Покривні культури: переваги та особливості ефективного використання

В Україні дуже поширений термін «сидерати», хоча у світовій агрономічній науці він відсутній! Те, що у нас називають «сидератами», у всьому світі — це покривні культури (cover crops, green manure, «зелений гній» або «зелені добрива»). Тож, слід розглянути основні переваги та сучасні особливості ефективного використання цих екологічно чистих і доступних всім «зелених добрив», що особливо актуально за сьогоднішнього «злету» цін на мінеральні добрива!

Покривна культура — це будь-яка рослина, що висіється й захищає ґрунт від ерозії, та покриває його своєю біомасою. Покривні культури можна висівати разом із основною культурою на полі або після неї та підсушувати гербіцидом перед висівом наступної культури або загортати у ґрунт. Покривні культури висівають для покриття ґрунту, а не для збирання врожаю. Хоча основною перевагою їх є скорочення водного стоку та ерозії ґрунту, вони забезпечують безліч й інших корисних функцій: підвищену структурну стійкість ґрунту; збереження води; збільшення мікробної популяції; збереження поживних речовин у ґрунті; покращення родючості та якості ґрунту; знищують бур'яни та нематод, зменшують кількість шкідників та хвороб. Завдяки своїм численним корисним властивостям, покривні культури можуть широко використовуватись у сучасних системах землеробства.

Які покривні культури найчастіше використовують?

Якщо попросити агронома назвати «сидерат» або культуру, яку він використовує на добриво, у більшості випадків — це буде гірчиця. Але в сучасних умовах, використовують набагато більше покривних культур.

Найпопулярнішими є такі сучасні покривні культури та їхні суміші:

• Жито (Secale cereale)
• Озимий турнепс (Brassica rapa var silvestris)
• Гречка (Fagopyrum esculentum; Fagopyrum tataricum)
• Блакитний люпин (Lupinus angustifolius)
• Ячмінь (Hordéum vulgáre)
• Овес культурний (Avena sativa)
• Овес щетинистий (Avena strigosa)
• Дайкон (Raphanus sativus)
• Суміш жита та дайкону
• Біла гірчиця (Sinapis alba)
• Боби (Vicia faba)
• Соняшник (Helianthus annus)
• Фацелія (Phacelia tanacetifolia)
• Олійний льон (Linum usitatissimum)
• Однорічний та італійський райграси (Lolium multiflorum)
• Фуражний ріпак (Brassica napus spp. Oleifera)
• Олійний редис (Raphanus sativus var. Oleiformis)
• Стрижньокоренева редька — різновид дайкона з глибоким коренем (Raphanus sativus var. longipinnatu)
• Капуста Кале (Brassica oleracea convar. acephala)
• Малинова конюшина (Trifolium incarnatum)
• Вика звичайна або кормова (Vicia sativa; Vicia villosa)
• Пелюшка / польовий горох (Pisum sativum)
• Перська конюшина (Trifolium resupinatum)
• Єгипетська конюшина (Trifolium alexandrinum)

Для чого використовують покривні культури?

Покривні культури широко застосовують, включаючи до сівозмін. Покривні культури можна використовувати як добрива, мульчу, проміжні культури, медоноси та для отримання кормів.

Зелені добрива

Зелені добрива, як випливає з назви, використовують, насамперед, для забезпечення ґрунту поживними та органічними речовинами, його захисту та покращення якості. Для отримання зеленого добрива покривні культури зазвичай вирощують протягом певного періоду часу в сівозміні, коли поле не використовують, а потім їх подрібнюють і загортають у ґрунт до того, як висіють наступну культуру.

Економіка застосування покривних культур на добрива

Наразі мінеральні добрива — дороговартісне задоволення, тому застосування «зелених добрив» замість мінеральних, може бути дуже вигідним.

Жива мульча

Жива мульча — це покривні культури, які висівають для утворення живого ґрунтового покриву протягом усього вегетаційного періоду. Жива мульча висівається між рядками основної сільськогосподарської культури для придушення бур'янів, блокуючи сонячне світло і конкуруючи за воду та поживні речовини з бур'янами, а також для зменшення ерозії ґрунту. Проблема з живою мульчею — конкуренція з основною культурою. Тому важливо, щоб жива мульча доповнювала товарну культуру, і, як правило, жива мульча повинна бути тіньовитривалою і низькорослою. Механічне придушення, таке як скошування, може бути необхідним протягом усього вегетаційного періоду, щоб допомогти впоратися з живою мульчею.

