Влияние выпаса и сенокошения на продуктивность луговой растительности

Выпас оказывает более сильное влияние на растительность луга, чем скашивание. При рациональном использовании пастбищ в сочетании с мероприятиями по уходу продуктивность их повышается, при неправильном выпасе – снижается. Выпас влияет на растительность, а через нее и на почву. При пастбищном использовании почва вначале уплотняется, а затем распыляется, при глубоком стоянии грунтовых вод она иссушается, при близком (от капиллярного поднятия грунтовых вод к поверхности) – переувлажняется. Остающиеся на пастбище кал и моча животных также оказывают влияние на почву и растения.

Значительно роль выпаса в обсеменении пастбищ, создании более благоприятных условий для прорастания семян при сбое дернины и затаптывании их в почву. Чрезмерно ранний выпас весной и осенью по сырой почве способствует сбою дернины, ухудшению травостоя. Вначале исчезают из травостоя наиболее высокорослые растения, дольше сохраняются на пастбище низовые травы, так как они быстрее восстанавливаются после стравливаний. Затем низовые злаки, бобовые и разнотравье уступают место травам с прикорневыми листьями.

Замена одних видов растений другими на пастбище происходит в результате изменения физико-химических и биологических процессов в почве, отбора трав животными, поедающими их различно, неодинаковой приспособленности растений к пастбищному режиму использования. При перезагрузке пастбищ или при неправильном выпасе с изменением растительного состава ухудшается их хозяйственная ценность.

Неумеренный выпас животных может усилить процессы водной и ветровой эрозии. Особенно это опасно в поймах рек, на склонах оврагов и гор, где разрушение дернины ведет к смыву плодородного слоя почвы.

При пастбищном использовании наиболее резко ухудшаются луга в корневищной стадии, так как корневищные злаки не образуют дернины и, следовательно, менее устойчивы к выпасу животных.

При сенокосном использовании из травостоя исчезает прежде всего высокорослое разнотравье (порезник промежуточный, борщевик сибирский, василистник узколистый и др.), однолетние и двулетние поздно обсеменяющиеся травы; дольше сохраняются высокорослые, а также быстро развивающиеся травы (кострец безостый, овсяница луговая, тимофеевка луговая, клевер луговой, люцерна посевная и др.). Низовые злаки и бобовые находятся в нижнем ярусе. Ранние сроки скашивания ведут к уменьшению в травостое раносозревающих трав. При постоянном скашивании почва уплотняется, при близком стоянии грунтовых вод заболачивается.

При выпасе и скашивании в результате многократного отчуждения надземной массы трав из почвы выносится значительное количество минеральных веществ. Поэтому наряду с рациональным использованием сенокосов и пастбищ на этих угодьях необходимо вносить минеральные удобрения.

Вода является составной частью растений. В надземной массе многолетних трав ее содержится до 80%, в семенах неубранных трав – 15-20%. Питательные вещества могут поступать в растения только в растворенном виде. Поэтому для роста и развития многолетние травы требуют большого количества воды. Подсчитано, что с 1 га луга со злаковым травостоем средней продуктивности испаряется за вегетационный период до 50000 ц воды. Транспирационный коэффициент многолетних трав (количество воды, необходимое для образования единицы сухой массы) 600-700, а полевых хлебных злаков – 350-400. На сенокосах грунтовые воды не должны подходить ближе 60-70 см к поверхности почвы, на пастбищах – 80-90 см. Весной допускается более высокий уровень (до 40 см и ближе).

Растения воду в основном получают из почвы. Годовое количество атмосферных осадков по разным районам неодинаково. Существуют районы, где ежегодное количество осадков достигает 10000 мм (тропики Юго-Восточной Азии), и где осадков выпадает не более 100-120 мм, а иногда они и полностью отсутствуют. В отдельных случаях растение испытывает недостаток в воде даже при большом содержании последней (величина почвенных частиц, количество минеральных и органических веществ и др.) и температурными условиями.

