Выращивание горчицы для биологического очищения почв

Выращивание горчицы для биологического очищения почв

Горчица - это та культура, которая набирает популярность в последние годы благодаря высокому спросу на мировых рынках. Но в горчице есть еще одна очень полезное свойство - это ее способность очищать почву от инфекций путем процесса биофумигации. Именно о такой особенности культуры мы и поговорим в этой статье.

Биофумигация - это подавление развития почвенных вредителей, нематод и болезней с помощью посева растений, которые выделяют в почву определенные химические вещества, ингибирующие развитие вредных организмов (вторичные метаболиты). К таким растениям относятся, в частности, и некоторые виды и сорта горчицы. Для получения положительного эффекта эти биофумигантные растения основном измельчают и заделывают в почву.

Горчица - это хорошо изученное растение-биофумигант. Большинство растений семейства капустных (Brassica) производят химические вещества, так называемые глюкозинолаты. Когда последние вступают в контакт с водой и ферментом мирозиназа, содержащиеся в клетках растений горчицы, рапса, то они превращаются в другую группу соединений, так называемые изотиоцианаты. Именно такому сочетанию соединений горчица и обязана своей биофумигативной силой.

Изотиоцианаты также отвечают за тот горьковато-пряный привкус, который имеют некоторые растения этого семейства. Изотиоцианаты, которые производит горчица, называются «алилизотиоцианаты» (AITC). AITC представляют собой соединения, которые очень похожи на химические и содержатся в некоторых химических фумигантах, предназначенных для фумигации почвы.

Каким образом происходит контроль вредных организмов при проведении биофумигации? При использовании горчицы или любой другой культуры как биофумиганта очень важно учитывать особенности и жизненные циклы тех вредителей или болезней, против которых ведется борьба. Биофумигантная культура должна быть заделана в почву, когда вредоносный организм содержится в верхнем почвенном слое (от 15 до 20 см). Дата посева должна  планироваться соответствующим образом, чтобы урожай вегетативной массы горчицы достиг максимальных значений, а значит, и количество вторичных метаболитов (AITC) было максимальным, во время заделки горчицы-биофумиганта в почву.
 
Научными исследованиями установлено, что горчица контролирует множество почвенных болезней и вредителей. К ним относятся виды Verticillium, Rhizoctonia, Fusarium, Pythium, Sclerotinia, парша корней и клубней и ряд видов нематод. Использование горчицы в качестве биофумиганта также показало уменьшение вреда, причиненного посевам проволочника.
 
Для биофумигации нужны специальные сорта горчицы. Горчица бывает разных сортов, но не все одинаково эффективны при их использования для биофумигации. Так, отдельные сорта горчицы производят больше глюкозинолатов сравнению с другими, а некоторые выведены с единственной целью - сугубо для биофумигации.
 
Сорта горчицы, предназначенные для биофумигации, часто имеют свои особенности по сравнению с обычными сортами, в частности: 
  • содержат очень высокий уровень глюкозинолатов;
  • растут быстро, а потому обычно их используют весной или в конце лета, высевают специально для биофумигации, поскольку растения этих сортов суммарно накапливают в вегетативной массе очень много глюкозинолатов;
  • некоторые сорта толерантны к засухе и жаре, поэтому будут цвести преждевременно при наступлении стрессов;
  • могут производить больше биомассы в течение лета с длительным фотопериодом;
  • корневые выделения (экссудаты) некоторых сортов капустных, близких к горчице (Eruca sativa), привлекают нематод, что заставляет их двигаться из более глубоких слоев почвы к верхнему почвенному профилю.
Нормы высева горчицы для биофумигации: Обычно используют те нормы высева, которые рекомендует оригинатор сорта. Чаще всего горчицу для биофумигации высевают в нормах 5,6–12,3 кг/га.

Да­та посева горчицы:  Эту культуру высевают в любое время - в осенний или весенне-летний период. Главное - чтобы было достаточно влаги для быстрого прорастания семян. Посев горчицы в середине или в конце лета часто не дает хороших результатов, поскольку всходы выходят хуже развитыми и неравномерными из-за засушливых условий.

Если семена горчицы разбрасываются по полю спредером, то важно после посева прикатать поле поверхность посева, чтобы обеспечить хороший контакт семян с почвой, что приведет к их быстрому и энергичному прорастанию.

Дата посева должна основываться на учете цикла развития того вредного организма, против которого нацелена биофумигация. Следует учитывать, что в зависимости от сорта горчицы и условий ее выращивания, для достижения максимальной биомассы нужно от 60 до 70 дней.

