Борьба с сорняками при выращивании Капуст

Культуры рода Капуста (Brassica sp.), особенно при пересадке, могут даже улучшать условия для появления сорняков, обеспечивая им защиту от экстремальных температур и иссушающего воздействия ветра. Это обеспечивает конкурентное преимущество для некоторых видов сорняков, способствуя раннему началу их роста.

Критические периоды

Существуют критические периоды роста, когда сорняки составляют конкуренцию культурам, и периоды, когда они не оказывают угнетающего действия на урожай (Nieto et al., 1968). Почвы, используемые для выращивания капуст, обычно содержат более 2000 жизнеспособных семян однолетних сорняков/м² (20 млн/га). Только небольшая часть из них прорастает в любой момент времени, но это все же может привести к тому, что популяции сорных растений в 100-300/м² будут конкурировать с культурой за ресурсы. Потери урожая варьируются в зависимости от характера преобладающих видов сорняков и стадии роста сельскохозяйственных культур, на которой они начинают конкурировать друг с другом за ресурсы. У пропашной яровой капусты (Brassica oleracea var. capitata), например, потери варьировали от 25 до 100% при плотности сорняков 100 растений/м². Масштабы потерь зависели от присутствующих видов сорняков и степени, в которой условия окружающей среды благоприятствовали культуре или её конкурентам (Робертс и др., 1976; Рохриг и Штуцель, 2001).

У капусты (Brassica oleracea var. capitata) продолжительность периода отсутствия сорняков, плотность сорняков и снижение освещения, вызванное конкурирующими сорняками, были важными факторами, влияющими на потерю урожая (Miller and Hopen, 1991). Поддержание растений свободными от конкуренции сорняков в течение первых 4 недель после посева имело решающее значение для получения урожая и качества. Например, критические периоды конкуренции сорняков в кочанной капусте (Brassica oleracea var. capitata), согласно Miller and Hopen (1991):

при 14 днях после всходов, свободных от сорняков (Abutilon theophrasti), урожайность составила 10,39 кг/м²;
при 6 днях — 10,19 кг/м²;
при 4 днях — 10,24 кг/м²;
при 2 днях — 3,16 кг/м²;
при 1 дне — 3,30 кг/м²;
при 0 дней — 0,86 кг/м².

Ресурсы, за которые конкурируют культура и сорняк, — это радиация, питательные вещества и вода. Скорость использования этих ресурсов зависит от структуры и характера роста сельскохозяйственных культур и взаимодействия с сорняками. Цветная капуста (Brassica oleracea var. botrytis), например, имеет относительно постоянный характер распределения ресурсов на всех стадиях вегетативного и репродуктивного роста и не реагирует на конкуренцию за радиацию значительным изменением распределения сухого вещества. Поскольку это относительно высокое растение, подверженное повреждениям от ветра и проливных дождей, ему требуется поддержка со стороны стебля соответствующего размера, который отвечает за устойчивость растения. Отсутствие боковых побегов и ветвей у цветной капусты свидетельствует, что размер листьев в первую очередь определяет боковое расширение растения.

Радиация является наиболее важным ресурсом, за который идёт конкуренция между капустными культурами и сорняками. Культуры обычно высаживают прямоугольными участками с большим интервалом, таким образом, экологически развиваясь как одиночные растения, а не как «закрытые» или рядные культуры.

Хорошее земледелие обеспечивает достаточное орошение и удобрения, чтобы вода и питательные вещества не ограничивали ни урожай, ни конкурирующие сорняки. Следовательно, пространственное развитие растений-конкурентов и их морфологическая адаптация к неблагоприятным условиям произрастания сильно влияют на распределение радиации в надземной части.

Рохриг и Штуцель (2001) изучали рост цветной капусты, посаженной весной и летом, при засорении сорняком марь белая (Chenopodium album). Очевидно, что этот сорняк оказал гораздо большее влияние на посевы, посеянные в конце сезона. Это связано с более высокими температурами и ускорением роста сорняков летом. Это способствует более интенсивному росту сорняков и увеличению способности затенять цветную капусту, тем самым снижая эффективность использования радиации в культуре. Когда этот сорняк рос с высокой плотностью, он существенно уменьшал общую сухую массу цветной капусты, индекс площади листа и диаметр «творога»; высота урожая уменьшилась в большей степени у позднелетних культур по сравнению с более ранними сортами.