Подобное явление иногда бывает характерным для многих типов местообитаний (солончаки, сфагновые болото, тундра). Вызывается оно рядом причин: недостатком кислорода, большой кислотностью, высоким содержанием солей и др. В тундре, например, произрастают растения (так называемые психрофиты), приспособленные к влажным холодным местообитаниям (мелкие кустарники), слабо использующие воду, минеральные вещества и др. Такое состояние почвы называется физиологической сухостью, которая коренным образом отличается от физической сухости, характеризуемой просто недостатком воды.

По отношению к воде растения делятся на ксерофиты, мезофиты, гигрофиты и гидрофиты.

Ксерофиты произрастают при недостатке влаги и при сухом с высокой температурой воздухе. Широко распространены в пустынях, полупустынях и сухих степях. Встречаются и в лесолуговой зоне на сухих почвах. Эти растения по внешнему виду суховатые, жестковатые, имеют приспособления для уменьшения расходования воды – склерофиты (овсяница овечья) или суккуленты – сочные с толстыми листьями и побегами. Во влажные периоды они запасают в особых тканях воду, а затем бережно ее расходуют (кактусы, агавы, алоэ, на наших лугах – очиток едкий и др.).

Мезофиты произрастают при средних условиях увлажнения, наиболее распространены в лесной и лесостепной зонах. В отличие от ксерофитов листья у них более широкие, менее толстые и неопушенные или слабоопушенные. Типичными мезофитами являются кострец безостый, овсяница луговая, тимофеевка луговая, ежа сборная, райграсы, пырей ползучий, клевер луговой, гибридный, ползучий, люцерна посевная, донник белый, борщевик сибирский, порезник промежуточный и др.

Эфемеры и эфемероиды относят к переходному от мезофитов к ксерофитам типу – мезоксерофитам.

Гигрофиты произрастают в сырых местах, по берегам рек, озер, в поймах. Они неустойчивы по отношению к засухе, для роста и развития им необходимо большое количество воды.

Гидрофиты – водные растения (тростник, кувшинки, элодея и др.).

По отношению к длительности затопления полыми водами растения делят на 3 группы: длительноустойчивые (выдерживают затопление свыше 40 дней) – двукисточник тростниковый, бекмания обыкновенная, лисохвост луговой, кострец безостый, чина болотная, таволга вязолистная; среднеустойчивые (15-30 дней) – тимофеевка луговая, овсяница луговая, мятлик луговой; чина луговая, клевер гибридный; малоустойчивые (менее 15 дней) – клевер луговой и ползучий, люцерна посевная и желтая, ежа сборная, райграс высокий и др. Травы по устойчивости к подтоплению грунтовыми водами (особенно холодными) разделяются на устойчивые (луговик дернистый, овсяница красная, мятлик обыкновенный, лисохвост луговой, крупные осоки) и неустойчивые (кострец безостый, пырей ползучий, райграс высокий и пастбищный, житняки).

Почва и растения тесно связаны между собой. На травы влияют химические и физические свойства почвы, состав находящихся в ней микроорганизмов. Через почву на растения оказывает влияние и материнская порода. По потребности к питательным веществам почвы растения делят на следующие группы:

Эутрофные растут на почвах, богатых питательными веществами. К ним относятся порезник промежуточный, борщевик сибирский, таволга вязолистная и др.

Олиготрофные – растения бедных почв (белоус торчащий, полевица обыкновенная, кошачьи лапки и др.).

Мезотрофные – растения почв, среднеобеспеченных питательными веществами (тимофеевка луговая, овсяница луговая, клевер луговой и ползучий и др.).

Растения по-разному относятся к реакции почвы. Одни хорошо растут на кислых почвах (белоус торчащий), другие – на слабокислых или нейтральных (кострец безостый, люцерна желтая), а некоторые – и на кислых и на нейтральных почвах (луговик дернистый, лютик ползучий и др.). Наиболее высокие урожаи многолетних трав получают на слабокислых почвах (рН 6,0-6,5), но довольно высокие урожаи бобовых и злаков можно получать и при рН 5,0-7,5. При сильной кислотности в почве увеличивается содержание легкорастворимых соединений алюминия и марганца, вредно действующих на растения; снижается доступность молибдена, необходимого для фиксации азота клубеньковыми бактериями и азотобактером; подавляется жизнедеятельность нитрифицирующих и клубеньковых бактерий, азотобактера и дождевых червей. Для устранения отрицательного действия кислотности на растения почву известкуют.

