НОВОСТИ

Альтернатива удобрениям

ТЕГИ:

Джамал Рахметов, заведующий отделом новых культур, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Национальный ботанический сад им. Н. Н. Гришко НАН Украины

 

Многие культуры в странах с высокоразвитым сельским хозяйством практически исчерпали лимиты своей урожайности. Урожаи риса в Японии не увеличиваются вот уже почти 20 лет, уровень урожайности этой культуры в Китае сегодня примерно равен данному показателю в Японии и скоро может также прекратить рост. Существуют природные ограничения, и обойти их невозможно, если наука не начнет перепроектирование самих растений. Украина еще далека от достижения такого природного «потолка». Но мы активно движемся к нему. И поэтому важнейшим вопросом уже сегодня является возобновление плодородия почвы.

Традиционные сидераты

Немаловажное значение имеет использование высокоэффективных сидеральных культур, которые за счет органической массы обогащают почву питательными веществами, улучшают ее агрохимические и биологические свойства, а также усиливают биологическую активность, снимают почвоутомление и оказывают положительное последействие на рост, развитие и продуктивность последующих культур. Традиционно для сидерации использовались разные виды бобовых. В последние десятилетия эти культуры не полностью оправдывают себя в таком производстве. Причин тому множество: сложное и дорогостоящее семеноводство, неустойчивость против болезней (растения поражаются пятнистостью листьев иногда до 96%) и вредителей, недостаточная пластичность и толерантность, ограниченные сроки посева (выращивание в поздних поукосных и пожнивных посевах неэффективно). Среди бобовых сидеральных культур также отсутствуют виды, имеющие перспективы выращивания в озимых промежуточных посевах, отличающихся интенсивным ранневесенним отрастанием и освобождающих поле до начала посева основной культуры севооборота хотя бы до первой декады мая.

Поэтому возникла насущная потребность в альтернативных сидеральных культурах, которые отличались бы от традиционных более широкой экологической амплитудой, толерантностью, простотой технологии выращивания, большой продуктивностью биомассы и урожайностью семян, высоким коэффициентом семенификации, интенсивным ростом, возможностью выращивания при разных сроках посева - от ранней весны до поздней осени. Многолетней работой интродуцированы и получили широкое распространение такие новые кормовые, технические и сидеральные культуры, как рапс, сурепица, горчица, редька масличная, тифон, однолетние виды мальвы.

Фото 1. Альтернатива удобрениям. Мальва курчавая сорт РадаМальва курчавая сорт Рада

Новые кормово-сидеральные культуры

Как высоко пластичные культуры с коротким вегетационным периодом, новые альтернативные кормовые и сидеральные интродуценты из семейств капустных, мальвовых, амарантовых, бобовых способны вегетировать и формировать высокие урожаи биомассы на поле в свободное от основной культуры время - с конца лета до глубокой осени и с ранней весны до начала мая. Использование сидератов в композициях с бактериальными препаратами позволяет получать запланированные урожаи при дефиците и дороговизне минеральных удобрений. Сами сидераты являются экономически наиболее выгодными удобрениями. Доход от 1 т сидерата в 3 раза выше, чем от бесподстилочного навоза. Значительные перспективы использования имеют альтернативные кормово-сидеральные интродуценты в Украине. В результате многолетних исследований в разных физико-географических зонах и районах установлено, что такие промежуточные культуры, как редька масличная, сурепица, рапс (озимый и яровой), горчица сизая и белая, тифон, однолетние мелкоцветковые виды мальвы отличаются высокой пластичностью и продуктивностью, хорошими кормовыми качествами, положительным последействием на рост, развитие и продуктивность последующих культур в севообороте. Они также позитивно влияют на плодородие почвы, подавляют болезнетворные микроорганизмы и сегетальную растительность. За счет этого повышается общая продуктивность севооборота, как минимум на 50% замедляется развитие сорняков. Насыщение севооборота капустными положительно влияет на экологическое изменение в нем. Поскольку с октября формируется прикорневая розетка из трех-четырех пар листьев, то на протяжении семи (до момента цветения и использования на корм) или девяти месяцев (на посевах, выращиваемых на семена) поверхность почвы покрывают мощные, глубоко укорененные растения. Это надежная защита от любого вида эрозии почвы.

