Как слънчогледът влияе върху плодовитостта
Дългият цикъл на ротация при слънчогледа е гаранция за здравето на почвата
Слънчогледът (Helianthus annuus) се отглежда навсякъде в степните райони на Украйна и България, тъй като е много изгоден икономически. Слънчогледът се отглежда и в степната зона на САЩ. В Съединените щати обаче отглеждането на слънчоглед има отрицателен ефект върху нивото на плодородие на степните почви. За 9 години отглеждане на слънчоглед в сеитбооборота зимна пшеница-слънчоглед-угар, общото количество органичен въглерод в почвата намалява с 17%, а стабилността на почвените агрегати намалява с 36% в сравнение със сеитбооборота зимна пшеница-царевица-угар.
Така че с течение на времето добивът на зимна пшеница в сеитбооборота зимна пшеница - слънчоглед - угар намалява. Освен това, ако слънчогледът се засява на всеки две или три години, тогава неговият добив и количеството на растителните остатъци намаляват поради растежа на болестите и броя на вредителите. Поради отрицателния ефект на слънчогледа върху почвата, производството на тази култура в САЩ се премести в региони с по-високи валежи (над 500 mm годишно), така че други култури да могат да се отглеждат ефективно през следващата година след отглеждането на слънчоглед.
Производителите също така отглеждат слънчоглед без обработка в по-дълги ротации (пет-шест годишни), при които слънчогледът се връща в първоначалното си поле след 5-6 години. Такива сеитбообороти включват култури, които произвеждат голямо количество растителни остатъци (например зимна пшеница и царевица). В резултат на тези промени производителите в САЩ отглеждат слънчоглед без компромис със здравето и плодородието на почвата.
Отглеждане на слънчоглед в степните райони на света
Дългосрочни изследвания на сеитбообращението в американската степ
Проучването започва в Акрон, Колорадо (наричано по-долу Проучване на сеитбооборота в Колорадо) през 1990 г. Проучването сравнява 16 сеитбообръщения и включва зимни и пролетни култури в ротационни модели. Три варианта на ротация на културите включват слънчоглед:
• слънчоглед – просо (Panicum miliaceum);
• зимна пшеница - слънчоглед - угар;
• зимна пшеница - царевица - слънчоглед - угар.
Слънчогледът намалява добива на следващата култура
Първото нещо, което забелязахме в изследването на сеитбооборота в Колорадо, беше, че посевите, поставени след слънчогледа, често не отговарят на очакваното. Например, просото дава 35–50% по-малко добиви, отколкото когато се поставя след царевица или зимна пшеница (Anderson et al., 1999). Освен това слънчогледът в сеитбооборота доведе до намаляване на добива на зимна пшеница с 20–35%, дори когатоугар остана, например, в сеитбооборота зимна пшеница - слънчоглед - угар.
След слънчогледа остава по-малко влага в почвата, отколкото след други култури
Първоначално смятахме, че добивът на културите, които се поставят в сеитбооборота след слънчогледа, намалява поради намаляване на почвената влага. Слънчогледът след прибиране на реколтата оставя малко растителни остатъци върху повърхността на почвата, което води до по-малко натрупване на влага в почвата, тъй като ефективността на натрупване на влага по време на no-till пряко зависи от количеството растителни остатъци, останали на повърхността на почвата (Peterson et al., 1996).
Изследвахме нивото на влажност на почвата преди сеитба на просо или зимна пшеница след различни предшественици. Както се очакваше, когато просото беше поставено след слънчогледа, количеството влага в почвата по време на засаждането на просото беше с 40 mm по-малко, отколкото когато то последва зимната пшеница; разликата е 30% (Nielsen et al., 1999).
Производителите могат да сведат до минимум разликата между сеитбооборотите в запасите от почвена влага, като използват слънчогледови стъбла (Nielsen, 1998). Ако при прибирането на слънчогледа се запазят най-високите стъбла, като преди това се увеличи плътността на стъблата в района поради по-висока норма на засяване, тогава може да се подобри задържането на сняг и натрупването на влага в почвата. Недостатъкът на този подход обаче е, че в години с малко сняг попълването на почвената влага може да бъде много слабо.
Ако има слънчоглед в сеитбооборота, добивът на зимната пшеница намалява с времето
Анализирайки добивите в сеитбообръщенията зимна пшеница – слънчоглед – угар (Psh-Ps-P) и зимна пшеница – царевица – угар (Psh-K-P), забелязахме заплашителна тенденция: добивите на зимна пшеница в сеитбооборота със слънчоглед намаляват св сравнение със сеитбообращението, където се заменя с царевица (фиг. 2). Така например през четвъртата година на изследване добивът на зимна пшеница в сеитбообращението Psh-Ps-P се оказа с 20% по-нисък, отколкото в сеитбообращението Psh-K-P. На деветата година реколтата от зимна пшеница в сеитбооборота със слънчоглед вече е с 50% по-ниска от тази в сеитбооборота с царевица. Добивът на зимна пшеница в сеитбооборот със слънчоглед постепенно намалява.