При выращивании весенних и летних культур капусты прямым посевом или с использованием рассады, при условии, что сорняки эффективно удаляются за одну прополку, тогда конкуренция практически не оказывает негативного воздействия. Критический период для прополки посевов Brassica приходится на самые ранние стадии укоренения и по мере развития последующего роста. Надземная часть растений смыкается вскоре после прополки и предотвращает дальнейшую конкуренцию.

Культуры рода Капуста (Brassica sp.) демонстрируют значительное влияние ширины междурядья и обработки от сорняков на урожайность и качество. Урожайность имеет тенденцию повышаться по мере уменьшения междурядий до критических значений, а затем снижается. Удаление сорняков становится необходимым, когда после посадки или посева начинается конкуренция между отдельными культурными растениями и видами сорняков. При условии удаления сорняков до этого критического момента, как правило, путём однократной прополки (с использованием либо механических, либо гербицидных методов), можно предотвратить потери урожая и качества. Это требует использования гербицидов, применяемых до или после посева, или механических методов для устранения развивающихся сорняков. Период формирования посевов Brassica особенно важен для предотвращения развития конкуренции сорняков. Это связано с тем, что существует мало экологически приемлемых гербицидов, которые можно применять для укоренившихся посадок капустных культур.

Однократное тщательное механическое удаление сорняков обычно должно происходить через 2-3 недели после пересадки в зависимости от используемого междурядья. Конкуренция сорняков начинается быстрее при узких междурядьях по сравнению с более широкими.

Сорняки оказывают ограниченное воздействие на капустные культуры, выращиваемые в осенне-зимний период, при условии их удаления до возобновления активного роста растений весной. Те сорняки, которые остаются весной, составляют серьезную конкуренцию культуре, что приводит к уменьшению товарной капусты (Brassica oleracea var. capitata), снижению внутреннего качества кочана, уменьшению количества растений, образующих кочаны, а в очень тяжёлых случаях сорняки могут привести к гибели урожая (Лоусон, 1972).

Особенно успешными видами сорняков в северноевропейских (шотландских) исследованиях Лоусона были звездчатка средняя (Stellaria media), мятлик однолетний (Poa annua), пастушья сумка обыкновенная (Capsella bursa-pastoris) и горцы (Polygonum spp.). Основным фактором конкурентоспособности этих сорняков была способность быстро расти весной, опережая культуру и вызывая эффект затенения. Конкуренция сорняков была аналогична увеличению плотности посадки сельскохозяйственных культур до точки, когда плотность популяции капусты стала настолько высокой, что нормальное развитие было предотвращено. И наоборот, сравнение засеянных и неубранных участков показало, что культура может оказывать значительное конкурентное давление на рост и развитие сорняков, особенно там, где их способность к разрастанию была замедлена обработкой гербицидами.

Несколько практических исследований подчёркивают влияние выбора сорта, ширины междурядий и сроков посадки на конкуренцию сорняков с культурной капустой. Они существенно различаются в системах земледелия, использующих широкий диапазон интервалов между посевами, плотности популяции и методов посадки (прямой посев или рассадный способ).

Влияние типа сорняка

Морфологический профиль (тип) сорняка существенно влияет на его действие на рост и урожайность сельскохозяйственных культур. Для высокорослых сорняков, таких как марь белая (Chenopodium album), существует линейная зависимость между степенью снижения урожайности и количеством сорняков: всего 3 растения/м² было достаточно, чтобы вызвать статистически значимое снижение урожайности капусты (Brassica oleracea var. capitata). Низкорослые сорняки, такие как звездчатка средняя (Stellaria media), мятлик однолетний (Poa annua) и крапива двудомная (Urtica urens), вызвали меньшее снижение урожая капусты. Подробные исследования Rohrig и Stutzel (2001) демонстрируют влияние трёх уровней конкуренции сорняков на рост цветной капусты, что определяется изменениями сухого веса надземной части, индекса площади листьев, высоты и диаметра «творога».

Наличие или отсутствие культур, например капусты (Brassica oleracea var. capitata), обычно не влияет на относительную долю видов сорняков. Исключением является пастушья сумка (Capsella bursa-pastoris), которая при обработке гербицидом трифлуралином затем подавлялась культурой. Фрейман и др. (1992) изучали конкурентный эффект пастушьей сумки. Это один из самых распространённых и трудных для борьбы сорняков в посевах овощных культур, из-за его ботанического сходства с капустой. Следовательно, именно здесь применение гербицидов с наибольшей вероятностью нанесет вред растению культуры. Результаты показали, что внутрирядная конкуренция со стороны сорняка может быть снижена за счёт использования меньших расстояний в рядке. Более тесное внутрирядное расстояние обычно связано с использованием более широкого междурядного расстояния. Уменьшение расстояния между рядами уменьшило конкуренцию и облегчило культивацию из-за увеличения расстояния между рядами.

