Покровные культуры в условиях ПРЗ

Поддержание почвы покрытой является основополагающим принципом ПРЗ. Пожнивные остатки продолжают оставаться на поверхности почвы, но покровные культуры могут понадобиться, если временной пробел между уборкой урожая одной культуры и посева другой слишком большой. Покровные культуры улучшают стабильность системы ПРЗ не только по качественным показателям почвы, но и потенциал развития биоразнообразия в агроэкосистеме.

В то время как коммерческие культуры представляют ценность в экономической плане, то покровные культуры в основном выращиваются по причине их благоприятного воздействия на плодородие почвы или в качестве корма для животных.

В тех регионах, где производится меньше биомассы, например в полузасушливых районах или в районах с эродированной и деградированной почвой, покровные культуры приносят следующую пользу:

  • защищают почву в период, когда поле находится под паром;
  • мобилизуют и обеспечивают кругооборот питательных элементов;
  • улучшают структуру почвы и разрушают уплотненные слои и твердую подплужную подошву;
  • позволяют чередование культур при монокультуре;
  • могут использоваться для борьбы с сорняками, болезнями и вредителями.

Покровные культуры выращиваются в период, когда поле находится под паром, в промежутке между уборкой урожая и севом коммерческих культур, используя остаточную влажность в почве. Рост и развитие покровных культур прерывается до посева последующей культуры, либо после посева следующей культуры, но до начала конкуренции за элементы жизни между двумя культурами. Покровные культуры активизируют производство растениеводческой продукции, но они также представляют определенные сложности.

Таблица 1. Возможности и сложности, которые представляют покровные культуры
Возможности Вызовы
Защищают почву Требуют больше ухода
Поддерживают азот в органической форме (-NH2) для предотвращения выщелачивания Разложение покровных культур может привести к нехватке азота в начальном этапе роста основных культур
Борются с ростом сорняков  
Отпугивают вредителей, зарождающихся в почве  
Добавляют органическое вещество в почву, и обеспечивают повышение плодородия почвы  
Могут помочь в решении проблемы уплотнения почвы  
Увеличивают пористость почвы и внутренний дренаж, и таким образом снижают возможность затопления полей  
Бобовые увеличивают содержание азота в почве  

Покровные культуры полезны для следующих целей:

  • защиты почвы в период, когда не возделывается ни одна культура;
  • предоставления дополнительного источника органического вещества, тем самым улучшения структуры почвы;
  • использования питательных элементов (особенно фосфора и калия) и мобилизации их в почве с тем, чтобы они были более доступными последующим культурам;
  • обеспечения «биологической обработки почвы»; корни определенных культур, особенно крестоцветных, как например редьки масличной, являются крайне важными и могут проникать через уплотненные или очень густые слои почвы, увеличивая способность просачивания влаги в почву;
  • использования легко выщелоченных питательных веществ (особенно натрия).

Фото 1. Корни некоторых покровных культур способны проломать твердый подпочвенный слой (A. Калегари)

Корни растения с различной корневой системой проникают в почву в разную глубину. Они также могут обладать способностью впитывать питательные элементы в разных объемах, и производить корневые выделения (органические кислоты), что полезно почве и микроорганизмам.

Присутствие слоя мульчи (растительные остатки) в условиях ПРЗ препятствует испарению влаги в почве, и ведет к просачиванию воды в почву. Процентное соотношение воды после дождя, которая просачивается в почву, зависит от объема имеющегося почвенного покрова.

Фото 2. Лук, пересаженный рассадой в хороший покров мульчи из остатков стеблей кукурузы

Хороший почвенный покров (>4 т/га) будет задерживать рост сорняков, увеличивать просачивание воды в более глубокие слои и сократить эрозию. На этом рисунке изображен лук, пересаженный рассадой в хороший покров мульчи из остатков стеблей кукурузы. (В.Х. де Фрайтас).

Так как покровные культуры по разному производят объем биомассы, то густота остатков и способность увеличения просачивания воды в почву различается между разными культурами.

Фото 3. Густая покровная культура – Вика мохнатая (Vicia villosa)

Густая покровная культура (вика мохнатая - Vicia villosa) является хорошим покровом для почвы. Это один из важных критериев, который нужно учитывать при выборе покровной культуры (S. Vaneph).

Растительный покров является важным элементом в условиях ПРЗ для защиты почвы от воздействия дождевых капель и прямых солнечных лучей и поддержания большого объема влаги в почве. Покровные культуры играют важную роль для круговорота питательных элементов и обладают физическим и возможно аллелопатическим воздействием на сорные растения, подавляя их появление и приводя к сокращению использования гербицидов, и соответственно, производственных затрат.

