Сівозміна як засіб оптимізації витрати вологи та поживних речовин

Низький вміст вологи та нестача поживних речовин у ґрунті зазвичай є найважливішими обмежувальними чинниками врожайності. Оптимізувати їх використання може допомогти сівозміна.

Оптимізація витрати вологи культурами

Існують три основних шляхи оптимізації витрати вологи рослинами:

• збереження вологи;
• вибір відповідного варіанта чергування культур;
• використання «хорошої» агрономічної практики.

 Збереження вологи

На території з обмеженою кількістю вологи, наприклад, у Саскачевані (провінція на півдні центральної частини Канади), рослини зазвичай використовують всю наявну вологу в прикореневій зоні. Тож приймаючи основні рішення, пов’язані з сівозміною (пересівати чи ні, яку культуру сіяти тощо) слід брати до уваги вміст вологи у ґрунті навесні та прогнозований рівень опадів впродовж вегетаційного періоду. Врожайність культур більшою мірою залежить від кількості опадів у сезон росту, аніж від весняного вмісту вологи у ґрунті. Водночас ситуацію з весняною вологою можна поліпшити за допомогою заходів щодо її збереження, а от вплинути на опади в сезон росту не можна (за винятком застосування іригації).

До основних принципів збереження вологи можна віднести:

• покращення ситуації із вмістом весняної вологи у ґрунті за допомогою затримання снігу на полі;
• запобігання втраті весняної ґрунтової вологи за допомогою захисту ґрунту та культур від суховіїв.

Найбільш поширеною практикою збереження вологи у провінції Саскачеван є збереження стерні, яка залишається впродовж усієї зими і утримує сніг на полях. Недоторкана стерня заввишки 15–20 см може утримувати за зиму на 12–25 мм більше вологи, ніж стерня, піддана культивації. Збільшення вмісту вологи на 25 мм може вплинути на покращення її споживання рослинами від 3 до 11 м³/га залежно від виду культури та ґрунтової кліматичної зони. Недоторкана стерня заввишки 15–20 см може утримувати за зиму на 12–25 мм більше вологи, ніж стерня, піддана культивації. Збільшення вмісту вологи на 25 мм може вплинути на покращення її споживання рослинами від 3 до 11 м³/га залежно від виду культури та ґрунтової кліматичної зони.

Послідовність культур

Послідовність культур у сівозміні впливає запас і витрату вологи, а отже – і на врожайність. Товщина рослинного покриву та час дозрівання – два чинники, які слід брати до уваги при плануванні послідовності культур у сівозміні. Як правило, коренева система люцерни, сафлору та соняшнику розташована глибше, ніж у ячменю, ріпаку, гірчиці та пшениці, в яких вона, у свою чергу, глибша, ніж у польового гороху, льону та сочевиці. Значення глибини розташування кореневої системи рослин полягає у тому, що витрату вологи можна оптимізувати, чергуючи рослини з глибокою і поверхневою кореневої системою. Вважається, що рослини з поверхневою кореневою системою краще пристосовуються при розміщенні після рослин із глибокою кореневою системою, оскільки поповнення вологи відбувається біля поверхні ґрунту й рослинам із поверхневою кореневою системою не потрібно витрачати енергію на пошуки води там, де її немає. Водночас рослини з середнім або глибоким розташуванням кореневої системи краще пристосовуються до умов після рослин із поверхневою кореневою системою, оскільки вони можуть використовувати будь-яку вологу, що залишилася на глибині, не витрачену попередніми рослинами, коріння яких розташоване біля поверхні. Коренева система озимих пшениці та жита на глибині розвивається раніше, ніж ярої пшениці, використовуючи переваги попередньої пори року. Ранній розвиток посіяних восени культур також означає, що вони (зазвичай) зацвітають до пікового рівня нестачі літньої вологи. Чергувати культури важливо також тому, що деякі рослини більше реагують на дефіцит вологи, аніж інші. Експеримент, результати якого представлено у табл. 2, показав, що врожайність соняшнику та сафлору на полі, залишеному під паром, була не набагато вищою, ніж на полі зі стернею. Урожайність гороху та сочевиці на полях зі стернею становила відповідно 81 і 86% від урожайності на полях, що були під паром, пшениці – 69%, а гірчиці – у межах 63%. Відтак на полі, яке було під паром, краще посіяти пшеницю чи гірчицю. А соняшник чи сафлор добре підійдуть і для висіву по стерні.

