systema-zemlerobstva-no-till
.pdf3.3Проміжні (покривні) культури
Всучасній агрономічній літературі України використовується термін «проміжна культура», суть якого зводиться до вирощування різних культур у проміжку часу від збирання попередника до сівби наступної за схемою чергування культури. За Державним стандартом ДСТУ 4691:2006 «проміжна культура – це сільськогосподарська культура, яку вирощують на полі сівозміни, коли воно вільне від основної культури».
Вякості проміжної можуть вирощуватися різні сільськогосподарські культури з метою отримання додаткового врожаю зерна, зеленої маси, сіна, сінажу або їх вегетативна маса може бути використана, як органічне добриво.
Вангломовній літературі більш поширеним є термін «покривні культури». Під ним розуміють культури, які вирощують в першу чергу для створення рослинного покриву незалежно від того, чи буде рослинна маса в майбутньому зароблятися в ґрунт як органічне зелене добриво, чи залишатиметься на поверхні ґрунту у вигляді рослинних решток. Значимість їхнього застосування залежатиме від правильно визначеного основного завдання, яке потрібно вирішити за рахунок вирощуваних покривних культур та обґрунтованого їх підбору для цих цілей.
Щодо термінів «зелене добриво», «сидеральне добриво», в якості яких можуть бути використані покривні культури, то вони однаково трактуються в нашій і англомовній науковій літературі. Американська спілка ґрунтознавців дає наступне визначення терміну «зелене добриво – це рослинний матеріал, який вноситься в ґрунт в зеленій або стиглій фазі для поліпшення стану ґрунту» (Martin. D.L. and Thrailkill. D.J. (1993)
Дайвер (Diver) і Салліван (Sullivan), 1992, вважають, що проміжні культури, які вирощуються спеціально для заробки в ґрунт у вигляді зеленого добрива слід називати «сидеральними культурами».
В традиційних системах землеробства вважається, що поле повинно «відпочивати» після зібраного врожаю, а тому ресурс площа/час вегетаційного сезону в сівозміні використовується лише на 50 60%. Весь інший час на полі відсутні зелені рослини. Видаливши побічну продукцію з поля, ґрунт залишається відкритим і на нього постійно діють природні фактори: вітер, вода атмосферних опадів. Проте, давно відома істина
151
засвідчує, що «ґрунт рослина» це єдина екосистема і розривати її навіть на короткий термін не доцільно.
Коли поверхня ґрунту залишається відкритою (відсутні рослини чи їх рештки), то вона найбільш вразлива для дії дощових крапель, що руйнують ґрунтові агрегати. Внаслідок цього відбувається втрата наявних рухомих поживних речовин шляхом їх вимивання, проявляється водна та вітрова ерозія, непродуктивно розкладається органічна речовина ґрунту.
Щодо переваг поля, залишеного без рослинних решток, то вони полягають в наступному: виникає можливість провести заходи по знищенню сходів бур’янів; заробити в ґрунт післяжнивні рештки, на яких, як правило, присутні збудники хвороб та шкідники; підготувати ґрунт для проведення якісної сівби.
В системі землеробства No till одним із засобів вирішення названих проблем у період відсутності основної культури сівозміни на полі є вирощування проміжних (покривних) культур.
Ґрунт живий організм, в якому ґрунтова біота постійно мусить мати поживу. Такою поживою є рослинні рештки та кореневі виділення вегетуючих рослин. За тривалої відсутності культур на полі вільні ресурси починають використовувати бур’яни, для знищення яких необхідно застосовувати гербіциди. Проміжні посіви це чудовий фітоценотичний засіб контролю розвитку бур’янів і накопичення органічної речовини на полі. Пригнічення бур’янів покривними культурами є найбільш екологічно чистим і економічно доцільним заходом їх контролю.
Проте, для застосування цього заходу не завжди є відповідні умови і можливості. Головною проблемою використання покривних культур у регіонах з кількістю опадів менше 700 мм в рік є рівень використання ними запасів вологи. При надлишковому використанні вологи проміжними культурами її може не вистачити для основної культури, що негативно відобразиться на урожайності останньої.
Цього можна уникнути, розрахувавши час присутності на полі покривної культури та кількість вологи, використаної нею за період своєї вегетації, яка вірогідно може компенсуватися за зимовий період. Точне числове значення цих меж буде суттєво коливатися в залежності від кліматичних особливостей кожного регіону і може бути визначене в даних умовах лише експериментальним шляхом. Проте, загальним правилом залишається те, що чим більша вологозабезпеченість в регіоні, тим більші можливості для вирощування проміжних посівів.