Остатки соломы действуют как подушка, которая снижает давление на почву под колесами трактора и копытами тягловой силы, и таким образом играют важную роль в уменьшении степени уплотнения почвы.

Некоторые широко используемые виды покровных культур

Существуют различные виды покровных культур для использования в качестве растительного покрова, такие как зерновые, бобовые, корневые и масличные культуры. Все они приносят большую пользу почве, однако некоторые покровные культуры имеют определенные характеристики, которые следует учитывать при разработке схем севооборотов. Важно первые годы практики ПРЗ начать с покровных культур, которые оставляют после себя много остатков на поверхности почвы и которые разлагаются медленно (из-за высокого соотношения углерода и азота). Травы и зерновые культуры являются более подходящими для этого этапа, также в виду их агрессивной и изобильной корневой системы, которые требуют меньше времени для улучшения структуры почвы.

В последующие годы, когда почва будет более здоровой, можно будет вводить в севооборот бобовые кормовые культуры. Бобовые культуры обогащают почву азотом и разлагаются быстро из-за низкого соотношения углерода и азота. Позже, когда система стабилизируется, можно включить такие покровные культуры, которые несут экономическую функцию, например, кормовые культуры.

Когда фермер рассматривает использование покровных культур, важно знать следующее:

  • должна ли покровная культура обладать большим количеством полезных качеств (например, съедобные семена, кормовая ценность);
  • какие из имеющихся покровных культур являются более подходящими;
  • когда сеять и контролировать покровные культуры;
  • требует ли покровная культура много воды, и есть ли возможность обеспечить эти требования;
  • возможно ли осуществлять уход за покровными культурами, чтобы они не превратились в сорняки;
  • приносят ли используемые покровные культуры такую же пользу, как и севооборот с коммерческими культурами (например, непосредственно после зерновых посеять коммерческие бобовые).

Для возможности успешного интегрирования покровных культур в производственной системе ПРЗ крайне важно отобрать растения, адаптированные к различным структурам почвы и климатическим условиям и которые имеют характеристику роста, которая позволяет внедрить их в схему севооборота. Для этого необходимо не только быть знакомыми с агрономическими деталями видов, но и с конкретными условиями участка, на котором они будут посеяны (почва и климат) а также ожидаемые цели и социально-экономические условия фермеров.

Виды, которые будут использоваться в качестве покровных культур, необходимо испытать и утвердить фермерами на собственных землях с тем, чтобы ознакомится с техническими характеристиками видов растений.

Отбор покровных культур должен зависеть от следующих критериев:

  • Присутствие высокого уровня лигнина и фенольных кислот, которые дают остаткам более высокую степень разложения, и таким образом, приводят к защите почве на более долгий период.
  • Время посева. Многие виды культур имеют особое состояние покоя или фотопериодизм. Это означает, что производство биомассы зависит от периода года, в котором растение посеяно. Поэтому, посев необходимо производить в соответствующий сезон. Для того, чтобы не подвергать риску последующие культуры, необходимо хорошо спланировать отбор покровных культур.
  • Важно соблюдать должную густоту посева покровных культур для обеспечения быстро образующего покрова поверхности с целью защиты почвы от дождя и солнца и для подавления сорняков.
  • Обработка почвы: для посева покровной культуры нет необходимости в подготовке почвы.
  • Покровные культуры можно возделывать, используя метод прямого посева или же разбросным способом поверх стерни предшествующей культуры, возможно используя древесный ствол, ножевой валик, дисковую борону в качестве катка, на котором диски установлены углом ближе к 0о или цепи для прикатывания семян в почву. Некоторые виды, такие например как вика мохнатая, способны пересеваться сами по себе.
  • Качество семян: как и с коммерческими культурами, семена или посадочный материал покровных культур должны быть высокого качества и здоровыми, чтобы избегать риска заражения болезнями и вредителями.

Группировка наиболее часто используемых покровных культур по агроэкологической адаптации:

Бобовые, адаптированные к влажным низменным местностям:

  • Centrosema pubescens;
  • Phaseolus mungo;
  • Pueraria phaseoloides.

Бобовые, адаптированные к огню:

  • Centrosemapubescens;
  • Glycinewightii;
  • Desmodiumadscendens;
  • Macroptiliumatropurpureum.

Бобовые, приспособленные к холодным условиям:

  • Clitoriaternatea;
  • Lotononisbainesii;
  • Desmodiumintortum;
  • Medicagosativa;
  • Desmodium incinatum;
  • Phaseolus lathyroides;
  • Glycine wightii;
  • Trifolium spp.

Бобовые адаптированные к часто затопляемым или переувлажненным районам:

  • Lotononis bainesii;
  • Vigna luteola;
  • Phaseolus lathyroides;
  • Pueraria phaseoloides;
  • Vigna umbellate.