На засоленных почвах (солончаках и солонцах) произрастают разные виды трав, приспособленные к засоленным почвам. На солончаках растут так называемые голофиты (солелюбы), которые наиболее распространены в пустынях и полупустынях Казахстана и Среднеазиатских республик (солерос, солянки, ажрық). На солонцах растут пустынные и полупустынные полукустарнички (полынь, прутняк, биюргун), а также такие ксерофиты, как житняк пустынный. Для повышения урожайности на засоленных почвах вносят гипс.

Некоторые растения приспособляются к различным почвам и грунтам (подзолы, пески, известняки и т.д.), но совершенно не растут на засоленных почвах. На песках произрастают растения, называемые исламмафитами. У таких растений главный корень может проникать до увлажненного горизонта (на глубину 50-60 см), а затем быстро в нем образовывать боковые корни значительной длины (до 15-20 м), благодаря чему корневые системы отдельных растений соприкасаются друг с другом, несмотря на значительное расстояние. Такими растениями являются: в пустыне, на подвижных песках – джузгуны, селины, песчаная акация, саксаул белый, а на заросших песках – осока вздутая и разные виды полыни; в полупустыне, на подвижных песках – песчаный овес (кияк), кумарчик, джузгуны, а на заросших песках – полынь песчаная, полынь белая, прутняк и др.

Почвенный воздух – основной источник кислорода для дыхания корневой системы растений и прорастающих семян. В нем могут накапливаться углекислый газ, сероводород и метан в количестве, при котором задерживается или совсем исключается жизнедеятельность растений. От атмосферного почвенный воздух отличается несколько большим содержанием углекислого газа и меньшим – кислорода. Количество воздуха в почве зависит от ее пористости и влажности. На глинистых почвах газообмен хуже, чем на песчаных. Частые небольшие колебания (10-20 см) уровня грунтовых вод улучшают газообмен между почвой и атмосферой. Разные виды растений неодинаково относятся к аэрации почвы. Наиболее требовательны к аэрации корневищные травы, затем рыхлокустовые. Плотнокустовые хорошо растут в анаэробных условиях.

Влияние температуры на растения зависит от различных условий и прежде всего от количества атмосферных осадков, влажности воздуха, толщины снегового покрова и т.д. Чем выше температура, тем больше потери влаги из почвы в результате испарения. При понижении температуры снижается активность почвенных микроорганизмов.

Для различных видов трав неодинакова температура оптимального роста: у райграса пастбищного и ежи сборной наибольший прирост при 18⁰С, у клевера ползучего и лядвенца болотного - 24 ⁰С. Одни виды (ежа сборная, тимофеевка луговая, пырей ползучий, полевица белая, мятлик луговой, клевер луговой и ползучий, чина луговая, лядвенец рогатый, мышиный горошек) произрастают в широких границах тепловых условий, другие (райграсы и люцерны) требовательнее к теплу. Плохой рост трав в период похолодания часто связан с понижением биологической активности почв. Период использования травостоя может быть увеличен путем внесения азотных удобрений, положительно влияющих на прирост трав в холодное время, и подбора видов, способных вегетировать при более низких температурах (двукисточник тростниковый, ежа сборная).

Многолетние травы начинают вегетировать при температуре 3-5 ⁰С. Всходы некоторых злаков и разнотравья выдерживают заморозки до 10 и даже 27 ⁰С, бобовые погибают при 1-2 ⁰С. В состоянии зимнего покоя травы переносят еще более низкие температуры. Способность растений переносить понижение температуры называется морозостойкостью или морозоустойчивостью.

