Сергій Банадисев, доктор сільськогосподарських наук, ТОВ «Дока-Генні Технології»
Сівозміну культур важливий для зведення до мінімуму проблем, обумовлених накопиченням в грунті інфекції, але не може повністю їх зняти навіть при 8-річному перерві з поверненням картоплі на конкретне поле. Використання сидеральних культур надає комплексний позитивний ефект на систему землеробства. Біофумігаціонние властивості при цьому посилюють загальну ефективність Сидерація.
Її ефективне включення в короткі сівозміни є економічним агроприема успішного вирощування якісної картоплі.
Промислове виробництво картоплі пов'язане з інтенсивною обробкою грунту, багаторазовими проходами важкої техніки по полях і тривалими періодами перебування грунту без рослинного покриву. Наслідком цього є розпорошення ґрунтових частинок, переущільнення, руйнування природної структури грунту, прискорена мінералізація органічної речовини. При цьому не будемо забувати про те, що кількість залишаються картоплею рослинних залишків відносно невелика, вміст гумусу після картоплі знижується. У грунті, на рослинних рештках, які тривалий час зберігаються більшість хвороб і шкідників картоплі, відбувається збільшення засміченості полів стійкими бур'янами. Деякі ротаційні культури мають спільних шкідників з картоплею. Резюмуючи, можна відзначити, що скорочення тривалості сівозміни в господарствах, що спеціалізуються на вирощуванні картоплі, призводить до погіршення ґрунтових умов формування врожаю, а при коротких ротаціях витрати добрив, води і пестицидів можуть бути вище, а врожайність - нижче.
Тільки однорічні злакові культури (пшениця, жито, ячмінь, овес, тритикале, кукурудза, райграс) не мають спільних фітопатогенних проблем з картоплею.
Соя і ріпак сприйнятливі до ризоктониозу і білої плісняви. Від ураження вертіціллезом страждає безліч культурних і бур'янистих видів рослин. Нематоди та комахи мають альтернативних господарів і добре зберігають популяції в ті роки, коли картопля не вирощується. На пасовищах, багаторічних посівах конюшини і злакових
трав створюються хороші умови для розмноження дротяників, і слід уникати такого варіанту сівозміни, якщо відзначалося ушкодження картоплі. Це поодинокі приклади, а в цілому фітопатологичеськие проблеми мають різні, часто взаємовиключні способи їх подолання за допомогою сівозміни (табл.1).
Універсальних рішень немає, але знання біології, відмінностей кожного патогена дозволяє визначити оптимальні варіанти виходу з конкретних ситуацій, що виникають внаслідок великої концентрації картоплі в структурі посівних площ.
Ефективні схеми сівозмін, грамотно підібрані попередники забезпечують підвищення врожайності, поліпшення агрофізичних, хімічних і біологічних властивостей, підтримку і навіть підвищення родючості грунту, оптимізацію водоспоживання, зниження витрат на боротьбу з бур'янами, шкідниками і хворобами, зниження потреби в мінеральних добривах, в першу чергу - азотних, рівномірний розподіл пікових навантажень по ходу сезону польових робіт, можливість широкого застосування мінімального обробітку ґрунту, стабілізацію економіки рослинництва.
Такий комплексний ефект легше отримати в багаторічних сівозмінах культур різного цільового призначення, не тільки зернових, а й кормових. Суворі економічні реалії не дозволяють більшості підприємств відволікати багато часу і коштів на тривалий вирощування інших культур сівозміни і на тваринництво.
З огляду на це суттєвого обставини розглянемо можливості коротких ротацій культур (не більше двох років перерви в поверненні картоплі на поле) досягати перерахованих цілей в контексті пріоритетності вирішення проблем картоплярства.
Про примноження родючості грунту при вирощуванні картоплі мова не йде. Результати багаторічних наукових досліджень однозначно свідчать: ніяких обсягів пожнивних залишків і тривалих термінів вирощування трав мало для збереження незмінного вмісту гумусу, навіть якщо картопля займає тільки одне поле в восьміпольном сівозміні. Про коротких ротації і говорити нема чого. Але цими ж дослідами доведено, що однорічна інтенсивне вирощування багаторічних трав дає кращу надбавку органічної речовини в грунті в порівнянні з багаторічним неінтенсивним (Лукін, 2009 Никончик П.І., 2012). Для бездефіцитного балансу гумусу потрібно вносити не менше 10 т / га органічних добрив щорічно або еквівалентну норму періодично. Якщо органіки у підприємства немає, то аналогічний ефект забезпечує заорювання зелених добрив, тобто всієї біомаси спеціально вирощуваних для цього сидеральних культур.