Хороша агрономічна практика

Фермерська діяльність також прямо впливає на здатність рослин використовувати наявну вологу. Так, відповідне внесення добрив, а також контроль інших чинників, що обмежують урожайність (наприклад, захворювання, шкідливі комахи та бур’яни), дають змогу рослинам більш оптимально витрачати вологу і краще розкривати свій урожайний потенціал. Водночас неправильно визначена дата сівби, невідповідна глибина висіву, невдало підібраний сорт та інші чинники негативно впливають на врожайність, що також необхідно брати до уваги.

Оптимізація витрати поживних елементів

Якщо говорити про сівозміну, то тут процес оптимізації використання поживних елементів полягає насамперед у виборі культур, що зменшують потребу в застосуванні добрив. Ймовірно, найлегшим шляхом оптимізації використання поживних елементів для рослин є зниження необхідності застосування азотних добрив (N) завдяки вирощуванню бобових культур у процесі сівозміни. Бобові культури отримують від 50 до 90% своєї загальної потреби в азоті завдяки біологічному накопиченню N, що дає можливість суттєво економити витрати на добрива в рік їх вирощування. Культури, які вирощують після бобових, також відчувають меншу потребу в азотному добриві. Азот у рештках бобових (сухі стебла, коріння) розпадається швидше, ніж у рештках зернових, швидше повертаючись у ґрунт. Результати досліджень свідчать, що врожайність ячменю після бобових без застосування азотних добрив вища, ніж після ячменю. Також користь від бобової культури як попередника набагато більша, ніж від звичайного внесення азотного добрива. В цьому випадку врожайність ячменю по бобовій стерні перевищує врожайність ячменю по ячмінній стерні аж до позначки 200 кг/га внесеного N. Доповнювальна культура – ​​ще одна можливість оптимального використання поживних елементів рослинами, яка, однак, не привернула достатньо уваги аграріїв, за винятком виробників органічних продуктів. Відомо, що різні культури мають різну потребу в поживних елементах або чутливість до їх дефіциту. Однією з практик у застосуванні доповнювальних культур є чергування тих, які мають велику потребу в поживних елементах, із тими, в яких ця потреба незначна. Таке чергування покликане сповільнити темп наростання їх дефіциту. Наприклад, чергування пшениці – гороху – вівса – льону краще від чергування пшениці – ріпаку – ячменю – льону, при якому вміст міді в ґрунті стає критичним. Дещо інша практика використання доповнювальних культур полягає у виборі тієї, яка може краще рости при наявному рівні поживних елементів у ґрунті. Наприклад, якщо плануються посіви пшениці, вівса або озимого жита, а вміст міді на різних полях різний, то пшеницю слід висівати на полі з високим вмістом міді, овес – на полі з середнім рівнем, а озиме жито – на полі з низьким вмістом міді. Повертаючись до бобових культур, важливо відзначити, що їх вирощування слід уникати на полях із високим вмістом азоту. В такому разі бобові рослини насамперед будуть використовувати наявний у ґрунті азот, уповільнюючи при цьому утворення бульбочок. Водночас, якщо на полі, де вирощують бобові, дуже низький вміст азоту, рекомендується внести невеликі дози азотних добрив (30 кг/га), щоб задовольнити потреби культури в елементі на початкових етапах розвитку. Отже, використання розглянутих інструментів дає змогу оптимізувати витрати вологи та поживних елементів рослинами, підвищуючи продуктивність сівозміни в цілому.

Опубліковано в журналі Агроном, 2022