Войти
В сельском хозяйстве покровные культуры - это растения, которые высаживают для покрытия почвы. чем для уборки урожая. Покровные культуры управляют почвой эрозией, плодородием почвы, качеством почвы, водой, сорняками, вредителями, болезнями, биоразнообразием и дикая природа в агроэкосистеме - экологической системе, управляемой и формируемой людьми. Покровные культуры могут быть межсезонными культурами, посеянными после сбора товарной культуры. Они могут расти зимой.
Хотя покровные культуры могут они выполняют несколько функций в агроэкосистеме одновременно, они часто выращиваются с единственной целью предотвращения эрозии почвы. Эрозия почвы - это процесс, который может непоправимо снизить продуктивность агроэкосистемы. Густые насаждения покровных культур физически замедляют скорость дождевых осадков до того, как они коснутся поверхности почвы, предотвращая разбрызгивание почвы и эрозионный поверхностный сток. Кроме того, обширные корневые сети покровных культур помогают закрепить почву на месте и увеличить ее пористость, создавая подходящие сети местообитаний для почвенной макрофауны. Он сохраняет обогащение почвы в течение следующих нескольких лет.
Одно из основных применений покровных культур - повышение плодородия почвы. Эти виды покровных культур называются «сидератами ». Они используются для управления рядом макроэлементов и микроэлементов почвы. Из различных питательных веществ наибольшее внимание исследователей и фермеров уделяют влиянию покровных культур на управление азотом, поскольку азот часто является самым ограничивающим питательным веществом в растениеводстве.
Часто сидераты выращивают в течение определенного периода, а затем вспахивают под до достижения полной зрелости, чтобы улучшить плодородие и качество почвы. Также оставленные стебли блокируют эрозию почвы.
Зеленые удобрения обычно зернобобовые, то есть они являются частью семейства гороховых, Fabaceae. Это семейство уникально тем, что все виды в нем имеют стручки, такие как фасоль, чечевица, люпин и люцерна. Бобовые покровные культуры обычно богаты азотом и часто могут обеспечить необходимое количество азота для растениеводства. В традиционном сельском хозяйстве этот азот обычно применяется в форме химических удобрений. Это качество покровных культур называется восстановительной стоимостью удобрений.
Еще одно качество, уникальное для бобовых покровных культур, заключается в том, что они образуют симбиотические отношения с ризобиальными бактериями, которые обитают в бобовых культурах. корневые узелки. Люпины клубятся почвенным микроорганизмом Bradyrhizobium sp. (Люпин). Брадиризобии встречаются как микросимбионты у других зернобобовых культур (Argyrolobium, Lotus, Ornithopus, Acacia, Lupinus) средиземноморского происхождения. Эти бактерии превращают биологически недоступный атмосферный газообразный азот (N. 2) в биологически доступный аммоний (NH. 4) в процессе биологической фиксации азота.
До появления процесса Габера-Боша, энергоемкий метод, разработанный для проведения промышленной фиксации азота и создания химических азотных удобрений, большая часть азота, введенного в экосистемы, возникла в результате биологической фиксации азота. Некоторые ученые считают, что широко распространенная биологическая фиксация азота, достигаемая в основном за счет использования покровных культур, является единственной альтернативой промышленной фиксации азота в усилиях по поддержанию или увеличению будущих уровней производства продуктов питания. Промышленная азотфиксация подвергалась критике как неустойчивый источник азота для производства продуктов питания из-за ее зависимости от энергии ископаемого топлива и воздействия на окружающую среду, связанного с использованием химических азотных удобрений в сельском хозяйстве. Такие широко распространенные воздействия на окружающую среду включают потери азотных удобрений в водные пути, что может привести к эвтрофикации (нагрузке питательными веществами) и последующей гипоксии (истощению запасов кислорода) больших водоемов.
Примером этого является бассейн долины Миссисипи, где годы загрузки азота удобрениями в водораздел от сельскохозяйственного производства привели к ежегодной летней гипоксической «мертвой зоне» у побережья Мексиканского залива, которая в 2017 году достигла площади более 22000 километров. Как следствие, уменьшается экологическая сложность морской жизни в этой зоне.
Помимо внесения азота в агроэкосистемы посредством биологической фиксации азота, типы покровных культур известные как «промежуточные культуры » используются для удержания и рециркуляции уже присутствующего азота в почве. Промежуточные культуры поглощают излишки азота, оставшиеся от удобрений предыдущего урожая, предотвращая его потерю в результате выщелачивания или газообразного денитрификации или испарения.
Промежуточные культуры обычно являются быстрорастущие однолетние виды злаков, адаптированные к эффективному поглощению доступного азота из почвы. Азот, связанный с биомассой промежуточных культур, высвобождается обратно в почву, когда промежуточная культура вносится в качестве сидерата или иным образом начинает разлагаться.
Пример использования сидератов происходит из Нигерии, где было обнаружено, что покровная культура Mucuna pruriens (бархатная фасоль) увеличивает доступность фосфора в почве после того, как фермер внесет фосфат.