Зелене добриво, перш за все, важливе джерело органічної речовини і поживних елементів, «гній, вирощений на ріллі», який по удобрительной цінності не поступається підстилкового гною. Бобові сидеральні культури поповнюють запаси біологічного азоту в ґрунті, переводять мінеральний азот грунту і добрив в органічну форму, екологічно безпечну для навколишнього середовища. Зелене добриво підвищує коефіцієнт використання мінерального азоту, запобігаючи його екологічно небезпечне накопичення в грунті. Зелене добриво підвищує біологічну активність грунту, оптимізуючи умови життя для грунтової біоти і знижуючи фітопатогенів фон грунту. Сидерація знижує засміченість посівів і грунту бур'янами і сприяє зменшенню пестицидного навантаження на агроценози. Зелене добриво підвищує удобрювальну цінність соломи та інших органічних добрив.
Заорювати, в принципі, можна будь-які рослини. Перелік культурних рослин, які можна використовувати для основних і проміжних посівів, в портфелі провідних селекційно-насінницьких фірм налічує понад 30 найменувань, починаючи зі звичною озимого жита і закінчуючи такими екзотами, як гвізотія абиссинская.
Таблиця 2. Біомаса сидеральних культур (Русакова І.В. 2017)
Є спроби теоретичного обгрунтування оранки навіть бур'янів (нічого взагалі сіяти не потрібно, просто почекати з весни пару місяців і все - дивовижний бур'ян дурнотравья готовий). Об'єктивно найвищу цінність має біомаса бобових рослин, достовірно нижчий маса злакових і хрестоцвітних видів рослин. Ця таблиця наочно показує перевагу бобових сидератів (табл.2).
Загальна біологічна оцінка культур, що вирощуються в одному сівозміні з картоплею, визначається не тільки кількістю і якістю органіки, а й здатністю біомаси надавати фітосанітарний, тобто оздоровчу дію. Йдеться про виявлену відносно недавно здатності унікальних біохімічних з'єднань окремих видів рослин пригнічувати, пригнічувати інфекційні початку хвороб, бур'яни і шкідників. Термін «біофумігація» вперше був вжитий для опису впливу сівозміни з хрестоцвітими культурами і зеленого добрива хрестоцвітих культур на почвообитающих шкідників (Matthiessen and Kirkegaard, 2006). Термін має на увазі можливість досягнення ефекту фумігації грунту за допомогою рослин, а не хімії. Хімічні фуміганти в Росії дозволено застосовувати тільки для знезараження приміщень, зерна, пиломатеріалів і т.п. А в європейських країнах, США, Канаді, Австралії масово проводиться хімічна фумігація грунтів, при якій офіційно використовуються норми 400-500 кг / га таких «авторитетних» препаратів, як, припустимо, метам-натрій і хлорпікрин.
До теперішнього часу світовою наукою накопичений величезний масив даних про вплив найрізноманітніших рослин в послідуючі на величину і якість врожаю картоплі.
Наприклад, в Польщі виявлено ефективне придушення декількох видів нематод за допомогою зеленої маси або витяжок з чорнобривців, а також вики озимої. Але найчастіше відзначається Фумігаційна ефективність хрестоцвітих культур. Ріпак, гірчиця, редька містять біологічно активні хімічні речовини, звані глюкозинолатів. У грунті глюкозинолати коренів, стебел і листя зелених добрив розпадаються на ізотіоціанати, які вбивають або пригнічують деякі захворювання, нематод і бур'яни. За останні 12 років вчені Міністерства сільського господарства США провели більше 70 досліджень по вивченню впливу різних ротацій на захворювання, що передаються грунтом картоплі. Хоча результати варіювалися з року в рік і від поля до поля, в цілому хрестоцвіті культури знижували картопляні захворювання (такі як ризоктоніоз, парша і вертіціллез), а також значно покращували врожайність картоплі. Кращим фітонцидним ефектом володіє редька олійна, потім гірчиця сарептська, потім гірчиця біла і рапс, тобто ефективність культур різна. У Німеччині створено спеціальні нематодорезістентние сорти редьки олійної для придушення вільних і галових нематод.