Звездчатка (Stellaria media) была основным сорняком, поражающим озимую капусту; сорняк способен пережить зимние морозы, а затем ускориться и начать быстрый рост весной, стать доминирующим видом сорняков и, в конечном итоге, затенить культуру (Лоусона, 1972). Обработка гербицидом пропахлором (2-хлор-N-изопропилацетанилид) замедляла способность Stellaria media вызывать конкуренцию. Сочетание этого с более ранним использованием трифлуралина контролировало этот сорняк и позволяло культуре доминировать.

Доминирование видов сорняков меняется в результате изменения систем земледелия, включая изменение спектра используемых гербицидов и других методов борьбы, а также в результате воздействия нескольких биологических факторов. Это то, что Лоусон назвал «постоянно движущейся мишенью для борьбы с сорняками» (Х. Лоусон).

В Калифорнии (США), например, культивируемый редис (Raphanus sativus) и дикая редька (Raphanus raphanistrum) завезены из Европы. Непрерывная межвидовая гибридизация с момента их прибытия в Америку превратила культурный редис в сорняк, а климатический ареал постоянно расширялся (Panetsos and Baker, 1986).

Исход конкуренции определяется временем появления всходов сорняков по сравнению с прорастанием культурной капусты и степенью, в которой условия окружающей среды на ранних стадиях роста благоприятны для любого из конкурентов. Трудности возникают, когда гербициды оказываются неэффективными против всего спектра видов сорняков, присутствующих в посевах. В этих условиях те сорняки, которые не контролируются, получают избирательное преимущество и становятся преобладающими, создавая популяции с сильными конкурентными преимуществами по сравнению с культурой. Они создают серьезные проблемы во время сбора урожая и могут служить резерватором для вредителей и патогенов. Они также возвращают в почву значительное количество жизнеспособных семян сорняков, вызывая обострение проблемы в последующие годы, особенно там, где возможности севооборота ограничены (Roberts et al., 1976).

Использование рассадного способа даёт культуре значительное преимущество в росте, так как она способна быстрее конкурировать со всходами сорняков. Надземная часть культуры быстро смыкается, подавляя дальнейший рост сорняков. Обычно это связано с использованием предпосадочного внесения в почву селективного гербицида, способного уничтожать прорастающие всходы сорняков. В этой стратегии есть недостаток, вызванный наличием в почвенной флоре крестоцветных сорняков, на которые не действуют такие селективные гербициды. Это приводит к всплеску роста сорняков, таких как пастушья сумка (Capsella bursa-pastoris), и семян падалицы культурных растений Brassica, таких, как масличный рапс (Brassica napus). Могут быть и другие самостоятельные сельскохозяйственные культуры, такие как картофель, которые в силу своего присутствия в виде устойчивых вегетативных клубней имеют преимущество в росте, даже когда конкурируют с пересаженными капустными.

Культурные практики

Системы обработки почвы

Эксперименты с яровой капустой (Brassica oleracea var. capitata), показали, что урожайность культур с нулевой обработкой почвы была меньше, чем урожайность культур с традиционной обработкой почвы при использовании тех же азотных удобрений и обработок (Кнавел, Херрон, 1981). Урожайность, полученная в системах без обработки почвы, была увеличена за счёт повышения плотности популяций растений и внесения дополнительного азота, но размер кочана оставался меньше, чем в обычных системах. Большой размер кочана, как правило, коррелирует с содержанием азота и кальция в листьях обёртки.

Использование систем без обработки почвы для капусты (Brassica oleracea var. capitata) экономически выгодно только там, где почва подвержена эрозии или засухе. Системы без обработки почвы обеспечивают большее появление сорняков по сравнению с традиционной обработкой почвы. Вероятно, это связано с повышенной гибелью семян сорняков и заглублением семян в результате применения почвообрабатывающих орудий. Обработка почвы на трёх разных глубинах значительно снижала появление сорняков (Egley and Williams, 1990) по сравнению с обычной обработкой. Однако последствия варьировались в зависимости от того, какой вид сорняков преобладал на конкретном поле.

Применение парования при отсутствии сельскохозяйственных культур позволяет использовать интенсивную неселективную борьбу с сорняками и может использоваться для уничтожения устойчивых видов растений, особенно многолетников, с которыми трудно бороться другими способами. Метод парования является формой севооборота и может использоваться для использования форм земледелия или гербицидного контроля, которые полностью уничтожают сорняки до посева конкретных культур капусты.

