При этом значение имеет не только количество, но и качество растительных остатков – в зависимости от той или иной культуры, варьируется и их ценность, также важно состояние самой почвы – ее реальные потребности в органическом веществе и уровень фертильности.
.jpg)
Конечно, производителю может быть выгодно продать излишки соломы, на нужды того же животноводства, если
Однако, прежде чем принять решение о том, сколько убрать соломы и стоит ли вообще удалять с поля растительные остатки, нужно просчитать стоимость удобрений, необходимых для замены питательных веществ, получаемых из растительных остатков.
Чтобы определить, сколько удобрений удаляется вместе с соломой, обычно нужно узнать общую массу соломы и извлечь репрезентативный образец для анализа. В целом, при оценке ценности растительных остатков, первым шагом является определение того, сколько соломы остается в поле после уборки зерна.
Второй шаг - определить, сколько соломы можно изъять безболезненно для почвы и своего кармана (вполне вероятно, что растительные остатки будет проще и дешевле оставить в поле, чем получить сиюминутную выгоду, а потом тратиться на внесение дорогостоящих минеральных удобрений).
Третий шаг определить содержание питательных веществ, а также определить стоимость удобрений.
Удаление с поля соломы, а с ней и основных питательных веществ в триаде азот-фосфор-калий (кроме того, солома содержит кальций (Ca), магний (Mg), серу (S) и другие важные для почвы макро- и микроэлементы) может ускорить истощение почвы и серьезно сказаться на урожайности.
Количество растительных остатков, которое необходимо оставить на поверхности почвы (или заделать) для поддержания органического вещества почвы, варьируется в зависимости от типа почвы и способов ее обработки.
Сколько стоит солома?
Так сколько же нужного и полезного для почвы и будущего урожая может содержаться в соломе?
Согласно исследованиям специалистов отдела агрономии, садоводства и растениеводства университета Сан-Диего (США), в соломе органического вещества содержится в 3-4 раза больше, чем в навозе.
В одной тонне соломы зерновых содержится основных элементов:
- 8,5 кг азота;
- 3,8 кг фосфора;
- 13 кг калия;
- 4,2 кг кальция;
- 0,7 кг магния.
И целый ряд микроэлементов:
- 10-30 кг железа;
- 10-15 кг марганца;
- 20-50 кг цинка;
- 2-5 кг меди;
- 0,2-0,4 кг молибдена;
- 2-5 кг бора.
На сегодняшний день в США фермеры около 65% органических удобрений, вносимых в почву, получают из растительных остатков.
Для американских фермеров состав и управление растительными остатками являютсяважными факторами, влияющими на химические, физические и биологические характеристики почвы. Так, например, ценность растительных остатков (озимая пшеница, яровая пшеница, овес, кукуруза) будет зависеть от текущей рыночной стоимости удобрений.
Если фунт азота в чистом весе стоит приблизительно 0,47 цента, фосфорные удобрения – около 0,57 цента, а калий - 0,40 цента на фунт, то тонна овсяной соломы будет содержать питательных веществ приблизительно на 37 долларов. Это значение будет зависеть от фактических цен на удобрения и соответствующим образом изменяться (табл. 1 и 2).
.jpg)
При применении эффективных биопрепаратов для разложения растительных остатков, можно добиться не только оптимизации использования дорогостоящих минеральных удобрений и СЗР, но и производить экологически безопасную сельхозпродукцию и повышать плодородие почвы.
Как растительные остатки влияют на сорняки
Растительные остатки могут также влиять на прорастание сорняков и культуры, выживание и интенсивность роста их всходов, а соответственно, и на конкурентную способность каждого компонента агрофитоценоза.
По результатам многолетних исследований в США был сделан общий вывод, что растительные остатки оказывают отрицательное влияние больше на мелкосеменные, чем на крупносеменные виды сорняков.
Поскольку семена большинства основных культур по величине в 1-3 раза больше, чем сорняки, с которыми они постоянно конкурируют, правильное управление растительными остатками предоставляет хорошие возможности для подавления сорняков. Чтобы извлечь выгоду из этих возможностей, необходимо решить несколько важных технических вопросов, а также сбалансировать целый ряд взаимодействующих экологических процессов и управлять ими.
.jpg)
При некоторых обстоятельствах растительные остатки могут создавать благоприятные условия для сорняков, а не предотвращать их появление, а также могут подавлять, а не усиливать формирование и рост культуры.
Более того, чтобы иметь достаточное количество растительных остатков и ощутимо воздействовать на сорняки, может понадобиться выращивание дополнительных промежуточных культур в севообороте. Если использование определенных экологических методов воздействия на сорные растения лишь незначительно изменяет применяемую фермером технологию возделывания культур, то использование растительных остатков для управления сорняками может потребовать существенного изменения не только технологии, но и системы земледелия в целом.