152
У посушливих районах за умов відсутності рослинних решток чи малої їх кількості на поверхні поля, а сівба проміжних культур є проблематичною внаслідок недостатньої кількості вологи, для вирішення завдань контролю сходів бур’янів, зменшення непродуктивної втрати вологи з ґрунту та захисту його від ерозії можливе, як виняток, застосування поверхневого механічного обробітку ґрунту без обертання скиби.
В умовах Північної Америки для цього часто використовують важкі пружинні борони, в яких є можливість регулювати кут нахилу зубів. Цим знаряддям досягається більш рівномірний розподіл рослинних решток по полю та їх часткове перемішування з поверхневим (1 2см) шаром ґрунту. Утворюється грунтово органічна мульча, яка добре захищає ґрунт від втрати вологи і одночасно знищуються всі проростки і сходи однорічних бур’янів.
За системи землеробства No till покривні культури забезпечують ґрунт органічною речовиною біологічним шляхом, а не за рахунок її заорювання. Суть цього біологічного процесу полягає в тому, що підземна частина рослин коренева система навіть без нашого втручання оптимально розміщена в ґрунті і вже найкраще взаємодіє з ґрунтовими мікроорганізмами. Надземна ж частина буде розкладатися ними при залишенні створеної органічної речовини на поверхні ґрунту.
За системи землеробства No till значимість і завдання, які вирішуються за допомогою покривних культур можна означити наступними позиціями:
1)Регулювання водного режиму ґрунту. Це може відбуватися за рахунок зменшення випаровування ґрунтової вологи, поліпшення інфільтраційних властивостей ґрунту, підвищення водоутримуючої його здатності. Основним фактором, який зумовлює підвищення проникнення води в ґрунт при застосуванні технології No till є канали, які утворюються після розкладу кореневої системи рослин та канали, які утворилися внаслідок життєдіяльності земляних черв’яків (Lal et al. 1991).
2)Регулювання температури ґрунту. Травостій покривних культур приймає на себе пряму сонячну радіацію, тому температура ґрунту, покритого рослинами або рослинними рештками завжди нижча, ніж за їх відсутності.
3)Регулювання поживного режиму ґрунту. За рахунок запобігання втратам поживних речовин з ґрунту шляхом їх вимивання,
153
збільшенню вмісту азоту в ґрунті за рахунок його біологічної фіксації з атмосфери, рециркуляції доступних мінеральних поживних речовин відбувається до певної міри їх збереження та поповнення. Дослідами було встановлено, що при вирощуванні люпину або вики, які слугували попередником кукурудзі, в ґрунті накопичувалося до 90 кг/га додаткового азоту (Derpsch, Calegari, 1992; Calegari et al., 1998).
Кількість азоту, який міститься в біомасі різних видів покривних культур суттєво відрізняється. Зазвичай бобові культури накопичують від 65 до 220 кг/га азоту. Цей азот мінералізується протягом тривалого часу. Біля 50% його загальної кількості, що міститься в покривній культурі, може бути використано наступною культурою.