Смешанные и покровные культуры

Две системы, которые в течение многих лет составляли неотъемлемую часть «органического» подхода к выращиванию капусты, теперь привлекают внимание исследователей как потенциальные компоненты интегрированных стратегий растениеводства. Это системы промежуточных и покровных культур. Стимулом выбора систем промежуточных и покровных культур является то, что они не только контролируют конкуренцию сорняков, но и ограничивают воздействие некоторых вредителей на сельскохозяйственные культуры.

Исследования популяций тлей на брюссельской капусте (Brassica oleracea var. gemmifera) в 1970-х годах, например, показали, что наличие сорняков обеспечило эффективное средство сокращения размера популяций тли за счёт увеличения естественного хищничества (Smith, 1976a, b). Брюссельская капуста, выращенная в бессорной культуре, была более привлекательной для колонизации тлёй по сравнению с той, где сорняки оставались. Чистая прополка всходов создала идеальные условия для заселения тлёй, белокрылкой и некоторыми чешуекрылыми в отсутствие их естественных хищников. Эти вредители были привлечены к культурным растениям, поскольку они выделялись на голом фоне, обеспечиваемом свободной от сорняков почвой. В свою очередь заселение хищниками вредителей брюссельской капусты было связано с плотностью растений, высотой и контрастностью или окраской фона, что влияло на оптическую привлекательность культуры, и стимулировалось наличием растительного фона из некультурных растений. Различия в видовом составе сорной флоры повлияли на различную привлекательность культурных фонов для ряда хищников насекомых-вредителей.

Смешанные посадки

Растущая специализация и интенсификация сельскохозяйственных культур в развитых странах практически исключили использование севооборотов при выращивании капусты, что привело к нежелательным побочным эффектам, таким как уплотнение почвы, потеря её структуры и снижение содержания органических веществ (Nicholson and Wien, 1983).

Исследования показывают, что совмещение с рядами растений, предназначенных для улучшения почвы, помещённых между экономическими культурами, восстанавливает структуру почвы с минимальным вредным воздействием на эффективность товарной культуры. Совмещение культур до сих пор является обычной культурной практикой в тропических районах, но гораздо реже используется в регионах с умеренным климатом (Theunissen et al., 1995). Совмещение культур может быть частью стратегии ICM, способствующей экологически и экономически приемлемым формам устойчивого растениеводства. Благоприятные эффекты совмещения культур, в частности, включают подавление или задержку распространения популяции вредителей и колонизации сельскохозяйственных культур.

Совмещение культур может повлиять на морфологию и развитие крестоцветных. Например, кочаны капусты, взятые с участков между посевами, были меньше, но более компактны, что, в свою очередь, может повлиять на их чувствительность к нападению вредителей. Также предполагается, что стрессы, вызванные смешанной культурой, могут изменить физиологию культурных растений, сделав их менее привлекательными или питательными или даже более токсичными для вредителей.

Успешность совмещения культур повышается там, где химическое подавление «живой мульчи» предотвращает чрезмерную конкуренцию. Самыми многообещающими живыми мульчами были низкорослые и менее сильные газонные травы и клевер. Овсяница красная (Festuca rubra var. commutata), мятлик луговой (Poa pratensis) и клевер ползучий (Trifolium repens) не влияли на урожайность капусты.

Требуется некоторый компромисс между улучшением структуры почвы и ограничением конкуренции с капустой, когда рост живой мульчи не контролируется. В принципе, промежуточные покровные культуры могут быть выбраны в качестве дополнения к основной культуре в использовании ресурсов, прямо или косвенно препятствуя росту сорняков, тем самым подавляя сорняки, но не урожай (Barnes and Putnam, 1983; van der Meer, 1989). На практике, однако, успех был ограниченным, потому что междурядные культуры часто подавляют ни культуру, ни сорняки, либо подавляют и то, и другое. Рекомендуются два основных метода сравнения эффективности совмещения культур с монокультурой: аддитивный и замещающий форматы.

Преимущества от совмещения культур получаются там, где конкуренция между видами ограничена или когда один вид приносит пользу другому. Низкий уровень конкуренции имеет место, когда две или более сельскохозяйственных культур используют разные компоненты экосистемы или используют одни и те же компоненты по-разному, или используют альтернативные экологические ниши. Это принцип конкурентного производства определён Ван дер Меером (1989). Низкий уровень конкуренции может быть результатом разного времени перехвата ресурсов, уровня потребности в ресурсах, специфичности ключевых ресурсов и разной устойчивости к биотическим и абиотическим стрессам. Эти факторы могут взаимодействовать с плотностью компонентов системы совмещения культур.