Активні біохімічні сполуки має буркун жовтий (Melilotus officinalis Desr.) І білий (Melilotus albus Desr.) - традиційно дворічні бобові трав'янисті рослини, але виділена і однорічна різновид, що дуже цінно. Органічні і мінеральні речовини, що виділяються буркуном в грунт, складаються з амінокислот, сполук фосфору, калію, сірки, кальцію та інших хімічних елементів. Під впливом кореневої системи буркуну в грунті розчиняються важкорозчинні сполуки, вони переходять в засвоювані для рослин форми поживних речовин. Введення буркуну в сівозміну зменшує зараженість грунту нематодами і проволочником. Причиною загибелі шкідників і збудників хвороб є дикумарин - отруйна речовина, утворене з кумарину при розкладанні кореневих і пожнивних залишків буркуну. Різні сорти жовтого і білого буркуну практично не відрізняються за змістом кумарину в рослинах. Сорго-суданкових гібрид і суданська трава ефективні проти галових нематод. Ці культури виділяють у ґрунт дуррін, який розпадається на ціановодород. Однорічний люпин (алкалоїдний і кормової) - основна сидеральна культура для дерново-підзолистих грунтів.
Сидеральні сорти люпину виділяють в грунт алкалоїди - похідні хінолізідіна з бактеріостатичними, противірусними та гербіцидними ефектами. У той же час алкалоїди можуть підвищувати схожість і енергію проростання насіння, врожайність різних сільськогосподарських культур за рахунок стимуляції процесів обміну речовин в рослинах, знижують накопичення нітратів, вони також мають антимутагенний дією. Алкалоїди, як вже було зазначено, можуть використовуватися як захисні речовини проти хвороб рослин. Показано, що вони можуть швидко руйнуватися в середовищі. За даними Gross R. Wink M., тільки 0,1 -2,0% спартеїну залишається в грунті через 20 днів після його внесення. Досліджено антибактеріальна і антигрибкова активність алкалоідного екстракту рослин Lupinus angustifolius проти стандартних штамів наступних бактерій: Escherichia coli, Pseudomonos aeruginosa, Bacillus subtilis u Staphylococcus aureus, а також проти таких грибків, як Candida albicans і С. krusei. Алкалоїдний екстракт проявив значну активність щодо Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus і Pseudomonos aeruginosa.
Багаторічні виробничі досліди, проведені в США і Канаді під керівництвом головного спеціаліста по біофумігаціі картоплі - професора Ларкина - підтвердили високий потенціал використання хрестоцвітих в сівозміні як попередника і зеленого добрива для боротьби з хворобами, що передаються через грунт. Здебільшого, біофумігація через виробництво токсичних метаболітів є передбачуваним механізмом, але ефекти, опосередковані грунтовими мікробними спільнотами, також відіграють важливу роль. У ряді досліджень зазначено, що ріпак вирощувався як товарна культура, і не вся біомаса потрапляла в грунт. Це довело, що благотворний вплив ріпаку не було пов'язано з біофумігаціонним впливом інкорпорованої зеленої біомаси, а було просто результатом вирощування іншого виду рослин. Зелене добриво ріпаку та білої гірчиці забезпечувало більше зниження захворюваності ризоктонія, ніж гірчичні культури з набагато більш високим рівнем глюкозінола- тов, що вказує на те, що продукти біофумігаціі не були основним механізмом дії. В цілому роль зеленого добрива нижче, ніж значення сівозміни. Більш різноманітні системи землеробства призводять до збільшення біомаси ґрунтових мікроорганізмів. Сівозміна є основним джерелом формування повноцінної структури мікробних угруповань. Кожна севооборотной культура вносить свій внесок у формування унікальних мікробних характеристик і може вплинути на структуру і функцію мікробних спільнот. Додавання сидерата не обов'язково скорочує популяції патогенів або виживання, але збільшує популяцію антагоністичних по відношенню до патогенів мікроорганізмів. Сівозміни ячменю і хрестоцвітних послідовно мали більш високі бактеріальні популяції і мікробну активність, ніж більшість інших сівозмін, тоді як безперервний картопля (без сівозміни) призводить до найбільшого зниження рівня мікробної активності. Поєднання проміжної озимого жита з ріпаком призводить до зниження чорної парші та парші звичайної на 25-41% о щодо безперервного картопляної сівозміни та на 2137% відносно стандартного сівозміни ячмінь / конюшина. Ці дані узгоджуються з концепцією, згідно з якою більш висока мікробна активність і різноманітність сприяють кращому придушення інфекції.
