Тенденции органической пшеницы: селекция на длинностебельность и посадка на клеверном дерне

Тенденции органической пшеницы: селекция на длинностебельность и посадка на клеверном дерне

Урожайность пшеницы в органическом производстве значительно ниже, чем в традиционных системах земледелия, и органические фермеры борются как за урожайность, так и качество, требуемое мельниками и пекарями. Британские ученые не остаются в стороне от органического пшеничного вопроса

В пользу селекции органической пшеницы на длинностебельность и азотфиксирующего клевера исследователи из нескольких научных организаций Великобритании в сотрудничестве с коллегами из Австралии и Норвегии высказали мнение в статье, опубликованной в журнале Agronomy 2022 на портале MDPI.

«Хотя сообщалось, что органические злаки и продукты из них имеют высокие питательные свойства, в ряде исследований показано, что что как урожайность зерна, так и содержание белка в системах органического производства пшеницы на 20-40% ниже, чем те, которые достигаются в традиционных системах интенсивного земледелия, - пишут авторы. - Считается, что это частично связано с (i) недостаточным поступлением азота (N) из режимов внесения удобрений, используемых органическими фермерами; (ii) менее эффективными методами защиты растений (особенно от септориоза и сорняков); (iii) плохой адаптацией современных короткостебельных сортов пшеницы, выведенных для интенсивного АПК, к условиям органического земледелия.

Положительная корреляция между длиной стебля и содержанием белка в зерне пшеницы уже давно признана в континентальной Европе (например, сорта пшеницы с высоким хлебопекарным качеством/белком в немецком списке сортов представляют собой длинностебельные сорта), но их более высокий риск полегания в интенсивном земледелии привел к отказу со стороны традиционных фермеров.

Между тем, в органических системах риск полегания значительно меньше. Таким образом, одной из стратегий увеличения содержания белка в органической пшенице могла бы быть программа селекции длинностебельных сортов под цели органик.

Затем, выращивание пшеницы сразу после азотфиксирующих зерновых или кормовых бобовых культур в севообороте может значительно повысить обеспеченность азотом основной культуры в органическом производстве.

Поэтому многолетние травяно-клеверные насаждения широко используются как в органических пахотных севооборотах в Северной Европе как для подавления сорняков, так и для повышения уровня азота в почве.

Посевы сидеральных удобрений обрабатываются путем многократной обрезки и мульчирования (оставляя срезанный растительный материал для разложения на поверхности почвы) для улучшения доступности азота.

Однако эта практика приводит к потере до 40% азота в виде газообразных выбросов в летние месяцы. Например, в то время как потери газообразного азота из травы клевера после удаления урожая сена составляли от 1,3 до 4,7 кг N/га, было обнаружено, что потери в 8 раз выше, когда клевер был срезан и мульчирован.

Инокуляция ризобиями бобовых культур – известный метод увеличения N-фиксации, но он не применяется широко. Это в основном связано с тем, что органические фермеры не считают метод экономически выгодным, поскольку в органически обрабатываемых почвах имеется достаточное количество естественного инокулята Rhizobium для быстрого образования корневых клубеньков, фиксирующих азот.

Тем не менее, эта гипотеза не была проверена в условиях Северной Европы, и использование инокулята Rhizobium все еще может быть полезным, особенно (i) когда фермы переходят на органическое управление и впервые закладывают травяные/бобовые насаждения во время перехода, (ii) на поле, где бобовые, принадлежащие к одной и той же группе перекрестной инокуляции, не выращивались более 5 лет; (iii) при закладке посевов в неблагоприятных погодных условиях для колонизации Rhizobium из почвы.

Здесь мы сообщаем о результатах 3-летнего пилотного исследования в Великобритании на четырех полях площадью 6 га, в котором изучался потенциал повышения урожайности зерна, а также параметры качества (например, уровень белка в зерне и удельный вес) и выбранные параметры питания (изомеры токоферола и токотриенола) с помощью (i) изменения в уходе за посевами клевера, выращиваемыми раньше пшеницы (Rhizobium-инокуляция семян, внесение компоста из зеленых отходов в дерн клевера); (ii) использование новых сортов, выведенных как в Великобритании, так и в континентальной Европе.

Сорта озимой пшеницы, включенные в пилотное исследование, представляли собой сорта более длинностебельные из швейцарских/немецких программ селекции, ориентированных на органическое земледелие, и короткостебельные сорта яровой пшеницы для интенсивного АПК.

Для инокуляции 2 кг коммерческого продукта Rhizobium (Becker-Underwood) применяли к 120 кг семян клевера. Инокулят поставлялся в виде мелкоизмельченного материала-носителя на основе торфа и смешивался вручную с семенами в соответствии с рекомендациями производителя.

Каждый основной участок был разделен на 2 подучастка площадью от 1,4 до 1,7 га, один из которых не получал никаких материалов, а на другой вносили 15 т/га компоста из зеленых отходов с высоким содержанием C:N (поставляется COMVERT Ltd., Великобритания).

Поскольку эксперимент был заложен 26 марта 2003 года, все участки были покрыты в конце мая/начале июня и снова 28–29 августа 2003 г., а биомасса была оставлена ​​на земле в качестве мульчи. Компост из зеленых отходов (GWC) вносили на каждую половину участка сразу после каждой посадки клевера.

Результаты показывают, что использование добавки компоста к предшествующим клеверным дернам значительно повысило уровень белка в зерне трех сортов озимой пшеницы со значительной прибавкой урожайности в сортах озимой пшеницы Поллукс и Грейна.

Обработка компостом для четырех сортов яровой пшеницы изменений не принесла и неясно, почему так произошло.

Дисперсионный анализ выявил лучшую приживаемость клевера с инокуляцией семян ризобиями (количество растений/м 2), большее количество корневых азотфиксирующих клубеньков, превышающих средней размер, в то время как доля активных клубеньков была одинаковой на участках с клевером, засеянных инокулированными и не инокулированными семенами.

Что касается профилей изомеров токоферола и токотриенола, результаты по органическим пшеницам следующие: у Грейны были самые высокие концентрации β-токоферола и самые низкие концентрации β-токотриенола, у Поллукса - самые высокие концентрации α-токоферола и самые низкие концентрации β-токоферола, у Венги были самые высокие концентрации α-токотриенола и β-токотриенола и самая низкая концентрация β-токоферола.

Известные роли токоферолов включают снижение окислительного стресса, поддержание стабильности мембраны и внутриклеточной передачи сигналов, а также считается, что они участвуют в циклическом транспорте электронов вокруг фотосистемы II.

Результаты показывают: выбор длинностебельных сортов потенциально может повысить урожайность зерна и/или позволить органическим фермерам надежно достичь хлебопекарного или мукомольного качества при условии, что посевы органической пшеницы идут сразу после посева клевера».

По статье группы авторов (Эндрю Уилкинсон, Джон Н. Уилкинсон, Питер Шоттон, Мик Эйр, Гюльтакин Гасаналиева, Пол Билсборроу, Карло Лейферт, Леонидас Ремпелос), опубликованной на портале www.mdpi.com.