До сих пор исследователям уделялось лишь ограниченное внимание влиянию плотности популяции на успешность совмещения культур. В исследованиях брокколи и цветной капусты, выращиваемых вместе и с другими культурами, такими как картофель и овёс, Santos et al. (2002) пришли к выводу, что успешные комбинации будут использовать такие факторы, как асинхронность периодов роста и созревания, а также различия в высоте и гибкости надземной части.

Стремясь использовать промежуточные культуры для выращивания пересаженной брокколи в штате Нью-Йорк, США, Брейнард и Беллиндер (2004) предполагают, что озимая рожь будет успешной при высокой плотности посева, в местах или в сезоны с низкими начальными температурами и в сочетании с другими средствами борьбы с сорняками. Таким образом, используются свойства C3 адаптации озимой ржи к холоду с требованиями к прорастанию 0-5 °C по сравнению с таковыми у амаранта Пауэлла (зелёная марь, Amaranthus powelli), который является видом C4, адаптированным к более тёплым средам, прорастающим при температуре 10-15 °C.

Покровные культуры

Овощеводы на северо-востоке США используют рожь в качестве зимней покровной культуры, но рожь не фиксирует азот. Она связывает азот после внесения в почву (Schonbeck et al., 1993). В качестве примера специальных исследований покровных культур влияние мохнатой вики, выращиваемой отдельно или в сочетании с рожью, на урожайность брокколи и капусты сравнивалось с выращиванием только ржи и контролем без покрова в четырёх местах в Новой Англии. Влияние применяемого азота оценивали на двух участках. Покровные культуры выращивали до цветения и либо заделывали, либо скашивали и оставляли на поверхности. Рассаду капусты пересаживали на участки, выращивали до зрелости и оценивали по урожайности, компонентам урожайности и внекорневым питательным веществам. Влажность почвы измеряли на двух участках и неорганический азот на одном участке.

Покровные культуры вики и вики с рожью постоянно давали более высокие урожаи брокколи и капусты, чем рожь отдельно или без покровной культуры. Измерения содержания азота в листьях показали, что вклад азота был основным фактором, влияющим на реакцию урожая, хотя покровные культуры иногда влияли на концентрацию других питательных веществ. Когда рожь использовалась отдельно, она снижала урожайность, вероятно, из-за связывания почвенного азота. В одном месте урожай брокколи резко реагировал на вносимый азот (112 кг/га в виде нитрата аммония) независимо от покровной культуры или системы управления.

Исследовались комбинации бобовых покровных культур (вигна, соя, бархатная фасоль (Mucuna pruriens)) и норма внесения азота, используемого для осеннего выращивания брокколи в прибрежной Южной Каролине, США (Harrison et al., 2004). Покровные культуры, как правило, давали более высокие и ранние урожаи брокколи по сравнению с необработанными участками. Другие бобовые покровные культуры, такие как красный клевер (Triflolium pratense), двухлетний донник (Melilotus spp.) и люцерна (Medicago sativa), вносят азот в почву, но исключают земли для выращивания капусты на 12 месяцев. Озимые однолетние бобовые, такие как мохнатая вика (Vicia villosa), клевер пунцовый (Trifolium incarnatum) и горох австрийский озимой полевой (Pisum sativum subsp. arvense), могут добавлять азот и органические вещества, не прерывая производство в течение всего сезона. Бобовые при выращивании с зерновыми злаками или другой травой (например, вика мохнатая с рожью) могут производить больше органических веществ, защищать почву и подавлять рост сорняков лучше, чем при выращивании отдельно.

Преимущества уменьшенной обработки почвы, связанной с покровными культурами

Традиционно покровные культуры заделывают в почву перед посадкой крестоцветных. Однако все чаще производители применяют системы нулевой обработки почвы для сохранения почвы и снижения затрат на топливо, технику и рабочую силу. Покровные культуры без обработки почвы снизили урожайность капусты в Оклахоме, США, но они также сдержали эрозию почвы и сократили количество необходимых обработок пестицидами. Такие культуры можно уничтожить с помощью опрыскивания гербицидами параквата или путём скашивания близко к земле после начала цветения.