Однак ефект найкращих попередників часто не тільки позитивний. З'ясувалося, що червона конюшина пов'язаний з підвищеним рівнем ризоктоніозу. Фацелія, наприклад, пригнічує галових нематод, але є рослиною-господарем нематод з роду Тріходорус, які переносять Раттл-вірус. А цей вірус, в свою чергу, викликає симптоми залозистої плямистості бульб. Гірчиця може провокувати прояв залізистої плямистості. І будь-які севооборотной культури мають свої обмеження або навіть негативні властивості, які потрібно знати. Тут доречно навести ґрунтовну оцінку німецьких дослідників щодо впливу культурних рослин сівозміни на які види нематод і фізіологічні порушення (табл. 3).
Охарактеризуємо біофумігаціонние культури, насіння яких можна використовувати в основних і проміжних посівах на території РФ.
1. Суданська трава і сорго-pихлітель, Почвообразователямі, біофумігатор. Сорго-суданкових гібрид (ССД) - це гібрид сорго і суданської трави (суданграсса). Обидва види самостійно використовуються в якості сидератів, але гібрид має перевагу по стійкості до посухи і морозостійкості. Сорговий вносять величезну кількість органічної речовини в грунт при закладенні. Ці високі, швидкорослі, теплолюбні однорічні рослини душать бур'яни, пригнічують деякі види нематод і проникають в глибокі шари грунту. ССД - кращий сидерат після збирання просапних і бобових, так як споживає багато азоту. Має агресивну кореневу систему, яка є аератором грунту, подкашивание зміцнює і гілок корінь суданської трави в 5-8 разів. Товщина стебла досягає 4 см в діаметрі, висота - до 3 метрів.
Коріння ССД виділяють особливу аллелопатические речовина - sorgoleone. Це, по суті, гербіцид, який починає виділятися вже на п'ятий день після проростання. Найбільш жорстко впливають речовини сорго на канатник, росичку, ежовник, мишій зелений, щириця, амброзію. Сильно впливає і на культурні рослини, тому необхідно дотримуватись інтервалу між запашкой суданської трави і посадками культур. Посів суданського сорго на місце прибраного врожаю є відмінним способом порушити життєвий цикл багатьох хвороб, нематод та інших шкідників. За рахунок величезної біомаси і підгрунтової кореневої системи суданський сорго за рік відновлює родючість виснажених і ущільненого ґрунту. Це кращий сидерат для осушення глинистих, вологих ґрунтів, на яких працювала важка техніка. Скошену зелену масу можна використовувати для мульчування на інших полях, на корм і силосування. Одне подкашивание за сезон є оптимальним. Розкладається біомаса довго, без оранки залишати не можна. Придушення нематод можливо тільки при запашке свіжої зеленої маси, яка не досягла стадії трубочок. У сорго є свої шкідники, деякі гібридні сорти не годяться на корм худобі, так як містять синильну кислоту.
2. хрестоцвіті сидерати задовольняють всім вимогам до зеленого удобрення: швидко ростуть, мають соковиту багату біомасу і величезну мережу дрібних коренів, пригнічують бур'яни, грибки, дротяників і нематод, парші. Деякі хрестоцвіті, наприклад, дайкон, мають корінь, здатний пройти через плужную підошву набагато ефективніше інших сидератів.
Гірчиця ідеально підходить для фіксації азоту, що залишився після збору врожаю, так як швидко нарощує зелень. Придушення і контроль бур'янів хрестоцвітими сидератами обумовлені швидким зростанням і «змиканням купола», тобто високою вкриває здатністю грунту. Не останню роль відіграє аллелопатические вплив розкладаються залишків, заорали восени. Гірчиця і редька олійна заважають розвитку грициків, марі, щетинника, верболозу, ежовника, щириці та ін. Культури можна підсівати до бобовим, тобто коли ті вже вкоренилися, сіяти в суміші не варто - хрестоцвіті обганяють інші рослини і пригнічують їх розвиток. Витрата насіння - 10-30 кг / га. Закладення хрестоцвітних сидератів може проводитися на будь-якій стадії вегетації, але оптимальний час - початок-середина цвітіння, в цей період рослина досягає максимальної біомаси.