Сидераты и покровные культуры
Культуры, которые в силу биологических особенностей или технологии их использования способны быстро и существенно изменить характеристики почвы, могут оказывать особенно заметное влияние на сорняки.
В данной статье используется термин «покровные культуры» для видов, выращиваемых специально для того, чтобы добавить органическое вещество в почву, сохранить или увеличить наличие питательных веществ, улучшить физические свойства, предотвратить эрозию и в некоторых случаях уменьшить проблемы с патогенными организмами, передающимися через почву.
Классическими покровными культурами для американских фермеров зачастую являются бобовые, фиксирующие азот, но используются и другие виды, относящиеся к семейству злаковых и крестоцветных.
Растительными остатками покровной культуры можно управлять двумя способами.
Первый – заделка покровных культур в почву с помощью механической обработки (си- дерация). Этот способ тысячелетиями использовался фермерами во всем мире, но имеет ряд недостатков.
И второй – оставление растительных остатков покровной культуры на поверхности почвы и использование их в качестве мульчи. Этот способ применим в системах полосового и прямого посева.
Использование покровных культур представляет собой относительно недорогой способ производства мульчирующего слоя, что говорится, «на месте». Сидераты и покровные культуры могут выращиваться в занятых парах как промежуточные культуры или заменители основных культур севооборота в течение необходимого периода. Выбор под- хода зависит от характеристик культуры и условий окружающей среды.
Например, в более холодных регионах, таких как северо-восточная и северо-центральная часть США, обычно имеется достаточно времени для посева озимой пшеницы или ржи в качестве покровных культур после уборки кукурузы, выращиваемой на силос, но не после кукурузы, выращиваемой на зерно. Другие покровные культуры, такие как вика мохнатая и некоторые виды клевера, должны высеваться до начала сентября, чтобы выжить до следующей весны. Следовательно, во многих технологиях возделывания культур, которые используются в регионах с коротким периодом вегетации, озимая покровная культура может успешно использоваться только в том случае, если для нее есть приемлемые предшественники в основной схеме севооборота.
.jpg)
Разбросной посев семян покровных культур на поверхность почвы для их формирования во время роста основных культур обычно приводит к формированию слабого травостоя, хотя иногда отмечался успех с озимой рожью. Причины формирования изреженного травостоя культурами, если они высевались разбросным способом, заключаются в том, что их потребляют насекомые, моллюски и небольшие млекопитающие, а также в том, что все семена не могут поглотить достаточное количество воды для прорастания.
Чтобы получить нормальную густоту, семена покровных культур могут быть заделаны в почву во время последней культивации основных культур (практикуется хозяйствами, работающими по технологии минимальной обработки почвы). Заделывание семян покровных культур позволяет спрятать их от хищников, питающихся семенами. При этом за счет ускорения прорастания семян сокращается период их подверженности воздействию травоядных. Покровные культуры, посеянные во время последней междурядной культивации, редко представляют существенную конкуренцию основным культурам, хотя всходы покровной культуры могут погибнуть, если основные культуры их сильно затеняют.
В США фермеры около 65% органических удобрений, вносимых в почву, получают из растительных остатков.
В регионах с умеренным климатом покровные культуры, используемые в качестве сидератов, обычно убираются с помощью механической обработки за несколько недель до посева товарных, кормовых или продовольственных культур. Когда покровные культуры используются в качестве мульчи, они зачастую уничтожаются с помощью гербицидов сплошного действия (глифосаты), которые применяются незадолго до посева следующей культуры. В качестве альтернативы может применяться их скашивание после достижения определенной фазы развития.
В теплых регионах с достаточным количеством влаги для производства двух или более культур в год существует больше вариантов для использования покровных культур до, во время и после выращивания основных культур.
Аллелопатия
Многие виды растений производят и выделяют в окружающую среду химические вещества, которые токсичны для других растений, это явление называется аллелопатией.
Химические вещества, вызывающие аллелопатический эффект, могут выделять и микроорганизмы, которые преобразовывают растительные остатки в процессе их разложения. Живые культуры могут оказывать прямой аллелопатический эффект на сорняки, но живые и разлагающиеся сорняки, в свою очередь, способны отрицательно влиять на рост и развитие культуры, снижая этим ее урожайность.
Знание аллелопатических свойств предусматривает использование растительных остатков культур для подавления прорастания, формирования и роста сорняков. Исследования аллелопатических эффектов растительных остатков культур на сорняки и культуры обычно включают в себя описание симптомов и повреждений у растений, подверженных воздействию растительных остатков или их экстрактов.