Покровные культуры также могут улучшить качество почвы за счет увеличения уровней почвенного органического вещества за счет поступления биомассы покровных культур с течением времени. Увеличение содержания в почве органических веществ улучшает структуру почвы, а также удерживает воду, питательные вещества и буферную способность почвы. Это также может привести к увеличению поглощения углерода почвой , что продвигается как стратегия, помогающая компенсировать повышение уровня углекислого газа в атмосфере.
Качество почвы регулируется для создания оптимальных условий для сельскохозяйственных культур процветать. Основными факторами качества почвы являются засоление почвы, pH, баланс микроорганизмов и предотвращение загрязнения почвы.
За счет уменьшения эрозии почвы покровные культуры часто также сокращают как скорость, так и количество воды, стекающей с поля, что обычно создает экологические риски для водных путей и экосистем ниже по течению. Биомасса покровных культур действует как физический барьер между дождями и поверхностью почвы, позволяя каплям дождя постоянно стекать сквозь почвенный профиль. Кроме того, как указывалось выше, рост корней покровных культур приводит к образованию почвенных пор, которые, помимо улучшения среды обитания почвенной макрофауны, обеспечивают пути для фильтрации воды через профиль почвы, а не слива с поля в виде поверхностного потока. При увеличении инфильтрации воды потенциал для накопления воды в почве и пополнения водоносных горизонтов может быть увеличен.
Непосредственно перед гибелью покровных культур (с помощью таких методов, как скашивание, обработка почвы, дискование, прикатывание или применение гербицидов) содержат большое количество влаги. Когда покровные культуры вносятся в почву или оставляются на поверхности почвы, это часто увеличивает влажность почвы. В агроэкосистемах, где не хватает воды для растениеводства, покровные культуры можно использовать в качестве мульчи для экономии воды путем затенения и охлаждения поверхности почвы. Это снижает испарение влаги из почвы. В других случаях фермеры стараются как можно быстрее высушить почву перед началом посевной. Здесь длительное сохранение влажности почвы может быть проблематичным.
Хотя покровные культуры могут способствовать экономии воды, в регионах с умеренным климатом (особенно в годы с уровнем осадков ниже среднего) они могут истощать запасы влаги в почве весной, особенно при благоприятных климатических условиях для выращивания. В этих случаях, непосредственно перед посадкой сельскохозяйственных культур, фермеры часто сталкиваются с проблемой компромисса между преимуществами увеличения роста покровных культур и недостатками снижения влажности почвы для производства товарных культур в этом сезоне. Отношение C / N сбалансировано этим приложением.
Покровные культуры в Южной Дакоте Густые покровные насаждения часто хорошо конкурируют с сорняками в период роста покровных культур и могут помешать прорастанию большинства проросших семян сорняков. их жизненный цикл и размножение. Если покровная культура прижата к поверхности почвы, а не внесена в почву в качестве сидерата после прекращения ее роста, она может образовать почти непроницаемый мат. Это резко снижает коэффициент пропускания света для семян сорняков, что во многих случаях снижает скорость прорастания семян сорняков. Более того, даже когда семена сорняков прорастают, у них часто заканчивается запасенная энергия для роста, прежде чем они приобретут необходимую структурную способность прорваться через слой покровной культуры мульчи. Это часто называют эффектом подавления покровных культур.
Некоторые покровные культуры подавляют сорняки как во время роста, так и после гибели. Во время роста эти покровные культуры активно конкурируют с сорняками за доступное пространство, свет и питательные вещества, а после смерти они подавляют следующий поток сорняков, образуя слой мульчи на поверхности почвы. Например, исследователи обнаружили, что при использовании Melilotus officinalis (желтый сладкий клевер) в качестве покровной культуры в улучшенной системе пара (где период пара намеренно улучшается с помощью любого количества различных методов управления, включая посадку покровного слоя посевы), биомасса сорняков составляла только 1-12% от общей биомассы насаждения в конце вегетационного периода покровных культур. Кроме того, после прекращения посева покровных культур пожнивные остатки желтого донника подавляли рост сорняков до уровней на 75–97% ниже, чем в системах с паром (без желтого донника).
В дополнение к основанному на конкуренции или физическому подавлению сорняков, некоторые покровные культуры, как известно, подавляют сорняки посредством аллелопатии. Это происходит, когда разлагаются некоторые биохимические соединения покровных культур, которые оказываются токсичными для других видов растений или препятствуют их прорастанию. Некоторые хорошо известные примеры аллелопатических покровных культур: Secale cereale (рожь), Vicia villosa (вика волосатая), Trifolium pratense (красный клевер), Sorghum bicolor (сорго-суданграсс) и виды из семейства Brassicaceae, особенно горчица. В одном исследовании было обнаружено, что остатки покровных культур ржи обеспечивали от 80% до 95% борьбы с раннеспелыми широколистными сорняками при использовании в качестве мульчи при производстве различных товарных культур, таких как соя, табак, кукуруза и подсолнечник.