Мульча з рослинних решток

Мульча з покривних культур, що формує велику кількість рослинних решток, придатна для використання в технологіях консервуючого обробітку ґрунту та Strip-Till. Загиблі рештки покривної культури залишають на поверхні ґрунту як мульчу. Пожнивні рештки обмежують проростання насіння бур'янів, перехоплюючи сонячне світло, не даючи йому змоги досягти поверхні ґрунту. Рештки покривних культур також є й методами біологічного захисту рослин для знищення насіння бур'янів, нематод і шкідливих комах.

Проміжні культури

Проміжні культури зазвичай вирощують протягом короткого часу після збирання товарної культури, щоб зменшити вимивання за рахунок утримання корисних поживних речовин у кореневій зоні. Доведено, що проміжні культури найбільш помітно впливають на доступність і втрати неорганічного азоту й сірки в ґрунті. Гречка — єдина відома проміжна культура, здатна мобілізувати фосфор. Не було доведено, що проміжні культури збільшують доступність калію та його поглинання наступними культурами.

Корм

Кормові культури — це культури, які вирощуються для випасу та годівлі худоби. Фуражні культури діють як покривні, коли вони використовуються для сіножаті або випасу худоби, і як «зелене добриво», коли їх «вбивають» гербіцидом або загортають у ґрунт. Багато кормових та бобових трав зазвичай використовують і як покривні культури.

Переваги покривних культур та «зелених добрив». Органічна речовина — гумус та структура ґрунту

Покривні культури забезпечують додатковий гумус — органічну речовину, яка допомагає підвищити якість ґрунту і вартість землі. За руйнування органічної речовини мікроорганізмами утворюються сполуки, що допомагають зв'язувати частинки ґрунту в агрегати різних розмірів. Ґрунтові агрегати являють собою скупчення частинок ґрунту, що утримуються разом глиною, рослинним корінням, бактеріями та грибами, а також побічними продуктами розкладання органіки. Агрегація ґрунту створює простір або пори в ґрунті, які необхідні для покращення властивостей ґрунту та накопичення повітря і води, необхідних рослинам.

Підвищення вмісту гумусу збільшує загальну пористість ґрунтового покриву. Структура ґрунту дуже впливає на його якість, адже добре агрегований ґрунт легко обробляється, добре аерується, має високу швидкість інфільтрації води та підтримує високу біологічну активність. Все це сприяє кращому росту коренів рослин та появі сходів. І найголовніше — збільшення кількості гумусу в ґрунті — це суттєве підвищення ціни на землю.

Вирощування бобових покривних культур та накопичення азоту в ґрунті

Бобові культури, які здатні фіксувати азот із атмосфери, забезпечують азотне живлення не лише для свого росту, а й для подальших культур, якщо їхні рослинні залишки будуть загорнуті в ґрунт. Якщо ж застосовують протиерозійний обробіток ґрунту, то азот також поступово стає доступним, але буде «прив'язаний» до рослинних решток, що повільніше розкладаються. Бобові покривні культури у вигляді чистих посівів або бікультур, а також сумішей, можна використовувати як заміну або доповнення до неорганічних азотних добрив. Азот, що потрапляє до бобових культур, може утримуватися в ґрунті протягом тривалих періодів часу і бути доступним для поглинання рослинами, на відміну від добре розчинних азотних добрив, які можуть вилуговуватися з кореневої зони.

Накопичення азоту бобовими культурами коливається від 56 до 225 кг/га, залежно від видів бобових, загальної кількості біомаси і відсоткового вмісту азоту в тканинах рослин. Частка азоту із зелених добрив, доступна наступній культурі, зазвичай становить 40–60 % від загальної кількості, що міститься у бобових культурах. 40 % очікується в перший рік після того, як покривна культура була «вбита» гербіцидом і використана як мульча. 60 % — якщо покривна культура буде загорнута в ґрунт як «зелене добриво». Підвищені врожаї очевидні протягом двох-трьох вегетаційних періодів.

Умови, які сприяють накопиченню азоту, включають: добрий ріст культури і біомаси; оптимальні рівні поживних речовин у ґрунті і рН ґрунту; добре утворення азотфіксуючих бульбочок та бактерій і адекватну вологість і температуру ґрунту.

Додаткові елементи живлення для рослин

Покривні культури можуть допомогти скоротити витрати на добрива за рахунок не тільки додаткового азоту, а й накопичення інших важливих поживних речовин поруч із кореневою зоною наступних культур. Крім азоту, що поставляють бобові культури, покривні культури допомагають повторно використовувати азот, фосфор, калій, кальцій, магній та сірку. Ці поживні речовини утримуються покривною культурою до тих пір, поки вони не будуть загорнуті в ґрунт, після чого вони стають доступними завдяки розкладанню органіки. Розкладання покривних культур у ґрунті супроводжується утворенням органічних кислот, як побічного продукту діяльності мікрофлори. Органічні кислоти реагують із нерозчинними мінеральними породами, вивільняючи поживні речовини, які будуть доступні для формування врожаю.