После этого в лаборатории устанавливают предполагаемых возбудителей выявленных изменений и применяют полученные вещества к здоровым растениям, чтобы определить, могут ли они вызывать такое же негативное воздействие на растение. Используя химическую изоляцию и биологический анализ в лабораторных и тепличных экспериментах, было идентифицировано несколько классов химических веществ, имеющих аллелопатические свойства. Среди них часто встречались алкалоиды, кумарины, цианогенные гликозиды, флавоноиды, фенолокислоты, полиацетилены, хиноны и терпеноиды. Аллелопатический потенциал был выявлен в растительных остатках и экстрактах целого ряда культур.
Таким образом, установлено, что многие виды производят аллелопатические соединения, но организовать целенаправленное аллелопатическое подавление сорняков в полевых условиях сложно. Добавление растительных остатков изменяет содержание питательных веществ, условия температуры, влаги и света.
Возможное влияние этих факторов необходимо отличать от влияния химических веществ, полученных из растительных остатков. Мелкосеменные виды сорняков и сельскохозяйственных культур особенно подвержены воздействию химических веществ, вызывающих аллелопатический эффект. И хотя в лабораторных биологических исследованиях крупносеменные культуры зачастую проявляют свою подверженность воздействию аллелопатических веществ, в поле они оказываются относительно нечувствительны к ним.
В результате исследований на северо-востоке США практики установили, что растительные остатки различных зерновых культур в значительной степени снижали всхожесть латука, редиса, томата и смеси мелкосеменных видов сорняков, в то время как всхожесть огурца, гороха и фасоли обыкновенной повысилась.
Дифференцированное подавление мелкосеменных видов под воздействием аллелопатических веществ, выделенных из растительных остатков, может быть результатом двух процессов.
Во-первых, от прорастания до всхожести соотношение поверхности к объему мелкосеменных видов обычно больше, следовательно, их подверженность на единицу массы аллелопатических веществ в почве тоже больше.
Во-вторых, когда растительные остатки используются в виде мульчи, аллелопатические токсины выделяются на поверхность почвы и могут не распространиться в более глубокие слои почвы.
В результате многолетних исследований ученых факультета (США) растениеводства и почвоведения Корнельского университета, выяснилось, что процент прорастания и рост корня в длину у различных видов снижались по мере уменьшения слоя почвы, отделяющего семена от растительных остатков ржи, с 15 до 0 мм.
.jpg)
Таким образом, мелкие семена культурных и сорных растений, прорастая с поверхностного слоя почвы под аллелопатической мульчей, ощущают наибольшее ее воздействие, поскольку в этом слое концентрируется больше всего токсинов. И наоборот, крупные семена культурных и сорных растений прорастают с большей глубины, поэтому их прорастание и начальный рост корней происходят в менее токсичной среде. Продуцирование и разложение аллелопатических соединений сильно изменчивы.
Научные сотрудники факультета агрономии университета штата Айова (США) считают, что рН почвы и содержание влаги влияли на производство токсинов у различных видов, а концентрация токсинов и темпы их поступления в почву варьируют в зависимости от возраста растения.
Поскольку токсины поступают из растительных остатков культуры за счет процессов выщелачивания, улетучивания и разложения, чувствительных к температуре и влажности, темпы выброса аллелопатических веществ также меняются по мере изменения условий окружающей среды.
Ученые из университета Айовы провели биологический анализ водных вытяжек из почвы, отбираемых еженедельно из-под растительных остатков различных культур, и обнаружили, что производству токсинов обычно предшествовало наличие условий, благоприятных для активности микроорганизмов. Также они установили, что степень и продолжительность токсичного влияния были разными в зависимости от месторасположения, даже в пределах одного поля.
Токсичность может также изменяться в зависимости от условий роста целевого растения. Так, кетоны из разряда улетучивающихся из разлагающихся растительных остатков бобовой культуры были более токсичны для хлопка, когда температура в корневой зоне была высокой. А при возделывании сорго наблюдалось увеличение влияния феруловой кислоты на подавление роста проростков сорго при недостатке влаги.
Аллелопатические эффекты растительных остатков культур кратковременны. Ученые из Корнельского университета обнаружили, что фитотоксичность различных видов культур значительно уменьшалась после двух-трех недель разложения растительных остатков. Кратковременность аллелопатии и ее зависимость от почвенных и погодных условий представляют собой основные проблемы для использования растительных остатков в управлении сорняками.
Токсические свойства растительных остатков культуры являются единственным аспектом их ингибирующего действия на сорняки. Даже для аллелопатически активных материалов, таких как растительные остатки ржи, физические изменения окружающей среды могут играть большую роль в подавлении сорняков.