В недавнем исследовании, опубликованном Службой сельскохозяйственных исследований (ARS), ученые изучили, как рожь и влияет на производство покровных культур. Результаты показывают, что посадка большего количества фунтов на акр ржи увеличила урожайность покровных культур, а также уменьшила количество сорняков. То же самое было верно, когда ученые проверяли нормы высева бобовых и овса; более высокая плотность посадки семян на акр снизила количество сорняков и повысила урожайность зернобобовых культур и овса. Схемы посадки, которые состояли из традиционных рядов или сеток, не оказали существенного влияния на производство покровных культур или на производство сорняков любой покровной культуры. Ученые ARS пришли к выводу, что повышение нормы высева может быть эффективным методом борьбы с сорняками.
Так же, как аллелопатические свойства покровных культур могут подавлять сорняки, они также могут бороться с болезнями. циклы и сокращение популяций бактериальных и грибковых заболеваний и паразитарных нематод. Широко показано, что виды семейства Brassicaceae, такие как горчица, подавляют популяцию грибковых заболеваний за счет высвобождения встречающихся в природе токсичных химикатов во время разложения соединений глюкозинолада в тканях их растительных клеток.
Некоторые покровные культуры используются в качестве так называемых «ловушек», чтобы отвести вредителей от ценных культур к тому, что вредители считают более благоприятной средой обитания. Зоны ловушек могут быть созданы внутри сельскохозяйственных культур, внутри ферм или в пределах ландшафта. Во многих случаях ловушка выращивается в тот же сезон, что и производимая продовольственная культура. Ограниченную площадь, занимаемую этими культурами-ловушками, можно обработать пестицидом, как только вредители попадут в ловушку в достаточно большом количестве, чтобы сократить популяции вредителей. В некоторых органических системах фермеры проезжают ловушку с помощью большого вакуумного орудия, чтобы физически удалить вредителей с растений и с поля. Эта система рекомендована для использования в борьбе с клопами Lygus при выращивании органической клубники. Другой пример ловушек - устойчивость к нематодам горчица белая (Sinapis alba) и редис (Raphanus sativus). Их можно выращивать после основной (зерновой) культуры и улавливать нематоды, например нематоду свекловидной кисты и нематоду колумбийского корневого узла. В процессе роста нематоды вылупляются и их привлекают корни. Попав в корни, они не могут воспроизводиться в корнях из-за реакции гиперчувствительности растения. Следовательно, популяция нематод значительно сокращается, на 70-99%, в зависимости от вида и времени выращивания.
Другие покровные культуры используются для привлечения естественных хищников вредителей путем предоставления элементов их среды обитания. Это форма биологического контроля, известная как увеличение среды обитания, но достигается с использованием покровных культур. Выводы о взаимосвязи между присутствием покровных культур и динамикой популяции хищников / вредителей неоднозначны, указывая на необходимость в подробной информации о конкретных типах покровных культур и методах управления, чтобы наилучшим образом дополнить данную комплексную стратегию борьбы с вредителями. Например, хищный клещ Euseius tularensis (Congdon), как известно, помогает бороться с вредителями цитрусовых трипсов в цитрусовых садах Центральной Калифорнии. Исследователи обнаружили, что посадка нескольких различных зернобобовых покровных культур (таких как фасоль, вика, новозеландский белый клевер и австрийский озимый горох) обеспечила достаточное количество пыльцы в качестве источника питания, чтобы вызвать сезонный рост популяций E. tularensis, что с удачное время потенциально может оказать достаточное давление со стороны хищников для сокращения популяций вредителей цитрусовых трипсов.
Хотя покровные культуры обычно используются для одной из вышеупомянутых целей, они часто одновременно улучшают среда обитания фермы для диких животных. Использование покровных культур добавляет по крайней мере еще одно измерение разнообразия растений к товарному севообороту. Поскольку покровная культура обычно не представляет ценности, управление ею обычно менее интенсивно, что дает возможность «мягкого» человеческого влияния на ферму. Такое относительно «автоматическое» управление в сочетании с возросшей неоднородностью хозяйств, создаваемой выращиванием покровных культур, увеличивает вероятность того, что более сложная трофическая структура будет развиваться для поддержания более высокого уровня разнообразия диких животных..
В одном исследовании исследователи сравнили видовой состав членистоногих и певчих птиц, а также их использование в полевых условиях на хлопковых полях, выращиваемых традиционным способом, и на полях, выращиваемых на укрытии, на юге Соединенных Штатов. Покровные хлопковые поля были засеяны клевером, который оставляли расти между хлопковыми рядами в течение всего раннего сезона выращивания хлопка (полосовая обрезка). Они обнаружили, что во время сезона миграции и размножения плотность певчих птиц была в 7-20 раз выше на хлопковых полях с интегрированной покровной культурой клевера, чем на традиционных хлопковых полях. Численность и биомасса членистоногих также были выше на полях, обработанных клеверным покровом, на протяжении большей части сезона размножения певчих птиц, что объяснялось увеличением количества цветочного нектара из клевера. Покровная культура клевера улучшила среду обитания певчих птиц, обеспечив укрытие и места для гнездования, а также увеличив источник пищи за счет более высоких популяций членистоногих.
Сельскохозяйственный портал 