Ние отдаваме това намаление на въглерода на ниските нива на растителни остатъци от слънчоглед. Преди засяването на зимната пшеница в сеитбообращението Пш-К-П в сеитбообръщението Пш-К-П имаше 4010 кг/ха растителни остатъци срещу 460 кг/ха растителни остатъци в сеитбообращението Пш-Пс-П. Дори когато зимната пшеница и царевицата, които произвеждат голямо количество растителни остатъци, бяха включени в ротацията (ротация пшеница-царевица-слънчоглед-угар, Psh-K-Ps-P), количеството повърхностна биомаса все още беше със 75% по-ниско, отколкото в ротацията Psh-K-P. Такова намаляване на растителните остатъци в повърхностния слой на почвата доведе до факта, че органичният въглерод в почвата в сеитбообращението със слънчоглед Psh-K-Ps-P се оказа със 7% по-малко, отколкото в сеитбооборота с просо: пшеница - царевица - просо - угар (Psh-K-Pr-P).
Още по-голямо безпокойство предизвиква фактът, че количеството растителни остатъци, покриващи почвата, което е от решаващо значение за минимизиране на ветровата ерозия, варира до три пъти между сеитбообращенията. Степента на покритие на почвата с растителни остатъци при сеитба на зимна пшеница в сеитбообращението Psh-Ps-P е само 23%, а в сеитбообращението Psh-K-P достига 74% (виж таблицата). Дори в сеитбообращението Пш-К-Пс-П покритието на почвата с растителни остатъци е с 25% по-малко, отколкото при сеитбооборота с царевица и просо - Пш-К-Пр-П.
Слънчогледът може да намали стабилността на почватаинертни материали
Твърде тревожна е описаната по-горе тенденция за намаляване на съдържанието на органично вещество в почвата, в сеитбооборота Пш-Пс-П. Органичната материя е от решаващо значение за функционирането на почвата, тъй като влияе върху структурата на почвата и наличието на ресурси, необходими за растежа на културите. Един от ключовите аспекти на структурата на почвата е стабилността на почвените агрегати, която определя порьозността на почвата и устойчивостта на почвата срещу ветрова ерозия (Peterson et al., 1993).
Ето защо, през деветата година от изследването на ротацията в Колорадо, ние определихме стабилността на почвените агрегати. Той беше 11,5% в сеитбообращението Psh-K-P и само 7,4% в сеитбообръщението Psh-Ps-P, разликата беше 36% за девет години (фиг. 3).
Стабилността на почвените агрегати е еднаква в сеитбообращенията Psh-P, Psh-K-P и Psh-K-Pr. Ние обясняваме промяната в стабилността на агрегатите в сеитбооборота Psh-Ps-P с по-ниско ниво на органичен въглерод в почвата (виж таблицата). Изследване на Eynard et al. (2005) установяват, че намаляването на стабилността на почвените агрегати е свързано със загубите на органичен въглерод.
Порьозността на почвата също е свързана с количеството органична материя в почвата. То намалява с намаляване на количеството органична материя (Eynard et al., 2006). Наблюденията на терен по време на изследването на ротацията в Колорадо предоставиха допълнителни доказателства за намалена порьозност на почвата в ротацията Psh-Ps-P. При това сеитбообръщение водата след дъжд се натрупва на повърхността на почвата, което не се наблюдава при сеитбообращението Psh-K-P. Натрупването на вода върху повърхността на почвата в сеитбообръщението Psh-Ps-P увеличава загубите на вода поради изпаряване от повърхността на почвата, като по този начин намалява количеството влага, достъпно за културите за растеж.
Данни, събрани през деветата година от Колорадо Rotation Study предизасяване на зимна пшеница.
Добивът на слънчоглед е свързан с честотата на сеитбата му в сеитбооборота
Друга тенденция, наблюдавана в изследването на сеитбооборота в Колорадо, е зависимостта на добива от слънчогледа от честотата на засаждане в сеитбооборота. Когато слънчогледът се повтаря твърде често в сеитбооборота, често се увеличават случаите на болести по зърнените култури. В нашето проучване добивите на зимна пшеница, царевица и слънчоглед са най-високи, когато всяка култура се отглежда не повече от веднъж на всеки четири години (Фигура 4). Поразително е, че добивите от слънчоглед са повлияни от честотата на засаждане. Добивите от зимна пшеница и царевица са с 15–20% по-високи при 4-годишен цикъл на възвръщаемост за всяка култура в сравнение с 2-годишна възвръщаемост. Добивът на слънчоглед в сеитбооборот с царевица Psh-K-Ps-P е с 60% по-висок от този в сеитбообръщение с просо Pr-Ps.