Кроме почвенных факторов в экологии растений различают топографические факторы. К ним в основном относится рельеф, влияющий на состав растительности, произрастающей в горных районах на склонах, в различных частях пойм рек и т.д. Все это влияет на характер растительности и на степень вымывания почвы (водная эрозия), в результате чего значительно меняется плодородие почвы. Необходимо отметить, что растительность северных склонов значительно отличается от растительности южных склонов, по разному они поспевают к стравливанию и другим родам их использования. Особенно сильное влияние рельефа наблюдается в поймах рек. Так, в центральной части поймы, в условиях хорошего обеспечения влагой и питательными веществами, произрастают наиболее ценные в кормовом отношении травы, например, тимофеевка луговая, лисохвост луговой, тогда как в притеррасной части поймы с близким залеганием грунтовых вод, поселяются травы, малоценные в кормовом отношении.

По способности переносить низкие температуры в течение продолжительного времени зимой многолетние травы делят на следующие группы:

На морозостойкость растений влияют сорт, соотношение и величина вносимых удобрений, условия произрастания, режим использования и др. Устойчивость трав к низкой температуре понижается при резкой смене осенью и зимой холодной и теплой погоды.

Под снегом для трав большую опасность представляет не низкая, а относительно высокая температура (около 0 ⁰С). При этом у растений, сохраняющих под зиму зеленые листья, расходуется большое количество запасных веществ на дыхание. Растения погибают от голодания или поражения грибами. Такое явление называется выпреванием. Оно наблюдается у растений, не прошедших закалку осенью, или у оставленных под снег своевременно неподкошенных травостоев. Из бобовых особенно чувствителен к поражению грибами клевер луговой. Для лучшей перезимовки трав необходимы своевременное после вегетации переросших растений, снегозадержание при небольшом снеговом покрове, улучшение условий произрастания трав (известкование почв, осушение переувлажненных местообитаний, внесение под летне-осеннее кущение калийно-фосфорных удобрений).

Способность растений переносить неблагоприятные условия зимой (понижение температуры, выпревание, вымокание, выпирание, действие ледяной корки) называется зимостойкостью. У различных трав она неодинакова. Так, вполне зимостойкими являются кострец безостый, мятлик луговой, полевица белая, пырей ползучий, лисохвост луговой, бекмания обыкновенная, двукисточник тростниковый. Близки к этой группе – овсяница красная, лядвенец рогатый, мышиный горошек, чина луговая, люцерна желтая; неморозостойкие, но выносят выпревание и вымокание – овсяница луговая, райграс высокий, лядвенец рогатый; незимостойкие (гибнут от выпревания, вымокания и вымерзания) – клевер луговой и гибридный, люцерна посевная, виды райграса.

Многолетние травы лучше растут при хорошем освещении. Всходы и молодые растения более теневыносливы по сравнению со взрослыми. По отношению к световому режиму травы делят на следующие группы.

Относительно теневыносливые – мятлик обыкновенный, ежа сборная, пырей ползучий, овсяница красная, мятлик луговой, чина луговая, горошек заборный. Малотеневыносливые – лисохвост луговой, кострец безостый, овсяница луговая, полевица белая, люцерна желтая, клевер луговой и гибридный, горошек мышиный. Выносящие незначительное затенение (урожай при затенении резко снижается) – клевер ползучий, райграс пастбищный и высокий.

В результате затенения увеличивается высота растений, но снижается интенсивность кущения, уменьшается масса надземной и подземной частей растения, снижается содержание сахара и увеличивается количество азота, фосфора и калия. Снижение урожая подпокровных посевов объясняется недостатком света.

На сенокосах и пастбищах в растительном сообществе, так называемом фитоценозе, действуют друг на друга не только высшие растения, но и микроорганизмы. В одних случаях такое влияние носит положительный характер, в других – отрицательный. Высшие растения могут оказывать друг на друга прямое влияние, например, одно растение паразитирует, прикрепляясь к телу другого, питается его готовыми органическими веществами. К таким растениям относятся растения паразиты (многочисленные виды поволик и заразих) и полупаразиты (марьянник, мытник, зубчатка и др.). Большое положительное влияние на растительность природных сенокосов и пастбищ оказывают безпозвоночные животные (черви, многоножки, личинки насекомых и др.). Исследования показали, что экскерименты дождевых червей содержали больше, чем остальная почва, нитратного азота в 5 раз, обменного кальция - в 12 раз, доступной Р₂О₅ – в 7, обменного калия в 11 раз.

