Использование покровных культур как источника углерода для анаэробной дезинсекции почвы

Об одной из таких стратегий рассказали в своей работе ученые из международной группы экспертов (Государственный университет Пенсильвании, Лаборатория садоводческих исследований, США, и Департамент сельскохозяйственных и экологических наук - производство, ландшафт, агроэнергетика, Миланский университет, Италия).

«В прошлом традиционные фермеры решали проблему с почвенными вредителями, применяя химические почвенные фумиганты, в основном, бромистый метил.

Бромистый метил – эффективное средство против широкого спектра почвенных вредителей и патогенов, он относительно дешев и прост в использовании в целом ряде систем земледелия. Тем не менее, будучи одним из самых мощных парниковых газов, способствующий истощению озонового слоя, и токсичным для человека, в 2005 году в соответствии с Монреальским протоколом бромистый метил вывели из употребления в почве.

Затем было зарегистрировано несколько химических фумигантов-заменителей, но сейчас, поскольку растет спрос на эко-продукты, агропромышленность ищет несинтетические, менее разрушительные и, возможно, интегрированные альтернативные решения для борьбы с вредителями и патогенами, переносимыми через почву.

Среди нехимических альтернатив анаэробная дезинсекция почвы (ASD) выглядит интересным и привлекательным вариантом.

ASD-обработка начинается с внесения в почву лабильного источника углерода (C), который стимулирует быстрый рост микробной популяции почвы. Питаясь наиболее лабильной фракцией C в почве, пропитанной водой и мульчированной полиэтиленовой пленкой, которая помогает ограничить газообмен, растущая популяция микроорганизмов быстро потребляет кислород из почвы, превращая его в анаэробную среду.

Разложение источника углерода факультативными и облигатными анаэробными микробами приводит к образованию органических кислот, летучих органических соединений (ЛОС), а также развитию микросреды с условиями, которые являются подавляющими для почвенных вредителей и патогенов.

Известно, что эффективность этого микробиологического метода повышается за счет более высоких температур, и необходимы исследования, чтобы оценить его результативность в умеренном климате.

Кроме того, критическим требованием метода анаэробной дезинсекция почвы будет локально доступный и относительно недорогой источник лабильного C. Несколько источников C были протестированы с положительными результатами в разных странах в широком диапазоне культур и условий окружающей среды.

Первичные источники C, используемые для приложений ASD, представляют собой органические побочные продукты агропродовольственной промышленности, такие как рисовые и пшеничные отруби, патока, полученная из сахарного тростника, биоэтанол, а также растительные остатки и потенциально – покровные культуры.

К сожалению, не существует источника C, подходящего для всех условий, и необходимы исследования для определения оптимальных источников C в разных местах на основе факторов доступности, стоимости, эффективности, а также с учетом потенциального воздействия на плодородие почвы и окружающую среду

Преимущество покровных культур заключается в том, что они выращиваются непосредственно на ферме при относительно низких затратах, легко измельчаются и вносятся в почву. Покровные культуры имеют много выгод в целом, но конкретно для почвы они способствуют уменьшению эрозии, уплотнения и накапливают органическую составляющую.

В данном исследовании было важно изучить потенциальное использование покровных культур в качестве источника углерода для анаэробной дезинсекции почвы и определить виды, наиболее подходящие для условий выращивания, типичных для Среднего Атлантического региона.

Идеальная покровная культура должна быть адаптирована к местным климатическим условиям, стабильно производить большое количество свежей биомассы за относительно короткое время и быстро разлагаться.

Предпочтительны растения с более высокими темпами роста, чтобы сократить время заселения почвы в ущерб урожайным культурам.

При выборе покровных культур следует учитывать, что растения, принадлежащие к разным ботаническим семействам, могут иметь разные возможности. Растения семейства крестоцветных, будучи богатыми сероорганическими соединениями, могут увеличить результативность контроля против определенных почвенных вредителей и патогенов за счет эффекта биофумигации.

Растения из семейства злаковых, напротив, более богаты углеродом, в то время как бобовые покровные культуры характеризуются относительно высоким содержанием N, что может повысить микробную активность и способность к разложению.

Цель этого исследования заключалась в оценке покровных культур для ASD путем оценки их агрономической производительность в контролируемых условиях окружающей среды и их потенциал в производстве углерода по сравнению с мелассой (патокой), стандартным источником углерода, используемым для приложений ASD.

С этой целью провели тепличные эксперименты для оценки показателей роста, потенциального производства биомассы и количества углерода, производимого 12-ю различными покровными культурами. Также оценивалась эффективность биомассы покровных культур в создании анаэробных условий почвы по сравнению с необработанным контролем и стандартом с мелассой. В-третьих, оценивалось влияние обработок на плодородие почвы и урожайность салата.

Гречиха произвела наибольшее количество наземной и общей сухой биомассы растений и накопила наибольшее количество общего углерода.

На втором этапе почва с измененной патокой достигла существенно более высоких уровней анаэробности, отмечено снижение pH почвы через 3 и 7 дней после обработки по сравнению с почвой, измененной с помощью тестируемых покровных культур.

На третьем этапе исследования, после моделирования ASD, посадили салат.

Обработка оказала ограниченное влияние на рост и качество растений салата, поскольку ни одна из обработок не вызвала задержку роста растений или фитотоксичность.

Испытанные виды покровных культур и патока оказали значительное влияние на доступность макро- и микроэлементов в почве, что, в свою очередь, повлияло на поглощение минералов салатом-латуком.

Вывод. Быстрорастущие покровные культуры, такие как гречиха или овес, способные накапливать высокие уровни углерода за относительно короткое время, могут представлять собой жизнеспособную альтернативу замене или сочетанию со стандартными источниками углерода, такими как патока, для обеспечения источника углерода на ферме и снизить зависимость от химических фумигантов».

(Источник: www.mdpi.com. Авторы: Лука Веккья,Франческо Ди Джоя, Антонио Ферранте, Джейсон С. Хонг,Чарльз Уайт, Эрин Н. Росскопф).