Як соняшник впливає на родючість, сайту
Довгий цикл ротації для соняшнику – запорука здоров'я ґрунту
Соняшник (Helianthus annuus) вирощують повсюдно у степових регіонах України та України, оскільки економічно це дуже вигідно. Соняшник також вирощують у степовій зоні США. Однак у США вирощування соняшника негативно позначається лише на рівні родючості степових грунтів. За 9 років вирощування соняшнику у сівозміні з чергуванням культур озима пшениця – соняшник – пара загальний обсяг органічного вуглецю у ґрунті знизився на 17%, а стабільність ґрунтових агрегатів – на 36% порівняно із сівозміною озима пшениця – кукурудза – пара.
Отже, згодом урожайність пшениці озимої в сівозміні озима пшениця – соняшник – пара знижується. Більше того, якщо соняшник висівати раз на два-три роки, його врожайність і кількість пожнивних залишків зменшуються через зростання хвороб і чисельності комах-шкідників. Через негативний вплив соняшнику на ґрунт виробництво цієї культури в США перемістилося в регіони з вищою нормою випадання опадів (понад 500 мм на рік), щоб наступного року після вирощування соняшнику можна було б ефективно вирощувати інші культури.
Також виробники вирощують соняшник за технологією No-till у сівозмінах з довшою ротацією (п'яти- або шестирічні сівозміни), у яких соняшник повертається на колишнє поле через 5-6 років. Такі сівозміни включають зернові культури, що дають велику кількість пожнивних залишків (наприклад, озиму пшеницю і кукурудзу). В результаті таких змін виробники США вирощують соняшник, не завдаючи шкоди здоров'ю та родючості ґрунту.
Вирощування соняшнику у степових регіонах світу
Довгострокові дослідження сівозмін в американському степу
Дослідження було розпочато в Акроні, штат Колорадо (далі називатимемо його Колорадське дослідження сівозмін), в 1990 р. У ході дослідження порівнювалися 16 сівозмін, у схеми чергування були включені озимі та ярі зернові культури. Три варіанти сівозмін включали соняшник:
• соняшник – просо звичайне (Panicum miliaceum);
• озима пшениця – соняшник – пара;
• озима пшениця – кукурудза – соняшник – пара.
Соняшник знижує врожайність наступної культури
Перше, на що ми звернули увагу в Колорадському дослідженні сівозмін, – це те, що врожай зернових, які розміщуються після соняшнику, часто виявлявся нижчим за очікуваний. Наприклад, просо давало врожай на 35–50% менше, ніж при розміщенні його після кукурудзи або озимої пшениці (Anderson et al., 1999). Більше того, соняшник у сівозміні призводив до зниження врожаю озимої пшениці на 20–35% навіть у тому випадку, колизалишалася пара, наприклад у сівозміні озима пшениця – соняшник – пара.
Після соняшнику у ґрунті залишається менше вологи, ніж після інших культур
Спочатку ми вважали, що врожайність культур, які розміщуються у сівозміні після соняшнику, знижується через зменшення вологості ґрунту. Соняшник після збирання врожаю залишає на поверхні ґрунту мало рослинних залишків, що зумовлює менше накопичення вологи в ґрунті, адже ефективність вологонакопичення при No-till безпосередньо залежить від кількості пожнивних залишків, що залишилися на поверхні ґрунту (Peterson et al., 1996).
Ми досліджували рівень вологості ґрунту перед посівом проса чи озимої пшениці після різних попередників. Як і очікувалося, коли просо розміщувалося після соняшнику, кількість вологи в ґрунті на момент сівби проса виявилася на 40 мм меншою, ніж коли вона йшла після озимої пшениці; різниця становила 30% (Nielsen та ін., 1999).
Виробники можуть мінімізувати різницю між сівозмінами в запасах грунтової вологи за допомогою стебла соняшнику (Nielsen, 1998). Якщо при збиранні соняшника зберігати найвищі стебла, попередньо збільшивши щільність стебел на ділянці за рахунок вищої норми висіву, то можна покращити снігозатримання та накопичення вологи у ґрунті. Однак недолік цього підходу в тому, що в роки з малою кількістю снігу поповнення ґрунтової вологи може виявитися дуже слабким.
Якщо в сівозміні є соняшник, урожай озимої пшениці з часом знижується.