Поліпшення мікробної активності ґрунту

Рештки покривних культур є джерелом вуглецю або їжі для мікроорганізмів. Коли покривні культури загортають у ґрунт, мікроби розмножуються, руйнуючи свіжий рослинний матеріал, що викликає швидке зростання біомаси мікроорганізмів. Мікробні популяції можуть бути збільшені у 2–6 разів. У міру зростання маси мікроорганізмів, органічна речовина розкладається, а ґрунтові мікроорганізми покращують структуру ґрунту завдяки виробництву сполук, які сприяють агрегації ґрунту.

Фактори, що впливають на розкладання органічної речовини, включають температуру ґрунту, вологість ґрунту та співвідношення C : N у рослинному матеріалі. Співвідношення C : N відображає тип та вік рослинного матеріалу. Мікроорганізми використовують вуглець як джерело енергії та азот для побудови своєї клітинної структури.

Вищі співвідношення C : N можуть зв'язувати азот ґрунтовими мікробами для руйнування багатих вуглецем рослинних решток, у той час як нижчі забезпечать більший викид азоту в ґрунт для негайного використання рослинами. Оптимальне співвідношення C : N для ґрунту — від 15 : 1 до 25 : 1.

Економія води

Використання покривних культур впливає на збереження і доступність ґрунтової вологи. Навесні, відразу після зими, вміст вологи — максимальний і поступово ці запаси зменшуються, коли ріст покривних культур і транспірація максимальні. На багатьох південних ґрунтах, які навесні надто вологі, це може дати змогу провести більш ранній обробіток ґрунту та сівбу. Протягом усього вегетаційного періоду мульча із решток покривних культур утримує вологу в ґрунті, коли інтенсивність транспірації культур максимальна, а кількість опадів на найнижчому рівні. Мульча, що утворюється з покривних культур, збільшує інфільтрацію води та зменшує випаровування води з поверхні ґрунту за нульового обробітку ґрунту, даючи змогу системам консервуючого обробітку ґрунту забезпечувати вологість ґрунту, яка в іншому випадку була б втрачена внаслідок випаровування. Покриття ґрунту, чи-то жива мульча, чи-то пожнивні рештки, зменшує утворення ґрунтової кірки та наступний стік поверхневих вод. Покривні культури можуть накопичувати воду, уповільнюючи ерозію та стік, зменшуючи забруднення, викликане змивом поверхневого шару ґрунту, мінеральних добрив і пестицидів.

Придушення бур'янів

Використання покривних культур може зменшити потребу в гербіцидах за рахунок придушення бур'янів. Наявність зимуючих однорічників та живої мульчі допомагає боротися з бур'янами та може запобігти або уповільнити появу нових бур'янів. Покривні культури пригнічують ріст бур'янів, конкуруючи з ними за воду та поживні речовини. Покривні культури перехоплюють світло, затіняють ґрунт і знижують температуру поверхні ґрунту, що ускладнює розвиток бур'янів. Деякі покривні культури, такі як жито, однорічні кормові рослини, наприклад, сорго та суданська трава, проявляють алелопатію. Алелопатичні покривні культури пригнічують або уповільнюють ріст інших довколишніх рослин, виділяючи природні токсини. Мульча, отримана внаслідок скошування або знищення цих культур, може забезпечити серйозну боротьбу з бур'янами за вирощування культур із нульовим обробітком ґрунту.

Боротьба зі шкідниками та хворобами

Покривні культури також можуть знизити потребу в пестицидах за рахунок чергування та зміни культур, збільшення різноманітності рослин, членистоногих, ссавців, птахів та мікроорганізмів у системі землеробства. Різноманітні природні системи більш стабільні, а серйозні спалахи шкідників трапляються рідко, адже наявні природні засоби контролю, що протидіють вибуховому росту популяції шкідників і хвороб, та утримують популяції шкідливих організмів у рівновазі. Покривні культури забезпечують пилок, нектар для бджіл та місце існування для корисних організмів, таких як хижі комахи. Як тільки-но основна культура виросте, корисні організми з покривної культури переміщуються до неї. Покривні культури також містять корисних мікробів, які перешкоджають захворюванням та появі нематод, створюючи конкуренцію під поверхнею ґрунту із ґрунтовими патогенами.

Олексій Орлов, канд. с. г. наук, PhD