Манипулирование конкуренцией со стороны покровной культуры

Урожайность яровой кочанной капусты (Brassica oleracea var. capitata) при непахотных культурах была ниже, чем при традиционной обработке почвы (Moore and Seward, 1986). Напротив, урожайность осенней капусты (Brassica oleracea var. capitata) увеличилась при использовании систем без обработки почвы. Различия в сроках посадки также влияют. Использование бобовых культур в системах без обработки почвы является логичным способом внесения азота. Вика мохнатая (Vicia villosa) является наиболее эффективной бобовой культурой в этом отношении, ежегодно добавляя 90-100 кг N/га.

Многие эксперименты не смогли смягчить последствия конкуренции между товарными и покровными культурами и, следовательно, обнаружили, что компонент роста урожая меньше при использовании живой мульчи по сравнению с голой почвой. Таким образом, биомасса цветной капусты (Brassica oleracea var. botrytis) была снижена на 62% при выращивании на живой мульче по сравнению с чистым выращиванием (Altieri et al., 1985).

Урожайность цветной и брюссельской капусты (Brassica oleracea var. gemmifera) снижалась на 42 и 61% соответственно при подсеве клевера белого (Dempster and Coaker, 1974; O’Donnell and Coaker, 1975). Эти авторы посадили брюссельскую капусту в заросшие насаждения белого клевера (T. repens) при различных уровнях почвенного покрова (25, 50, 75 и 100%), и урожайность снизилась на 38, 40, 56 и 81% соответственно.

По сравнению с капустой чистого выращивания (Brassica oleracea var. capitata) размер кочана был меньше в комбинациях с живой мульчей (Андоу и др., 1986). Однако при посеве капусты с клевером в каждом третьем ряду (укрытие 33 % от всей посевной площади) средний вес кочана был на 15 % выше по сравнению с участками без укрытия (Райан и соавт., 1980).

Часто предпринимались попытки использовать сниженные дозы гербицидов в качестве средства подавления покровных культур; или использование нехимического подавления, которое включало скашивание или частичную обработку покровной культуры. Было обнаружено, что когда покровную культуру белого клевера скашивали до высоты 15 см, то компоненты урожая брокколи (Brassica oleracea var. italica) были статистически эквивалентны между вариантами «без укрытия» и «живой мульчей».

Нехватка воды снижает основной (денежный) урожай сельскохозяйственных культур в системе живой мульчи, поэтому для компенсации этого дефицита необходимо дополнительное орошение. Количество воды, необходимое для получения определенного урожая капусты, увеличивалось, когда в систему добавляли пастбищный райграс в качестве живой мульчи (Graham and Crabtree, 1987). Механическое подавление райграса двукратным скашиванием за сезон не привело к повышению урожайности капусты. Использование гербицидов (флуазифоп-п-бутил; (R)-2[4-(5-трифторметил-2-пиридилокси)фенокси]пропановая кислота) снижало конкуренцию за воду, и при высоких нормах орошения урожайность капусты была аналогична урожайности при обычном орошении. Выращивание покровных культур основано на приемлемости способности покровной культуры подавлять рост сорняков и выдерживать возникающую в результате конкуренцию с основной товарной культурой.

Скашивание покровных культур считается особенно подходящим методом комплексного управления выращиванием капусты. Это связано с тем, что поля тщательно вспахиваются перед посевом или посадкой, а почва часто бывает влажной во время уборки урожая, что может включать использование механических или механизированных систем уборки урожая, таких как портальные системы, наносящие серьезный ущерб структуре почвы (Stivers-Young, 1998). Многие крестоцветные относительно неэффективно потребляют питательные вещества; нормы внесения удобрений часто превышают потребности сельскохозяйственных культур, а избыточные питательные вещества, особенно азот, теряются в результате вымывания и денитрификации.

Посевы капусты, как правило, возвращают в почву относительно мало органических веществ и оставляют мало остатков на поверхности, которые защищают почву от ветровой и водной эрозии.

Производители нуждаются в покровных культурах, которые имеют относительно короткий вегетационный период, накапливают азот и подавляют рост сорняков осенью, погибают зимой или легко уничтожаются гербицидами. Однако для эффективного и прибыльного выращивания Brassica важно, чтобы использование осенней покровной культуры не задерживало весеннюю культивацию и последующий посев или посадку. В умеренных широтах северо-востока США покровные культуры капусты, такие, как редька масличная (Raphanus sativus), белая и жёлтая горчица (Sinapis alba), хорошо подходят для осеннего посева в качестве покровных культур. Они быстро растут, накапливают значительное количество биомассы, истощают концентрацию неорганического азота в почве и подавляют рост сорняков.