Аналізуючи врожайність культур у сівозмінах озима пшениця – соняшник – пара (Пш-Пс-П) та озима пшениця – кукурудза – пар (Пш-К-П), ми помітили загрозливу тенденцію: урожаї озимої пшениці у сівозміні зі соняшником знижуються попорівняно із сівозміною, де його замінює кукурудза (рис. 2). Так, наприклад, на четвертому році досліджень урожай озимої пшениці у сівозміні Пш-Пс-П виявився на 20% нижчим, ніж у сівозміні Пш-К-П. До дев'ятого року врожай озимої пшениці у сівозміні зі соняшником був уже на 50% нижчим, ніж у сівозміні з кукурудзою. Врожайність озимої пшениці у сівозміні із соняшником поступово знижувалася.
Ми пояснюємо зниження кількості вуглецю низьким рівнем пожнивних залишків після соняшника. Перед сівбою озимої пшениці у сівозміні Пш-К-П рослинних залишків у поверхневому шарі ґрунту було 4010 кг/га проти 460 кг/га рослинних залишків у сівозміні Пш-Пс-П. Навіть коли в сівозміну були включені озима пшениця та кукурудза, що дають велику кількість пожнивних залишків (сівозміна пшениця – кукурудза – соняшник – пара, Пш-К-Пс-П), обсяг поверхневої біомаси все одно залишався на 75% нижче, ніж у сівозміні Пш -К-П. Таке зменшення рослинних залишків у поверхневому шарі ґрунту призвело до того, що органічного вуглецю в ґрунті в сівозміні з соняшником Пш-К-Пс-П виявилося на 7% менше, ніж у сівозміні з просом: пшениця – кукурудза – просо – пара (Пш- К-Пр-П).
Ще більшу стурбованість викликав той факт, що кількість рослинних залишків, що покривають грунт, критично необхідних для мінімізації вітрової ерозії, різниться в різних сівозмінах майже втричі. Ступінь покриття ґрунту рослинними залишками при посіві озимої пшениці в сівозміні Пш-Пс-П становила лише 23%, а в сівозміні Пш-К-П досягала 74% (див. табл.). Навіть у сівозміні Пш-К-Пс-П покриття ґрунту рослинними залишками було на 25% менше, ніж у сівозміні з кукурудзою та просом – Пш-К-Пр-П.
Соняшник може знизити стабільність ґрунтових.агрегатів
Описана вище тенденція зниження вмісту органічної речовини у ґрунті, у сівозміні Пш-Пс-П, дуже тривожна. Органічна речовина критично важлива для функціонування ґрунту, тому що впливає на структуру ґрунту та наявність у ньому ресурсів, необхідних для зростання культур. Один із ключових аспектів ґрунтової структури – стабільність ґрунтових агрегатів, від якої залежить пористість ґрунту та опірність ґрунту вітрової ерозії (Peterson et al., 1993).
Тому на дев'ятому році Колорадського дослідження сівозмін ми визначили стабільність ґрунтових агрегатів. Вона становила 11,5% у сівозміні Пш-К-П і лише 7,4% у сівозміні Пш-Пс-П, різниця склала 36% за дев'ять років (рис. 3).
Стабільність ґрунтових агрегатів була однаковою в сівозмінах Пш-П, Пш-К-П та Пш-К-Пр. Зміна стабільності агрегатів у сівозміні Пш-Пс-П ми пояснюємо нижчим рівнем вмісту органічного вуглецю у ґрунті (див. табл.). Дослідження Eynard та ін. (2005) виявили, що зниження стабільності ґрунтових агрегатів пов'язане із втратами органічного вуглецю.
Пористість ґрунту також пов'язана з кількістю органічної речовини у ґрунті. Вона зменшується зі зниженням кількості органічної речовини (Eynard et al., 2006). Польові спостереження в ході Колорадського дослідження сівозмін дали й інші свідчення зниження пористості ґрунту в сівозміні Пш-Пс-П. У цій сівозміні вода після дощу накопичувалася на поверхні ґрунту, чого не спостерігалося у сівозміні Пш-К-П. Скупчення води на поверхні ґрунту в сівозміні Пш-Пс-П збільшувало втрати води за рахунок випаровування з поверхні ґрунту, тим самим зменшуючи кількість вологи, доступну культурам для зростання.
Дані зібрані на дев'ятий рік Колорадського дослідження сівозмінпосів озимої пшениці.
Урожай соняшника пов'язаний із частотою його висіву у сівозміні
Інша тенденція, помічена у Колорадському дослідженні сівозмін, – це залежність урожайності соняшника від частоти його посіву у сівозміні. Коли соняшник занадто часто повторюється в сівозміні, захворюваність на зерно часто зростає. У нашому дослідженні врожаї озимої пшениці, кукурудзи та соняшнику були найвищими при вирощуванні кожної культури не частіше ніж один раз на чотири роки (рис. 4). Вражає те, що на врожай соняшнику впливала частота його висіву. Урожаї озимої пшениці та кукурудзи були вищими на 15–20% при 4-річному циклі повернення кожної культури порівняно з 2-річним. Урожай соняшника в сівозміні з кукурудзою Пш-К-Пс-П був на 60% вищим, ніж у сівозміні з просом Пр-Пс.