Благодаря значительной массе поукосных и пожнивных остатков, состоящих из корневой системы и стерни, озимые формы капустных положительно влияют на вегетацию последующих растений в севообороте. Если для сидерации запахивается растение полностью, положительное влияние на последующие культуры значительно возрастает. В корнях рапса имеются глюкозиды, главным образом глюкозид фенил. В опытах измельченные корни, смешанные с почвой, существенно ускоряют рост корневой системы последующей культуры - озимой пшеницы.

Наряду с этим нужно помнить, что горчичные масла многих капустных отрицательно влияют на качество молока, а также препятствуют превращению β-каротина в витамин А. Для сглаживания этого эффекта в корм для животных требуется добавлять витаминизированные минеральные подкормки. Учитывая эти обстоятельства, мы в своих исследованиях большое внимание уделяли новым интродуцентам семейства мальвовых. Мальвовые являются более пластичными и продуктивными кормами, чем капустные. У них лучше кормовые качества и ценный химический состав. Они менее требовательны к плодородию и на бедных почвах показывают наилучшие результаты среди множества промежуточных культур. Благодаря тому, что мальва высокоурожайная культура, с повышенным содержанием протеина (от 20,3 до 26%), устойчивая к холоду, ее выращивают в странах СНГ, Чехии, Словакии, Венгрии, Польше, Болгарии, Германии не только в основных, но и в промежуточных посевах. В настоящее время разработаны технологии, позволяющие получить в промежуточных посевах 15-30 т/га зеленой массы.

Фото 2. Альтернатива удобрениям. Мальва мелюка сорт КормелаМальва мелюка сорт Кормела

Продуктивность альтернативных сидератов

На одном квадратном метре посева сидератов образуется вместе с корневой системой 3,5-4,5 кг (35-45 т/га) органических удобрений - зеленой массы. При использовании всей биомассы новых культур на сидерат после минерализации их органической массы в почве на 1 га остается 127-137 кг азота, 55-58 -фосфора, 149-166 - калия и 32-37 кг - кальция. Яровые сидераты оставляют на 1 га почвы 180-200 кг азота, 25-46 - фосфора, 85-200 - калия, 25-140 кг - кальция в действующих веществах. Выращивание сидеральных культур по эффективности значительно превосходит внесение 20 т навоза на 1 га. Сидераты возвращают в почву азот, фосфор и калий, создают зеленую поверхность, способствуют снегозадержанию, защищают почву от водной и ветровой эрозии, а также предотвращают перегрев темной поверхности пахотной земли вследствие прямого попадания солнечных лучей. Как химические санитары они уничтожают вредную микрофлору, положительно влияют на развитие многолетних насаждений, восстанавливают численность азотобактера в почве, аккумулируют физиологически активную микрофлору, которая не допускает почвоутомления.

В ходе трехгодичных исследований по оценке продуктивности нами изучались и сравнивались яровые и озимые сидераты (табл.1 и 2).