Бобовые адаптированные к засухе:

  • Cajanus cajan;
  • Canavalia brasiliensis;
  • Canavalia ensiformis;
  • Clitoria ternatea;
  • Desmanthus virgatus;
  • Desmodium uncinatum;
  • Dolichos lablab;
  • Galactia striata;
  • Glycine wightii;
  • Indigofera endecaphylla;
  • Leucaena endecaphylla;
  • Macrotyloma axillare;
  • Stylosanthes guyanensis;
  • Stylosanthes hamate;
  • Stylosanthes humilis;
  • Stylozobium spp.;
  • Vigna unguiculata.

Теневыносливые бобовые:

  • Arachis pintoi;
  • Leucaena leucocephala; Calopogonium mucunoides;
  • Pueraria phaseoloides; Canavalia ensiformis;
  • Trifolium repens. Indigofera spp.;

Бобовые адаптированные к плодородным почвам:

  • Glycine wightii;
  • Trifolium spp.;
  • Medicago sativa;
  • Vicia sativa; Stilozobium deeringianum;
  • Vicia villosa.

Бобовые адаптированы к средне плодородным почвам:

  • Centrosema pubescens;
  • Crotalaria juncea. Lupinus albus;
  • Galactia striata;
  • Lupinus angustifolius;
  • Lathyrus sativus;
  • Macroptilium atropurpureum;

Бобовые и другие виды толерантные к низкому плодородию почв:

  • Cajanus cajan;
  • Canavalia brasiliensis;
  • Canavalia ensiformis;
  • Calopogonium mucunoides;
  • Centrosema spp.;
  • Desmodium spp.;
  • Galactia striata;
  • Indigofera spp.;
  • Lolium multiflorum;
  • Leucaena leucocephala;
  • Lotus corniculatus;
  • Lupinusluteus;
  • Macroptilium atropurpureum;
  • Ornithopus sativus;
  • Stylosanthes spp.;
  • Stylozobium aterrimum;
  • Secale cereale;
  • Spergulaarvensis.
  • Teramnus uncinatus;
  • Vicia villosa;
  • Vigna unguiculata;
  • Zornia diphlla;

Работа с покровными культурами и растительными остатками

Системы ПРЗ начинаются каждый год с производства и распространения растительных остатков или дополнительной покровной культуры.

Часто ошибочно считают, что ПРЗ может успешно осуществляться лишь в том случае, если используются гербициды. К счастью, находчивость и упорство многих фермеров и исследователей привело к настоящей ситуации, когда есть большое количество информации и оборудования для работы с покровными культурами без применения гербицидов.

Должное обращение с вегетативным материалом позволяет:

  • прибавить органическое вещество, которое улучшает качество почвы и увеличивает степень просачивания воды и водоудерживающую способность почвы;
  • фиксировать углерод, поглощая углекислый газ из атмосферы, и сохраняя его в почве;
  • оптимизировать pH почвы и способствовать появлению питательных веществ;
  • обеспечить углеродный цикл почвы;
  • задерживать дождь, и таким образом, увеличивать содержание влаги в почве;
  • защищать почву от эрозии;
  • снизить степень испарения влаги в почве.

Растительные остатки, за которыми обеспечивается неправильный уход, могут:

  • приводить к неравномерному просушиванию почвы и, что может привести к задержке подогрева почвы или неравномерному прорастанию культуры;
  • мешать посеву и внесению удобрений;
  • задерживать появление всходов.

В условиях ПРЗ необходимо регулировать растительные остатки, начиная с уборки урожая. В зависимости от особенностей последующей культуры, необходимо добиться равномерного распределения растительных остатков по всему полю или оставить их, чтобы они, например, служили опорой для вьющихся покровных культур, таких как зернобобовые, которые могли бы использовать оставленные стебли кукурузы в качестве опоры. Равномерное распределение растительных остатков обеспечивает однородную температуру и влажность почвы.

Если остаточные растения не распределены более или менее равномерно на поверхности почвы, это может привести к следующим проблемам:

  • неправильная заделка семян при посеве, что приводит к получению неравномерных всходов;
  • холодная и влажная среда для прорастания семян благоприятствует появлению вредителей и болезней;
  • возможна аллеллопатия из-за благоприятной среды.

Очень важно выбрать точное время для регулирования вегетативного покрова, потому что большинство используемых видов могут заново расти, если заранее не прерывать их рост. С другой стороны, семена покровной культуры могут дать всходы, если дать возможность растениям созреть. Так например, это может произойти с овсом, рожью, нутом, видами вики и кормовой редькой. Однако имеются виды и системы севооборота, при которых покровные культуры намеренно доводятся до созревания с целью создания семенного фонда, что позволит покровной культуре расти автоматически, как только будет собран урожай культуры.