Таблиця 3.2. Хімічні властивості ґрунту після 11 років застосування різних покривних культур (шар 0 5 см)
Види |
P, |
|
мг/дм3 |
|
|
|
|
Вика мохната |
22,7 |
Пар |
18,2 |
Пшениця |
19,4 |
Редиска |
33,2 |
Овес |
|
чорноголовий |
27,5 |
Люпин |
|
вузьколистий |
21,2 |
|
|
Вика мохната |
5,9 |
Пар |
4,4 |
Пшениця |
4,7 |
Редиска |
4,9 |
Овес |
|
чорноголовий |
4,2 |
Люпин |
|
вузьколистий |
3,8 |
Показники
|
|
|
Al, |
Ca, |
|
Mg, |
K, |
Ступінь |
C, |
|
|
|
наси |
||||
3 |
pH |
cмол/ |
cмол/ |
|
cмол/ |
cмол/ |
||
г/дм |
|
чення |
||||||
|
|
дм3 |
дм3 |
|
дм3 |
дм3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
основами |
Система землеробства No till |
|
|
|
|||||
34,85 |
5,23 |
0,01 |
5,99 |
|
3,16 |
0,4 |
61,61 |
|
28,59 |
5,87 |
0 |
7,5 |
|
4,12 |
0,21 |
74,73 |
|
26,84 |
5,63 |
0 |
6,19 |
|
3,41 |
0,35 |
68,15 |
|
29,72 |
5,77 |
0 |
7,4 |
|
3,73 |
0,49 |
72,89 |
|
30,7 |
5,8 |
0 |
7,77 |
|
4,3 |
0,39 |
74,59 |
|
29,75 |
5,63 |
0 |
6,84 |
|
3,94 |
0,36 |
70,71 |
|
Традиційна система землеробства |
|
|
||||||
25,37 |
4,83 |
0,1 |
4,18 |
|
2,27 |
0,31 |
48,74 |
|
23,98 |
4,93 |
0,02 |
4,27 |
|
2,32 |
0,28 |
51,24 |
|
25,87 |
5,17 |
0,01 |
4,18 |
|
2,38 |
0,39 |
53,87 |
|
26,62 |
5,13 |
0,03 |
5,01 |
|
2,85 |
0,43 |
57,36 |
|
27,12 |
5,1 |
0,01 |
4,83 |
|
2,68 |
0,63 |
56,42 |
|
25,73 |
5,07 |
0,01 |
4,47 |
|
2,64 |
0,31 |
55,54 |
|
154
4) Захищають ґрунт від водної та вітрової ерозії. Основний час прояву вітрової ерозії в умовах України припадає на зимовий або весняний період, коли культури ще відсутні на полі. В зимовий період при відсутності снігового покриву гребеняста поверхня ґрунту після оранки при морозах перемерзає, розпушується і тому ґрунт стає нестійким до дії вітру. Прикладом такої екстремальної ситуації може служити 1969 рік, коли на сході України проявилися сильні пилові бурі. Якщо б поля були вкриті проміжними культурами, то навіть за такого екстремального збігу умов, вітрова ерозія не могла б проявитися в таких масштабах.
У весняний період ризик прояву вітрової ерозії зростає при наявності наступних факторів:
-відсутності опадів, що викликає пересихання верхнього шару ґрунту;
-наявності розпиленої структури поверхневого шару ґрунту, внаслідок інтенсивного механічного обробітку;
-потужних вітрів.
Присутність живої проміжної культури або її мертвих залишків призводить до зниження швидкості вітру у приземному шарі ґрунту, що в результаті і унеможливлює прояв вітрової ерозії.
Водна ерозія ґрунту, яка виникає на схилах, в найбільшій мірі проявляється у весняний період танення снігу та в літній час під час злив. Основна причина полягає в тому, що надходження води перевищує її поглинання ґрунтом. Роль проміжних культур полягає в зниженні швидкості потоку води на схилах та збільшенні інфільтраційної здатності ґрунту. Якщо покривні культури висіваються виключно для захисту ґрунту, то підбирають культури, які здатні забезпечити високий відсоток покриття поверхні ґрунту в самі найкоротші строки.
5) Пригнічують ріст і розвиток бур’янів. Негативний вплив на бур’яни покривних культур проявляється за рахунок фітоценотичного тиску та зменшення надходження сонячної енергії до поверхні ґрунту. Проміжні культури зменшують проростання насіння бур’янів і пригнічують їх сходи настільки, що останні в більшості випадків не утворюють життєздатного насіння.
Бур’яни за певних умов можуть сприяти розвитку в ґрунті популяцій нематод. Застосування ж проміжних покривних культур та відповідного чергування культур в сівозміні може забезпечити найбільш
155
економічно та екологічно доцільний контроль над популяціями різних видів нематод.
При оптимальному чергуванні культур в сівозміні та застосуванні покривних культур знижується ризик ураження зернових культур стебловими гнилями та різними видами грибкових захворювань, такими як Fusarium та ін., що зводить ураження кореневої системи до мінімуму.
6)Накопичують органічну речовину. Кількість органічної речовини, котра надходить у ґрунт з проміжних культур, можна порівняти з внесенням на кожен гектар 15 20 тон гною.