Таким образом, влияния различных биологических и экологических факторов на растения дает возможность сознательно и правильно воздействовать на жизненные процессы растений, добиться повышения урожайности и кормовых достоинств луговой растительности, что входит в задачу луговодства как науки.
1.5 Хозяйственная оценка основных растений сенокосов и пастбищ

Хозяйственная ценность растений определяется их кормовыми достоинствами, урожайностью, удельным весом в травостое, пригодностью для определенных видов использования, сроками использования, влиянием на животных или растения.

Кормовая ценность растений зависит от их питательности, переваримости и поедаемости. Питательная ценность растений определяется по количеству переваримого белка, клетчатки, жира, безазотистых экстрактивных веществ и их специфическому действию на продуктивность животных. Из химических соединений, входящих в растительные организмы, основная доля приходится на воду. Если сочные части растения (листья, молодые стебли, цветки, плоды и корни) высушить, то они потеряют 80-90% веса из-за воды и только 10-20% приходится на сухой остаток, который принято называть сухим веществом. При сжигании сухого вещества растений остается остаток, называемой золой. Зола содержит неорганические (минеральные или зольные) вещества. Основная же масса растения сгораемая при сжигании, называется органическим веществом. Последний состоит из азотистых и безазотистых соединений. Общее количество азотистых соединений – сырой протеин – может служить одним из показателей питательности корма. Сыром протеине различают белки, соединяющие наиболее ценную питательную часть, которая не может быть заменена другими органическими веществами. Кроме того, в нем содержатся небелковые азотистые соединения под общим названием амиды, куда входят аминокислоты, глюкозиды, нитраты, аммиачные соли и т.д. Количество протеина в различных кормах неодинаково. Так, луговое сено содержит его 8-12%, злаковые – среднем 10, клеверное – 12-16, эспарцетовое – 14, люцерновое – 15%. Содержание протеина в значительной мере зависит от фазы вегетации растений. Безазотистых соединений в сухом веществе растений значительно больше, чем протеина, и в количественно в питании они занимают первое место (углеводы и жиры). При определении питательных веществ пользуются термином безазотистые экстрактивные вещества, которые включают все безазотистые соединения, кроме жира и сырой клетчатки. В составе безазотистых экстрактивных веществ преобладают углеводы (крахмал, сахара, инулин, пектиковые вещества пентазоны и др.). Для удовлетворения потребности животных требуется не менее 40 компонентов, из которых 15 минеральные элементы (фосфор, калий, кальций, магний, сера, натрий, хлор, железо, марганец, цинк, медь, кобальт, йод, селен, молибден). Содержание каждого элемента в растениях колеблется в широких пределах и в большинстве случаев не обеспечивает потребности животных. Минеральный состав кормов зависит от вида и сорта растений, возраста трав, сезонных изменений погоды (температуры, влажности), удобрений, от способа использования травостоя, типа почвы.

Общая питательность кормов определяется в условных кормовых единицах. Кормовая единица равна питательности 1 кг овса (0,6 кг крахмала). Кроме этого для характеристики питательной ценности корма необходимо учитывать содержание в нем сырого протеина или белка, клетчатки, жира, безазотистых экстрактивных веществ. На 1 корм.ед. рациона животных требуется следующее количество переваримого белка в граммах: для коров 85-90, молодняка старше года 90-95, телят до года 100-105, свиноматок 100-105, свиней мясного откорма 90-95, овец 75-80, рабочих лошадей 70-75, конского молодняка 90-95. В 1 корм.ед. сена клевера лугового, эспарцета, люцерны содержится 150-200 г переваримого протеина.

Животные в среднем переваривают 60-80% сухой массы съеденных растений. Коэффициент переваримости питательных веществ снижается с возрастом трав, наиболее высокая переваримость в фазе кущения. Листья перевариваются лучше, чем стебли.

Если животное в течение продолжительного времени охотно поедает растения, чувствует себя хорошо и дает высокую продуктивность, это свидетельствует о высокой питательной ценности корма (поедаемости). Поедаемость зависит от вида растений, химического состава, вкусовых свойств, анатомо-морфологических особенностей, состояния растения, способа использования, фазы вегетации, местообитания, вида и возраста животных, погодных условий и т.д.