Таблица 1. Урожайность альтернативных кормово-сидеральных культур в яровых промежуточных посевах (средняя за три года)

Таблица 2. Урожайность альтернативных кормово-сидеральных культур в озимых промежуточных посевах (средняя за три года)

Роль аллелопатии в агрофитоценозах

Новым резервом повышения продуктивности культурных и естественных ценозов является аллелопатия. Она осуществляется посредством прижизненного обмена корневыми выделениями в почве и листовыми (летучие эфирные масла) - в окружающем воздухе, а также путем накопления в почве продуктов анаэробного метаболизма, токсинов, образующихся при перегнивании остатков корней и опавших листьев, метаболитов грибов и бактерий. Известно, что в аллелопатических явлениях важная роль принадлежит почве. Аккумуляция в почве растительных выделений может быть одной из причин почвоутомления при монокультуре. При этом наука различает и аллелопатию семян. Установлено, что биологически активные вещества прорастающих семян играют большую роль как в обеспечении самого процесса прорастания семян, так и в дальнейшем росте, развитии и продуктивности растений. Положительное влияние выделений семян наблюдалось в опытах, в которых, наряду с обычными семенами, размещались семена-доноры, предварительно обогащенные экстрактом. Семена, расположенные ближе к семенам-донорам, прорастали более активно, чем отдаленные. Определено, что экзометаболиты семян различных посевных качеств характеризуются разным биохимическим составом и аллелопатической активностью. Наиболее высокой аллелопатической активностью и положительным влиянием на все показатели роста и развития растений обладали семена высоких посевных кондиций. В то же время обработка экстрактом, полученным из некондиционных семян, приводила к снижению посевных качеств семенного материала всех категорий, в том числе и к уменьшению полевой всхожести на 2-3%.

По совместному прорастанию семян культуры-акцептора - кукурузы и культур-доноров установлено, что худшим донором для кукурузы являются просо, горох, овсюг. Выделения прорастающих семян этих культур оказывают угнетающее действие на рост семян кукурузы. Лучшие доноры пшеницы - это мягкая и твердая рожь, соя, подсолнечник, овес, ячмень. Прибавка урожайности кукурузы при обработке экстрактами семян пшеницы и ржи составила 0,3-0,6 т/га.

П.Д.Татаренко разработал прием предпосевного обогащения семян физиологически активным экстрактом, полученным из прорастающих семян-доноров озимой пшеницы. Его действие испытывали на семенах мальвы и других твердосемянных видов растений. Обогащение экстрактом повысило всхожесть мальвы на 10-30%, а щавната - на 7-15%.

Фото 3. Альтернатива удобрениям. Редька масличнаяРедька масличная

Семена сорняков могут отрицательно влиять на семена культурных видов. При совместном прорастании в чашках Петри на фильтровальной бумаге семена щирицы обыкновенной угнетали прорастание семян пшеницы, проса и рост зародышевых корешков этих культур. На основании обширных экспериментальных данных о взаимном влиянии семян культурных растений и теоретических обобщений В.И.Шанда определил 13 динамических и статистических форм влияния одного вида семян на другой. Для качественной и количественной характеристик динамики взаимного влияния установлено, соответственно, 91 и 169 сочетаний форм одностороннего влияния в двучленных смесях семян. Данные о взаимоположительном влиянии семян при прорастании важны для разработки практических методов использования в смешанных посевах, при посеве компонентов смеси в одно гнездо или в рядок (кукуруза + соя). Семена, в смесях которых наблюдается угнетение благоприятно влияющего вида или взаимоотрицательное воздействие, скорее всего, целесообразно высевать раздельно. Следующим этапом в формировании аллелопатического комплекса растений являются корневые выделения. Установлено, что корни зерновых, крупяных, масличных, технических, овощных и кормовых культур выделяют в среду разнообразные органические вещества. Количество и химическая природа выделений зависят от вида и возраста растений, фазы развития, условий произрастания. На выделительную деятельность корней влияют: температура, влажность почвы, уровень обеспечения растений элементами минерального питания, рН среды, освещенность, изменение фотосинтетической поверхности листьев.