7)Поліпшують фізичні властивості ґрунту. Зміна агрофізичних показників в кращу сторону відбувається за рахунок розущільнення орного та підорного шару ґрунту кореневою системою, поліпшення структури ґрунту, збільшення пористості ґрунту. Під час розкладу органічних речовин виділяються поліцукориди, завдяки яким відбувається склеювання ґрунтових часток і утворення стабільних ґрунтових агрегатів (Burns, Davies, 1986). Це до певної міри запобігає розвитку ерозійних процесів та сприяє підвищенню водоутримуючої здатності ґрунту.
8)Підвищують біологічну активність ґрунту. Підвищується не лише інтенсивність діяльності біоти ґрунту, а й її чисельність.
9)Збільшують кількість і видове різноманіття ґрунтової флори та фауни. Завдяки покривним культурам зменшується пошкодження посівів культурних рослин шкідниками та ураження їх збудниками хвороб. Використання суданської трави і ріпаку, як покривних культур, суттєво зменшує кількість нематод на картоплі.
10)Поліпшують якість навколишнього середовища. Якщо в якості покривної культури використовуються злакові озимі культури, то завдяки здатності швидко формувати потужну кореневу систему у осінній період вони є більш ефективними, ніж бобові рослини для поглинання доступного азоту з ґрунту і запобіганню його вимивання в ґрунтові води в осінньо зимовий період (Meisinger et al., 1990; Muеller et al., 1984).
Про рівень впливу проміжної культури на кількість доступного азоту в ґрунті в осінній період свідчать дані, наведені в таблиці 3.3. Озиме жито було висіяне після культури, під яку вносили 250 кг/га азотних добрив.
156
Таблиця 3.3. Вплив покривної культури (озиме жито) на вміст нітратів в ґрунті, мг/100 г грунту (Hemphill і Hart, 1991)
Шар ґрунту, см |
Покривна культура відсутня |
Покривна культура присутня |
0 – 10 |
0,4 |
0,05 |
10 20 |
0,6 |
0,1 |
20 30 |
3,2 |
0,15 |
30 40 |
5,4 |
0,2 |
Використання покривних культур у системі землеробства може як сприяти накопиченню патогенів, так і зменшувати чисельність та пригнічувати їх поширення. Вплив покривних культур на хвороботворні мікроорганізми буде залежати від природи патогенів і їх життєвого циклу.
Якщо патоген найкраще виживає на поверхні рослинних рештків і покривна культура залишена на поверхні у вигляді мульчі, тоді рівень поширення хвороби може зрости. З іншого боку, збільшення вмісту органічних речовин у ґрунті може підсилити біологічний контроль ґрунтових рослинних патогенів через прямий антагонізм і боротьбу за енергію, воду й поживні речовини. За даними досліджень, проведених у США, кількість бактерій Sclerotium rolfsii різко знижувалася у покривних культурах при використанні технології No till.
Збудники хвороб, які знаходяться на рослинних рештках, залишених на поверхні ґрунту, гинуть внаслідок низьких температур, підвищеної вологості або сухості та інших екологічних чинників. Деякі покривні культури рекомендуються використовувати для зменшення популяції нематод (квасоля, суданська трава і кротолярія індійська).
Вплив покривних культур на популяції шкідників може мати і негативний і позитивний характер. Покривні культури є джерелом живлення як для корисних, так і шкідливих видів комах. Останні можуть поширюватися на посіви товарних культур при дозріванні або відмиранні покривної культури. До моменту припинення вегетації покривної культури чисельність популяції корисної ентомофауни може досягти достатньої щільності, щоб затримати поширення популяції комах шкідників на суміжних культурах, знижуючи їх чисельність нижче граничного рівня.
Дослідження, проведені в США, показали збільшення щільності корисних комах у посівах вики й конюшини. Повідомлялося також і про
157
те, що ці комахи знищили популяцію колорадських жуків, які харчувалися листям баклажанів, які чергувалися з смугами конюшини.
Узв’язку з тим, що покривні культури займають поле в період відсутності основних культур і не мають товарного значення вони мусять відповідати наступним вимогам:
- низька вартість насіння; - легко висіватися;
- швидко розвиватися і покривати поверхню ґрунту; - давати позитивний ефект як добриво в післядії на наступні
культури сівозміни; - не конкурувати в сівозміні з основними культурами за площу,
витрати праці і часу.
Узонах достатнього зволоження покривні культури є ключовим фактором у системі землеробства No till, який набагато більше має значення, ніж в традиційній системі землеробства. Чим менше культур у сівозміні (чим коротша сівозміна), тим більша роль і значення проміжних культур.
