллелопатия развития растений рапса и вики. Таким образом, можно ожидать полегания посевов при высеве вики с нормой 1,3 млн/га и снижения урожайности зерна вики за счет роста урожайности рапса в ее разреженных посевах (0,4 млн/га). Исследования показали, что в вико-рапсовых смешанных посевах основным компонентом урожая будет вика.

Проведенный анализ полученного семенного материала вики яровой посевной показал, что независимо от погодных условий можно получать семена, отвечающие требованиям ГОСТ РФ 52325-2005 (таблица 7).

Таблица 7

Качество семян вики яровой в полиморфных посевах, 2017–2018 гг.