Б.Радемахер отмечает, что вещества, освобождающиеся в измененном виде из отмерших растений и их частей, играют более важную роль, чем выделяемые живыми растениями. Наибольшей токсичностью обладают листья и их выделения, наименьшей - корни и корневые экстракты, стебли занимают промежуточное положение. Достаточно глубокие исследования взаимодействия растений в одновидовых и разновидовых смешанных и уплотненных посевах проводились П.В.Юриным. Автором установлено, что в смешанных посевах гороха и кукурузы, помимо положительных результатов - повышения содержания белковых веществ, наблюдается снижение урожайности кукурузы под влиянием гороха. Одна из главных причин - отрицательное физиолого-биохимическое взаимовлияние этих культур. Выявлено снижение урожайности сырой биомассы кукурузы под влиянием промывных вод с корневыми выделениями гороха, а также отмечено существенное уменьшение содержания калия, фосфора, азота в надземных органах кукурузы. Установлено изменение темпов развития растений одних видов под влиянием других, независимо от свойственной культуре реакции на загущение. При совмещении компонентов одного вида, различающихся по срокам созревания в условиях интенсивного обмена экзометаболитами, наблюдается ускорение развития позднего компонента под влиянием раннего. А в случаях контрастных физиологических различий между компонентами - задержка роста и развития одного из них. В загущенных посевах отмечена смена ускорения роста в высоту (явление «подгона») задержкой роста, различной у разных видов.

Фото 4. Альтернатива удобрениям. ГорчицаГорчица

Влияние сидератов на почву

Под влиянием сидеральных культур окислительные процессы в почве происходят интенсивнее, что указывает на повышенный уровень подвижных веществ, которые освобождаются при разложении растительной массы. При разложении биомассы сидератов образуются и фенольные кислоты, источником которых являются лигнин и дубильные вещества, содержащиеся в растениях в больших количествах. Они оказывают аллелопатическое влияние на растения, а также являются предшественниками образования гумусовых веществ в почве. Важнейшим показателем биологической активности почвы является содержание свободных аминокислот. Сидеральные культуры влияют на количество аминокислот в почве и их состав. Полученные данные свидетельствуют о высоком уровне последних в почве после сидеральных культур.

Мальва мелюка и редька масличная по содержанию свободных аминокислот в почве превосходили все другие варианты. В целом яровые сидеральные культуры влияют на количество свободных аминокислот в почве эффективнее, чем озимые.

По воздействию на количественное и качественное содержание свободных фенолкарбоновых кислот и аминокислот в почве новые сидеральные культуры не уступают внесению 20 т/га навоза, а наоборот, значительно превышают его. Благодаря этому они существенно повышают биологическую активность почвы и усиливают образование гумусовых веществ (табл.3). Также были исследованы микробиологические особенности ризосферной почвы, занятой разными сидеральными культурами, в сравнении с внесением негумифицированного органического вещества (табл.4). Наиболее благоприятные условия для развития бактерий оказались в ризосфере редьки масличной, тифона и мальвы. По сравнению с вариантом, где вносились органические удобрения, корневые выделения альтернативных сидеральных культур оказали большее стимулирующее влияние на численность бактерий.

Таблица 3. ЧИсленность бактерий в ризосферной почве альтернативных кормово-сидеральных кульут (средняя за три года)

Таблица 4. Стоимость макроэлементов, содержащихся в общей биомассе яровых и озимых альтернативных кормово-сидеральнрых интродушентов и навоза (20 т/га) в перерасчете на туки минеральных удобрений, грн/га (цены до 2013 года)

Далее приведена сравнительная оценка макроэлементов, содержащихся в общей биомассе яровых и озимых культур с 1 га в пересчете на минеральные удобрения. Как по количеству, так и по стоимости макроэлементов в надземной биомассе мальва мелюка значительно превышает другие яровые и озимые сидераты.

Таким образом, доказана перспектива использования новых сидеральных культур, которые возобновляют плодородие почвы, имеют большее стимулирующее влияние на численность бактерий в почве, чем органические удобрения, положительно воздействуют на продуктивность последующих культур, эффективны в борьбе с сорняками, угнетают вредителей и возбудителей болезней растений.

ВИДЕО
СОБЫТИЯ