Забита пізньої осені біомаса починає віддавати азот ранньою весною, тобто як раз до посадки.
Капустяні види потребують додаткового азоті і сере, з їх допомогою синтезуються ефірні масла-фунгіциди та глюкозинолатів. Мінеральні добрива добре вносити саме під сидерати, так як вони повертають накопичене в хелатній формі. Добре накопичують фосфор, роблять його більш доступним за допомогою кореневих виділень. За змістом вуглецю і швидкості розкладання хрестоцвіті займають проміжне положення між злаками і бобовими.
Основна проблема капустяних зелених добрив - небезпека пошкодження і навіть повного знищення сходів хрестоцвіті блішки. Крім того, при використанні хрестоцвітних можна допускати дозрівання насіння, оскільки це формує величезний запас небажаних бур'янів для всього сівозміни. І ще раз необхідно підкреслити, що види і сорти хрестоцвітих культур мають багато біологічних, технологічних відмінностей і далеко не рівноцінні по біофумігаціонним властивостями. На першому місці - редька олійна (нематодорезістентние сорти), на другому - гірчиця жовта або сарептська. На жаль, оцінка фумігаційних властивостей сортів хрестоцвітих культур вітчизняної селекції аграрною наукою не проведено, а німецькі спеціальні сорти недоступні офіційно, оскільки не включені в російський реєстр.
3. Буркун - дворічна, рідше однорічна рослина висотою в культурі до 2-2,5 м з невилягаючим стеблостою, одна з найцінніших сидеральних культур.
На відміну від більшості інших бобових видів, дуже пластичний і формує велику зелену масу. При вирощуванні накопичує від 100 до 300 кг азоту на гектарі.
За швидкістю розкладання органічних залишків, через вузького співвідношення вуглецю і азоту (близько 20), буркун не має собі рівних серед бобових. Велика його роль в регулюванні балансу органічної речовини, активізації біологічних процесів у грунті, в оптимізації агрофізичних властивостей, і особливо на важких суглинних і глинистих ґрунтах. Якщо при запашке 60 т / га гною водопроникність грунту збільшується в 1,5 рази, то при запашке 20 т зеленої маси буркуну - в 2 рази. Поліпшується дренаж, аерація, структура, фізико-хімічні властивості і в цілому окультурюється підорний горизонт. Буркун має потужну глибоко проникаючу кореневу систему, завдяки якій в верхні шари частково переміщуються важкодоступні сполуки фосфору, кальцію, калію та інших елементів. Це не тільки збільшує вміст легкодоступною їжі, але і сприяє деякому раскислению грунту за рахунок збільшення в грунтово-поглинає комплексі підстав.
Буркуновий сидеральний пар покращує харчової, водно-повітряний режими і знезаражує ґрунт від шкідливих патогенів завдяки посиленню мікробіологічної активності сапрофітної мікрофлори. Сидеральна маса буркуну, що містить кумарин, що переходить при гнитті у декумарін, значно зменшує чисельність дротяників, нематод і Коренеїд. Крім того, буркун є «пасткою» тлей- переносників вірусів картоплі. Тому особливо цінний сидеральний пар з буркуну жовтого в господарствах, що спеціалізуються на виробництві картоплі. Так, наприклад, ТОВ «Агрофірма« Слава картоплі »використовує таку схему: буркун жовтий - озима пшениця - картопля - ярі зернові з підсівом буркуну. У той же час на тлі посухи буркун може критично знизити запаси вологи в грунті. 4. Люпин - жовтий, білий, синій (вузьколистий) і інші однорічні види. Люпин синій вузьколистий - один з кращих сидератів для піщаних і супіщаних грунтів, дає по 30-40 т / га зеленої маси плюс 10-15 тонн коренів, разом до 50-65 т / га органічної маси, яка за удобрительной цінності не поступається основним видам гною. Крім азоту зелена і коренева маса люпину багата фосфором, калієм, кальцієм, мікроелементами і в такому співвідношенні, яке необхідно для нормального росту і розвитку основних сільськогосподарських культур. І що дуже цінно - ці поживні речовини знаходяться в складі органічної маси, заорюють в грунт.