Сельскохозяйственные крестоцветные, такие как масличный рапс (Brassica napus) или жёлтая горчица (Sinapis alba), были рекомендованы в качестве покровных культур для садовых крестоцветных, чтобы использовать эффект подавления сорняков их вторичными продуктами, такими как изотиоцианаты, ионные цианаты и эпинитрилы. Однако подавление сорняков может быть не более сильным, чем при использовании других методов (Харамото и Галландтом, 2005a, b).

Покровные культуры, как правило, уменьшают испарение воды из почвы и увеличивают инфильтрацию, что приводит к увеличению содержания влаги. Это может снизить температуру почвы и задержать рост крестоцветных в начале сезона. Если ранней весной происходит чрезмерное разрастание, то почвенная влага будет истощена. Был сделан вывод, что осеннюю капусту и брокколи можно эффективно выращивать в системах управления почвой без обработки. Вика мохнатая (Vicia villosa) и горох озимый австрийский (Pisum sativum subsp. arvense) являются более эффективными покровными культурами, чем рожь. Возможно, это происходит из-за того, что эти бобовые выделяют азот в результате минерализации.

В исследованиях по комплексному применению покровных культур и гербицидов рассадную капусту выращивали при обычной обработке почвы (100% обработки) и полосной обработке почвы (25% обработки и 75% остатков). Капуста (Brassica oleracea var. capitata) давала одинаковую массу кочана независимо от обработки почвы. Были протестированы следующие гербициды: пропанил, напропамид, оксифлуорфен и напропамид + оксифлуорфен (Hoyt et al., 1996).

Посев травяных и злаковых культур с капустой имеет тенденцию к снижению урожайности по сравнению с системами, использующими бобовые культуры или в которых искусственно вносится достаточное количество азота. Очень значительный отклик на урожайность был получен от брокколи в сочетании с покровными культурами, обработкой почвы и гербицидами. Применение вики и ржи дала более высокие урожаи, чем использование одной ржи или культуры без покрова. Положительный эффект смеси вики и ржи также был связан с более ранними сроками сбора урожая брокколи. Самая низкая урожайность оказалась без покровной культуры, без обработки почвы и без гербицида. Включение покровных культур, использование гербицидов и пропашные обработки ускорили созревание урожая брокколи.

Экология взаимодействия культур и вредителей при использовании промежуточных и покровных культур

Взаимодействие видов сорняков, типов сельскохозяйственных культур и присутствие насекомых-вредителей было обобщено Шеллхорном и Сорком (1997). Если сорняки ботанически тесно связаны с типом культуры, например, крестоцветные сорняки в посевах капусты, это будет стимулировать развитие специализированных насекомых, таких как блошки. Там, где флора представляет собой смесь ботанических типов, это снижает количество специализированных насекомых и поощряет более универсальных. Ботанически смешанная флора также поощряла появление естественных хищников-насекомых, таких, как кокцинеллиды, карабиды и стафилиниды; в свою очередь, это может быть причиной сокращения присутствия специализированных вредителей, таких как завозной капустный червь (маленькая белокочанная бабочка; Pieris rapae) и личинки ромбовидной листовёртки (Plutella xylostella).

Влияние почвопокровных мульч на урожайность и качество исследовалось Roberts and Cartwright (1991). Было показано, что рожь в качестве покровной культуры способствует увеличению доли товарных кочанов капусты на 5% и более чем в 2 раза снижает поражаемость гусеницами (Pieris rapae). Использование вики также снизило поражаемость гусеницами, но доля товарных кочанов уменьшилась на 5%.

В конкретном случае капусты мульча покровных культур влияет на насекомых, визуально или обонятельно мешая выбору растения-хозяина, тем самым уменьшая распространение вредителей, размножение и колонизацию культур капусты. Полезным насекомым, таким как жужелицы, благоприятствует сокращение обработки почвы. Был сделан вывод, что ржаная мульча, например, обеспечивает значительный уровень подавления сорняков на наиболее критических стадиях выращивания капусты и уменьшает популяции нескольких важных насекомых-вредителей. Однако эти улучшения происходят за счёт потерь урожая из-за трудностей в управлении посевами. Меньшие популяции ромбовидной огнёвки (Plutella xylostella), завозного капустного червя (малая капустная белая бабочка, Pieris rapae) и тли в мульче ржи, возможно, были связаны с гораздо меньшими размерами и меньшей массой кочанов культурных растений. Капуста, посаженная в ржаную мульчу и обработанная Bt-инсектицидом (Bacillus thuringiensis), имела самые низкие уровни повреждения насекомыми среди всех вариантов, но урожайность все же была меньше, чем при контроле. Основным ограничением урожайности при использовании ржаных остатков, вероятно, было первоначальное уплотнение почвы, а затем конкуренция с рожью и красным клевером. Уплотнение почвы было вызвано движением техники по влажной почве, необходимой для скашивания покровной культуры перед посадкой товарной культуры.

