Синергизм: влияние чередования культур на улучшение эффективности роста

Причина синергизма неизвестна. Но он реально достижим и способен улучшать показатели

Севообороты сейчас включают в себя большее разнообразие культур по сравнению с традиционными системами обработки почвы, где выращивается одна или две культуры. Разнообразие культур нередко приводит к увеличению урожаев за счет эффекта чередования. Мы обратили внимание, что реакция культуры на эффект чередования может быть выражена либо в улучшении эффективности использования ресурсов, либо в увеличении размера растения и повышении его урожайности. Примером эффективной реакции, называемой синергизмом, является то, что ряд культур повышает эффективное использование влаги (ЭИВ) последующими культурами

 Культуры производят больше зерна при использовании такого же количества воды в синергетических последовательностях. Для сравнения: культуры, которые увеличивают свою урожайность, потребляют больше воды, производя большее количество зерна. Синергизм разных культур увеличивает устойчивость к сорнякам из-за улучшенной эффективности использования ресурсов. Синергизм еще более ощутим в условиях получения низкой урожайности, связанной со стрессом (например засухой). Причина синергизма культур, вероятно, связана со множеством взаимодействующих факторов, таких как микробиологические изменения, вещества – стимуляторы роста и измененный круговорот питательных веществ. Методом выявления синергизма среди культур может быть количественное определение эффективности использования влаги (ЭИВ) от воздействий предшествующей культуры. No-till-севообороты, включающие синергетическую последовательность культур, повышают продуктивность земли, экономические показатели фермы, здоровье почвы и эффективность использования ресурсов в полузасушливом климате Великих равнин.

 

1. Некоторые культуры в севообороте улучшают эффективность использования влаги

При долгосрочном исследовании севооборота в регионе Великих равнин мы обнаружили дополнительную выгоду от выращивания разно­образных культур: некоторые культуры улучшают ЭИВ последующими культурами. Например, озимая пшеница (Triticum aestivum L.) после гороха (Pisum sativum L.) при использовании одинакового количества воды производит на 10-25% больше зерна, чем после озимой пшеницы, проса обыкновенного (Panicum miliaceum) или после пара. Такое же увеличение эффективности использования влаги было обнаружено, когда горох выращивался перед яровой пшеницей в Канадских прериях.

По мере дальнейшего исследования чередования культур, проведенного на Великих равнинах, мы обнаружили, что реакция культуры на эффект чередования делилась на две категории: либо повышение эффективности культуры, либо увеличение размера растения, что является хорошим потенциалом для роста урожайности. Эти реакции отличаются, поскольку при росте потенциальной урожайности растению требуется больше воды. Примером повышения потенциальной урожайности является рапс (Brassica napus L.), предшествующий озимой пшенице. Рапс снижает уровень заболеваний корней озимой пшеницы, а здоровые корни извлекают из почвы больше влаги. Дополнительное количество влаги способствует образованию более крупных растений с более высоким потенциалом урожайности. Однако если в почве дополнительной влаги нет, урожайность озимой пшеницы не увеличится.

Подобный контраст в реакции на эффект последовательности происходит с кукурузой (Zea mays L.) и соей (Glycine max Merril). Коуплэнд с соавторами (1993) обнаружил, что соя более эффективно использовала влагу после кукурузы, по сравнению с выращиванием монокультуры сои. В свою очередь кукуруза использует больше влаги для увеличения урожайности после сои, чем в случае выращивания монокультуры кукурузы. При выращивании после сои у кукурузы увеличиваются размер растений и их потенциальная урожайность, а эффективность не увеличивается. Последовательности, которые повышают эффективность культуры, дают больший урожай при использовании одинакового количества влаги.

Такое изменение в эффективности, которое мы называем синергизмом, может помочь производителям улучшать продуктивность культур без необходимости увеличения организационных затрат. Далее приведены результаты наших исследований, способствующие пониманию и интегрированию этого преимущества в системы производства культур.

 

2. Синергизм при использовании систем No-till и различных севооборотов

Изначально мы наблюдали за проявлением синергизма в ходе исследования систем No-till на северо-востоке Колорадо, где производилось оценивание 15 севооборотов. Севообороты включали в себя такие культуры, как кукуруза, подсолнечник (Helianthus annuus L.), соя, просо, просо итальянское (Setaria italica (L.) Beauv), овес (Avena sativa L.), горох и озимая пшеница. Пар был также включен в некоторые севообороты. Все фазы каждого севооборота были представлены ежегодно. Мы высчитывали ЭИВ для урожайности зерна, основываясь на количестве выпадающих осадков плюс влага, извлеченная из почвы в течение вегетационного периода культуры. Извлечение влаги из почвы с глубины 2 м определялось для каждой культуры с помощью нейтронного влагомера. Ежегодное количество осадков на этом участке в среднем составляло 416 мм.

Похожие статьи