Ще одна причина нижчого врожаю соняшнику при дуже частому його вирощуванні – зараження фомозом (Phoma Macdonaldii). Phoma – природний ґрунтовий гриб, який вражає коріння та нижню частину стебла, перешкоджаючи надходженню води та поживних речовин у верхню частину рослини. Це уповільнює зростання рослин і зрештою знижує врожайність культури.
Віддалений вплив фомозу полягає в тому, що він сприяє ураженню соняшнику потайнохоботником (Cylindrocopturus adspersus) - комахою, яка впроваджується в стебло соняшнику в період росту. Здорові рослини соняшнику можуть переносити ураження потайнохоботником без втрат урожаю, але за наявності фомозу поєднання цих двох вражаючих факторів значно збільшує вразливість рослини і може призвести до повної втрати врожаю через вилягання рослин ще до дозрівання врожаю. Якщо соняшник висівається на тому ж полі занадто часто, необхіднообробляти стебло рослини інсектицидом, що підвищує виробничі витрати.
Пропозиції щодо вирощування соняшнику в степовій зоні України
Проаналізувавши результати негативного досвіду роботи із соняшником, виробники у степових регіонах США змінили систему вирощування. Інформація про ці зміни може дати виробникам соняшнику у степовій зоні України деякі ідеї щодо того, як вирощувати соняшник, мінімізуючи його негативний вплив на здоров'я ґрунту.
У США виробництво соняшнику перемістилося до регіонів із великою кількістю опадів (понад 500 мм на рік).
По-перше, велика кількість опадів гарантує, що наступного року після соняшника можна буде успішно вирощувати зернові.
По-друге, до сівозмін в цих регіонах включені зернові, що дають великі обсяги пожнивних залишків (наприклад, озима пшениця та кукурудза). Це певною мірою компенсує малу кількість рослинних залишків після соняшника.
Третя стратегія – збільшення інтервалу між посівами соняшнику у сівозміні. Виробники в районах з великою кількістю опадів успішно вирощують соняшник при чотирирічному його поверненні, наприклад, у сівозміні яра пшениця – озима пшениця – кукурудза – соняшник. Однак занепокоєння можливим негативним впливом соняшнику на здоров'я ґрунту диктує необхідність використання ще більших інтервалів між вирощуванням цієї культури.
Один з найуспішніших сівозмін: озима пшениця – кукурудза – горох – кукурудза – соняшник – яра пшениця, у цьому випадку соняшник вирощується раз на шість років.
Новий погляд на системи землеробства у степових регіонах США
Виробники у степових регіонах США змінили свій погляд насистеми землеробства. Сьогодні при розробці сівозмін, крім урожаю та економічних показників, враховується також і екологічний аспект. Виробники намагаються обирати такі технології вирощування культур, які покращують властивості ґрунту. Причина такої зміни – усвідомлення збитків, які завдають грунту сівозміною озима пшениця – пара. Його застосування веде до помітного зниження вмісту у ґрунті органічних речовин та до погіршення їх якості. З того часу, як степ було перетворено на орні землі, втрачено 60% органічної речовини, яку грунт містив до початку її сільськогосподарського використання.
Турбота про здоров'я ґрунту спонукає виробників США змінювати свої технології вирощування соняшнику. Спочатку вони сумнівалися, чи варто знижувати частоту вирощування соняшнику на одному полі і замінювати його іншими культурами, адже це загрожує економічними втратами.
Сьогодні більшість виробників розуміє, що зниження валового доходу компенсується перевагами, які несуть із собою система No-till та принцип різноманітності сільськогосподарських культур у сівозміні. Це зростання врожаїв внаслідок сівозмінного ефекту, і нижчі витрати з допомогою зниження чисельності комах-шкідників.
Чистий прибуток у системі землеробства No-till при використанні сівозмін, що включають альтернативні культури, в 2-4 рази вище, ніж при використанні сівозмін пшениця - пар або пшениця - соняшник - пар. Вищі врожаї – це лише одне джерело поліпшення економічних показників, інше джерело – зниження витрат на контроль бур'янів. Виробники при використанні системи No-till і сівозмін з різними культурами витрачають на контроль бур'янів на 35-40 $/га менше, ніж при традиційному оранні та застосуванні простихдвох-або трипільних сівозмін.
Ренді Андерсон, агроном-дослідник, Сільськогосподарський дослідницький центр, Брукінгс, Південна Дакота, США