Различают растения: поедаемые, т.е. те, которые полностью поедаются животными; непоедаемые или плохо поедаемые, вредные, причиняющие повреждения животным или портящие животноводческую продукцию (спутывают шерсть, придают молоку плохой вкус, цвет, запах и т.д.); ядовитые, нарушающие обмен веществ, нормальное функционирование различных систем организма животных. Поедание таких растений животными ведет к их гибели.

Крупный рогатый скот предпочитает более мягкие, влажные и кислые кормовые растения; лошади – сухие и опресненные, более жесткие и душистые; верблюды – грубые, солеобильные растения с резким запахом; овцы и козы хорошо поедают те же растения, что лошади и верблюды (однако сощипывают сначала нежные части растений); свиньи охотно поедают только молодые растения.

Степень поедания растений животными устанавливают путем учета урожая пастбища перед стравливанием и после него. По разнице определяют количество стравленной травы (суммарно по отношению ко всему травостою и отдельно по видам) и вычисляют процент использования, или коэффициент поедаемости. Аналогично определяют коэффициент поедаемости и при скармливании сена.

И.В. Ларин (1964) рекомендует оценивать поедаемость еще и по 5-балльной системе:

5 – растения отлично поедаются всегда, и в первую очередь с жадностью лакомые растения;

4 – хорошо поедаемые растения, поедаются всегда, но не выбираются из травостоя;

3 – удовлетворительно поедаемые, поедаются всегда, но менее охотно, чем предыдущие;

2 – поедаются хуже, чем удовлетворительно, только после использования растений первых трех групп;

1 – поедаются плохо, изредка;

0 – не поедаются.

В луговодстве обычно все растения, нежелательные на сенокосах и пастбищах, считаются луговыми сорняками. К ним относятся непоедамые или плохо поедаемые травы, ядовитые и вредные растения.

К сорной растительности принадлежат борщевик сибирский, порезник промежуточный, кипрей узколистный (иван-чай) и др. Листья этих трав и молодые растения охотно поедаются животными, однако грубые стебли взрослых трав затрудняют сушку сена.

К вредным растениям относятся пижма обыкновенная (дикая рябинка), полыни (портят вкус молока); щавель кислый (молоко приобретает кислый вкус, быстро свертывается и плохо сбивается в масло); лопух войлочный (репей); череда трехраздельная (засоряет шерсть овец и других животных) и др.

От поедания трав из семейства Лютиковые у молока появляется красноватый оттенок и неприятный горький вкус; молочаев – розовая окраска; подмаренников – красная; марьянников – голубоватая; перца водяного – синяя; хвощей – молоко приобретает синеватый цвет и быстро скисает.

В южных районах немало растений, причиняющих механические повреждения животным. Плоды ковыля-волосатика (тырса) имеют длинную острошероховатую коленчато-согнутую ость. При изменении влажности воздуха ость способна скручиваться, раскручиваться и проникать в подкожную клетчатку и даже мышцы животных.

Овцы от этого не только болеют и худеют, но и нередко гибнут.

Зрелые острые плоды костреца кровельного после плодоношения ранят глаза овец, пасущихся в его зарослях.

Ядовитые растения по действию на животных делят на следующие группы.

Растения, вызывающие возбуждение центральной нервной системы.

Вех ядовитый. Ядовито все растение, особенно корневище весной. Содержит ядовитое вещество цикутотоксин. Часто отравляются молодняк крупного рогатого скота, а также овцы ранней весной и осенью.

Белена черная. Ядовито все растение, особенно семена. Содержит ядовитое вещество гиосциамин. Отравляются коровы, телята, свиньи и птица.

Дурман обыкновенный. Ядовито все растение, особенно семена. Ядовитые вещества те же, что и у белены. Большую опасность представляет для молодняка (телят и поросят).

Растения, вызывающие угнетение и паралич центральной нервной системы.

Чистотел большой. Содержит различные ядовитые вещества (хелеритрин и пр.). При высушивании растений ядовитые вещества не

разрушаются. Отмечены единичные случаи отравления коз и свиней.