Тому вони не вимиваються з грунту, як це часто відбувається з мінеральними добривами.
У тих районах, де добре росте люпин, йому потрібно віддавати перевагу як більш цінною культурі. Як варіант, зелену масу можна прибирати на корм, а пожнивні залишки будуть цінним добривом. Хороші результати отримують і в тому випадку, коли його висівають в кінці травня після жита, скошеної на зелений корм. До осені він нарощує значну масу, і його підкошують на високому зрізі (15-20 см) для силосування, а стерню заорюють під картоплю. В результаті врожайність картоплі збільшується на 3-5 т / га. Як показали дослідження Новозибківський дослідної станції, азот пожнивно-кореневих залишків люпину картопля використовує краще, ніж озиме жито і ярові зернові. Для фумігації найкраще підходять сорти вузьколистого люпину, в назві яких є слова «сидерат, сидеральний». Це має на увазі підвищений вміст алкалоїдів. Люпин, поряд з багаторічними травами, конюшиною, люцерною, відноситься до категорії гумусообразователей. Як приклад використання люпину наводимо сівозміну СПК «Дмитрієва Гори» Володимирській області: 1 - люпин; 2 -зернові озимі; 3 - картопля; 4 - люпин; 5 - картопля.
Поряд з достоїнствами, у однорічних люпину є і відносні недоліки. Вони накопичують набагато менше азоту в порівнянні з багаторічними, не можуть поліпшити структуру грунту, так як їх коренева система занадто мала. Наступним недоліком однорічних бобових рослин є їх повільне зростання на початку вегетації і чутливість до засмічення бур'янами. Крім того, в порівнянні з іншими сидератами насіння бобових обходяться значно дорожче в розрахунку на гектар.
В цілому фітосанітарна роль зелених добрив полягає в підвищенні біологічної активності грунту і активний розвиток сапрофітної грунтової мікрофлори, придушення збудників хвороб і ряду шкідників. При запашке сидератів поліпшується якість і збільшується урожай картоплі, зменшуються втрати при зберіганні, поліпшується смак продукції. Комбіноване використання сидератів ще більш ефективно. У Німеччині в останні роки стали широко використовувати багатокомпонентні сидеральні суміші.
Агрокліматичні ресурси більшості картофелепроізводящіх регіонів РФ цілком сприятливі для вирощування пожнивних культур і використання їх в якості сидератів.
Після збирання озимих і ранніх ярових культур поля залишаються незайнятими більше 70 днів, а після однорічних на зелений корм - до 80-90 днів. При сприятливих умовах сума ефективних температур за цей період становить 800-1000 ° С, або 30-40% агрокліматичних ресурсів всього теплого періоду року. Сидерати можна обробляти цілий сезон і отримувати два врожаї, наприклад, озиме жито + редька олійна, суданська трава, гірчиця, гречка, люпин. Рівнозначний ефект дасть вирощування ячменю на зерно і пожнивних сидерат.
Резюме: Сівозміна культур важливий для зведення до мінімуму проблем, обумовлених накопиченням в грунті інфекції, але не може повністю їх зняти. Використання сидеральних культур надає комплексний позитивний ефект на систему землеробства (додавання органічної речовини, боротьба з ерозією, боротьба з бур'янами, поліпшення структури грунту, підвищення її родючості, зростання продуктивності сільськогосподарських культур). Біофумігаціонние властивості при цьому посилюють загальну ефективність Сидерація. Доведено оздоровлення грунту за допомогою зеленого добрива хрестоцвітих культур, люпину, суданської трави і буркуну.
Включення ефективної Сидерація в короткі сівозміни є економічним агроприема успішного вирощування якісної картоплі. У будь-який сидеральною культури є своя природна ніша, переваги і недоліки, але завжди можна знайти раціональні рішення. Вибір оптимального варіанту Сидерація роблять на основі врахування всіх істотних обставин конкретного підприємства: грунт, клімат, фітопатологія, економіка, спеціалізація. Вирощування сидеральних культур потрібно здійснювати на високому організаційно-технологічному рівні, інакше результат буде недостатнім або навіть негативним.