Таким чином, проміжні покривні культури у сівозміні в системі землеробства No till забезпечують:
-підвищення економічної ефективності вирощуваних основних товарних культур;
-знижують потребу в гербіцидах і пестицидах;
-підвищують урожайність товарних культур;
-зменшують потребу в мінеральних добривах.
Не дивлячись на те, що покривні культури забезпечують певні переваги для системи землеробства, вони можуть створити і деякі потенційні проблеми:
-збільшення матеріальних витрат на одиницю площі без отримання товарної продукції безпосередньо з покривних культур;
-збільшення обсягу людської праці на одиницю площі;
-можливі затримки з часом проведення сівби основної культури;
-зменшення запасу вологи в ґрунті;
-можливість збільшення чисельності популяцій шкідливих організмів, в першу чергу збудників хвороб та шкідників (ця загроза більше умовна, ніж реальна, тому що до моменту
158
поширення шкідливих комах, корисна ентомофауна, чисельність якої зростає при вирощуванні покривної культури, досягає такої межі, що здатна стримувати чисельність популяції комах шкідників нижче економічного порогу шкодочинності).
Маса мікроорганізмів, які розкладають покривні культури, складається з 10 частин вуглецю і 1 частини азоту. При використанні покривних культур збільшується надходження поживи для мікроорганізмів, що викликає зростання їх популяції. Щоб вони не споживали азот з ґрунту дане співвідношення 10:1 повинно зберігатися в органічній речовині або необхідно вносити додатковий азот з мінеральними добривами.
Таблиця 3.4. Співвідношення C:N в покривних культурах
Органічна речовина |
Співвідношення C:N |
Жито до цвітіння |
14:1 |
Жито у фазі цвітіння |
20:1 |
Вика |
10:1 до 15:1 |
Конюшина |
15:1 |
Стебла кукурудзи |
60:1 |
Тирса |
250:1 |
Молода зелена маса сидеральних культур краще розкладається ґрунтовими мікроорганізмами, ніж грубі сухі післязбиральні рештки, тому що в зеленій масі більше азоту (краще співвідношення вуглецю до азоту).
Таблиця 3.5. Розподіл азоту між надземною і підземною частинами рослин з родини бобових
Сільськогоспо |
Надземна частина |
Підземна частина |
дарські культури |
(% азоту) |
(% азоту) |
Соя |
93 |
7 |
Вика |
89 |
11 |
Нут |
84 |
16 |
Конюшина червона |
68 |
32 |
Люцерна |
58 |
42 |
159
Потужні глибокі кореневі системи деяких покривних культур надзвичайно ефективні для розпушення й аерації ґрунтів.
В Австралії проводили експеримент із посівами люпину вузьколистого в пшениці й виявили, що покривна культура люпину вузьколистого виконує роль свого роду «біологічного плуга» завдяки властивостям кореневої системи проникати крізь ущільнені шари ґрунти. При сівбі покривних культур після глибокого розпушування, вони підсилюють ефект від механічного розпушення ґрунту. Глибина проникнення кореневої системи деяких сидеральних культур в ґрунт наведена в таблиці 3.6.
Таблиця 3.6. Глибина проникнення кореневої системи деяких покривних культур
Глибина (см) |
Сидеральна культура |
|
|
|
Конюшина червона, люпин, |
150 |
– 210 |
люцерна |
90 – 150 |
Вика посівна, гірчиця |
|
30 |
– 90 |
Конюшина біла, вика мохната |
Таблиця 3.7. Кількість азоту, яку здатні накопичити бобові покривні культури
Покривна культура |
Кількість азоту (кг/га) |
Посилання |
Вика мохната |
90 100 |
Ebelhar, et al., 1984 |
Озимі бобові |
72 78 |
Hargrove, et al., 1986 |
Конюшина червона |
99 |
McVay, et al., 1989 |
Таблиця 3.8. Середня кількість сухої біомаси і азоту, яку отримують при вирощуванні деяких проміжних культур з родини
бобових (дані по США).
Покривна культура |
Біомаса |
Азот |
|
(тон/га) |
(кг/кг) |
||
|
|||
Буркун білий |
4,3 |
120 |
|
Конюшина рожева |
3,5 |
100 |
|
Вика мохната |
4,4 |
110 |
Таким чином, при зростанні популяції мікробів, які розкладають органічну речовину з широким співвідношенням вуглецю і азоту,
160