За­делка горчицы в почву: Горчицу нужно заделать в почву до момента наступления полного ее цветения и до того, как она начнет давать семена. Соблюдение этого требования важно по следующим причинам: 

  • если горчицу оставить до момента образования жизнеспособных семян - существует вероятность того, что падалица горчицы станет проблемой для последующей культуры в севообороте;
  • уровень глюкозинолатов быстро снижается, как только растения горчицы начинают формировать семена.
В идеале - горчицу следует заделать в почву до момента полного цветения растений, а это обычно происходит примерно через две недели после начала цветения посева.
 
Чтобы добиться успеха биофумигации, нужно четко соблюдать та­кие пра­вила:
  • во время высева культуры для лучшей заделки семян и его контакта с почвой  следует выбирать срок, когда почва имеет хороший уровень влажности. Не стоит этого делать, когда она сухая;
  • заделывать вегетативную массу горчицы в почву до того, как она достигнет фазы полного цветения;
  • заделку следует проводить утром или вечером, когда растительная масса сочнее;
  • к тому же очень важно качественно измельчить растения перед их заделкой в ​​почву, чтобы высвободить фумигант из растительных клеток. Это можно сделать с помощью измельчителя растительных остатков или фрезы;
  • горчицу нужно заделать в почву сразу после скашивания, поскольку 80% фумиганта выделяется в течение первых 20 минут после скашивания;
  • для идеальной заделки вегетативной массы в почву следует подобрать такую ​​машину, использование которой поможет поместить как можно больше растительного материала в 15-20-сантиметровый слой почвы (желательно не использовать плуг);
  • очень хороший эффект дает обратное уплотнение почвы после внесения биофумиганта. Это нужно для небольших производственных систем и теплиц, чтобы максимально «уловить» природный фумигационный газ в почве;
  • после завершения процесса внесения биофумиганта оставляем поле в покое на четырнадцать дней - это время необходимо, чтобы весь растительный материал разложился в почве. Попытка посеять другую культуру до истечения этого 14-дневного периода может привести к серьезным повреждениям всходов, к тому же не полностью разложенная масса горчицы будет препятствовать прорастанию семян. Если температура почвы ниже 10°С, для разложения растительного материала понадобится длительный период после заделки биофумиганта в почву.
Есть разные методы заделки горчицы в почву или ее обработки при использовании как биофумиганта и зеленого удобрения, а именно: 
  • измельчение с помощью катков;
  • заделка за один проход агрегата с помощью мощной фрезы;
  • заделка с помощью хорошей дисковой бороны;
  • запахивание с помощью оборотного плуга;
  • заделка с предыдущим измельчения массы фрезой;
  • заделка в почву диско-лаповым агрегатом типа Horsch Tiger. Один из самых распространенных методов - это запахивание горчицы-биофумиганта с помощью оборотного плуга.

Горчи­ца для биофумигации и севооборот для нее: Не следует забывать, что горчица - это широколистая культура, которая, несмотря на свойства биофумиганта, все же имеет общие болезни с другими широколиственными культурами. Поэтому не желательно сразу высевать после такой горчицы любые широколиственные культуры: капустные, масличные, лен, овощи, свеклу, подсолнечник, сою. Наибольший эффект и прибыль хозяйство получит, если после горчицы высеют любую зерновую культуру - кукурузу, пшеницу, ячмень, сорго. Тем не менее, если все же там планируют высевать широколиственную культуру сразу после горчицы, то следует лучше использовать для биофумигации не чистую культуру горчицы, а смесь культур, которая содержит злаковые компоненты или рожь.

Культуры, которые дают наибольшую прибыль при использовании горчицы-биофумиганта в севообороте: сахарная свекла; картофель; овощи; садовые, ягодные культуры и виноградники; подсолнечник; соя и зернобобовые; злаковые зерновые культуры.

Горчица в качестве биофумиганта особенно интересна для производителей органической продукции. Конечно, важно соблюдать правила, которые приведены выше. Правильное измельчения растительного материала и его заделки в почву имеют первостепенное значение.

Хотя горчица является хорошим биофумигантом, она также имеет и другие преимущества, характерные для любой покровной культуры​:

  • хороший сидерат;
  • улучшает структуру почвы, увеличивает содержание гумуса и повышает почвенное плодородие;
  • предотвращает почвенную эрозию;
  • улучшает рециркуляцию питательных веществ в почве;
  • средство защиты от многих насекомых.
Интересно, что есть и другие культуры (а также их смеси), которые создают подобный эффект биофумигации - это такие культуры, как: гречиха, жемчужное просо, сорго-суданская трава, рапс, масличная редька, дайкон, руккола, смесь горчицы с дайконом и т.д. Такую культуру, как сахарная свекла, выращивать без биофумигации вообще проблематично из-за накопления в почве нематоды.
 
Горчицу можно использовать в современных системах земледелия (классических, No-till, Strip-till) не только как хорошую покровную культуру - зеленое удобрение, но и для биофумигации почвы, что существенно снижает затраты и значительно повышает доходность растениеводства.

О. Орлов, канд. с.-х. наук, Agricultural Consulting