Друга причина за по-ниския добив на слънчогледа при често отглеждане е заразяването с фомоза (Phoma macdonaldii). Phoma е естествена почвена гъба, която заразява корените и долната част на стъблото, предотвратявайки достигането на вода и хранителни вещества до върха на растението. Това забавя растежа на растенията и в крайна сметка намалява добивите.
Дългосрочният ефект от фомозата е, че тя допринася за поражението на слънчогледа от секретния хобот (Cylindrocopturus adspersus), насекомо, което нахлува в стъблото на слънчогледа по време на периода на растеж. Здравите слънчогледови растения могат да понасят инфекция с хобот на скункс без загуба на добив, но при наличие на фомоза, комбинацията от тези два увреждащи фактора значително увеличава уязвимостта на растението и може да доведе до пълна загуба на реколта поради полягане на растенията преди реколтата да е узряла. Ако слънчогледът се засява на едно и също поле твърде често, е необходимо да сетретирайте стъблото на растението с инсектицид, което увеличава производствените разходи.
Предложения за отглеждане на слънчоглед в степната зона на Украйна
След като анализираха резултатите от негативния опит със слънчогледа, производителите в степните райони на САЩ промениха системата на отглеждане. Информацията за тези промени може да даде на производителите на слънчоглед в степната зона на Украйна някои идеи как да отглеждат слънчоглед, като същевременно минимизират отрицателното му въздействие върху здравето на почвата.
В САЩ производството на слънчоглед се измести към региони с по-високи валежи (над 500 mm годишно).
Първо, обилните валежи гарантират, че културите могат да се отглеждат успешно през годината след слънчогледа.
Второ, сеитбооборотите в тези региони включват зърнени култури, които произвеждат големи количества растителни остатъци (например зимна пшеница и царевица). Това до известна степен компенсира малкото количество растителни остатъци след слънчогледа.
Третата стратегия е увеличаване на интервала между посевите със слънчоглед в сеитбооборота. Производителите в райони с големи валежи успешно отглеждат слънчоглед с четиригодишна възвръщаемост, например в сеитбооборот пролетна пшеница - зимна пшеница - царевица - слънчоглед. Въпреки това, загрижеността за възможното отрицателно въздействие на слънчогледа върху здравето на почвата налага необходимостта от използване на още по-дълги интервали между отглеждането на тази култура.
Един от най-успешните сеитбообороти: зимна пшеница - царевица - грах - царевица - слънчоглед - пролетна пшеница, в този случай слънчогледът се отглежда на всеки шест години.
Нов поглед към земеделските системи в степните региони на САЩ
Производителите в степните райони на Съединените щати промениха решението сиземеделски системи. Днес при разработването на сеитбообращенията освен реколтата и икономическите показатели се отчита и екологичният аспект. Производителите се опитват да изберат технологии за отглеждане, които подобряват свойствата на почвата. Причината за тази промяна е осъзнаването на щетите, нанесени върху почвите от сеитбооборота зимна пшеница – угар. Използването му води до значително намаляване на съдържанието на органични вещества в почвата и до влошаване на тяхното качество. Откакто степта е превърната в обработваема земя, 60% от органичната материя, която почвата е съдържала преди земеделската й употреба, е била загубена.
Загрижеността за здравето на почвата кара производителите в САЩ да променят своите практики за отглеждане на слънчоглед. Първоначално те се колебаеха да намалят честотата на отглеждане на слънчоглед в едно поле и да го заменят с други култури, защото това е изпълнено с икономически загуби.
Днес повечето производители разбират, че спадът в брутния доход се компенсира от ползите, които идват със системата без обработка и принципа на разнообразие на културите в сеитбооборота. Това е увеличаване на добивите поради ефекта на сеитбообращението и по-ниски разходи поради намаляване на броя на насекомите вредители.
Чистата печалба в системата на безоранно земеделие при използване на сеитбообръщения, включващи алтернативни култури, е 2-4 пъти по-висока, отколкото при използване на сеитбообращение пшеница-угар или пшеница-слънчоглед-угар. По-високите добиви са само един източник на подобрени икономически резултати, друг източник са намалените разходи за борба с плевелите. Производителите, използващи системата без обработка и сеитбообращения с различни култури, харчат $35-40 по-малко на хектар за борба с плевелите, отколкото при традиционното оран и използването на простидву- или триполни сеитбообращения.
Ранди Андерсън, агроном-изследовател, Селскостопански изследователски център, Брукингс, Южна Дакота, САЩ