Капустная тля (Brevicoryne brassicae) является основным вредителем брокколи (Brassica oleracea var. italica); она колонизирует развивающиеся соцветия, делая их непригодными для продажи. Влияние живой мульчи на численность тли прямо пропорционально количеству присутствующей междурядной растительности; как показано в таблице, тля колонизирует более интенсивно растения, окруженные голой почвой, по сравнению с растениями, посаженными в растительность (A’Brook, 1964, 1968; Gonzales and Rawlins, 1968; Costello, 1994).

Таблица. Влияние живой мульчи и культуры на голой земле на плотность популяции^* насекомых в кочанной капусте (Brassica oleracea var. capitata).

Вредитель и стадия развития	Голая земля	Полевица побегоносная (Agrostis stolonifera)	Мятлик луговой (Poa pratensis)	Клевер ползучий (Trifolium repens)
Phyllotreta cruciferae (взрослые)	70,0 (4,3)	36,1 (7,7)	31,5 (5,4)	55,0 (7,7)
Pieris rapae (Яйца)	7,45 (1,45)	9,05 (2,16)	9,00 (1,14)	5,35 (1,59)
Pieris rapae (Личинка)	1,65 (0,45)	2,65 (0,17)	2,85 (0,35)	2,25 (0,43)
^* Плотность популяции = численность на растение; данные представляют собой среднее значение четырёх повторностей со стандартными ошибками в скобках.

Популяции блошек, как правило, ниже на капустных растениях в заросших местообитаниях по сравнению с монокультурами на голой земле. Возможно, это связано с их перемещением и поведением при поиске хозяина. Жуки-блошки чрезвычайно подвижны, и их способности находить хозяина мешают запахи растений, не являющиеся хозяином (Tahvanainen and Root, 1972). Листья растений, не являющихся хозяинами, могут препятствовать движению, что приводит к более быстрому уходу и более низкой скорости колонизации на участках с живой мульчей. Реакция тли Brevicoryne brassicae на смесь хозяина и нехозяина была даже более последовательной, чем у Phyllotreta crusiferae. По сравнению с монокультурами популяции тли были ниже в посевах капусты с сорняками в экспериментах как в США, так и в Великобритании.

Реакция Pieris rapae на смеси растений-хозяев и растений, не являющихся хозяевами, была различной в экспериментах как в США, так и в Великобритании.

Поисковое поведение Pieris rapae может иметь решающее значение, поскольку поведение Pieris rapae в откладке яиц чувствительно к размеру и развитию растения, содержанию воды в растении и дисперсии растений. Клевер ингибировал яйцекладку позднелетнего поколения Pieris rapae, но не влиял на яйцекладку среднелетнего поколения.

Капуста, выращенная в поликультурной системе (с Trifolium repens или Trifolium subterraneum в качестве покровных культур), показала существенно меньшую заражённость трипсами (Thrips tabaci) с более низкими физическими повреждениями урожая. Ограничение поражения капустной корневой мухой (Delia radicum) и гусеницами (в основном Mamestrabrassicae с меньшими популяциями Pieris rapae и Plutella xylostella и появлением Plusia gamma только в одном опыте) было весьма существенным. Показатели заражения кочанов капустной галлицей (Confarinia nasturtii) были низкими и равномерно распределялись в вариантах исследований. Ущерб от питания блошками (виды Phyllotreta) был низким и сконцентрирован на монокультурных участках.

Живая мульча конкурирует с растениями капусты за ресурсы в течение 2 недель после пересадки. Живая мульча сама по себе не могла контролировать популяции блошек ниже экономического порога. Обычно используемые в начале сезона химические обработки от блошек могут быть заменены использованием живой мульчи. Однако более низкая заражаемость насекомыми-вредителями может быть компенсирована снижением урожайности капусты из-за конкуренции между капустой и живой мульчей. Однако рынку могут потребоваться головки меньшего размера, и повышение качества, отмеченное при использовании белого (ползучего) клевера сорта Кент, может стать дополнительным стимулом для использования этих систем выращивания.

Совместное выращивание капусты и фасоли уменьшило откладку яиц корневой капостной мухой (Delia radicum и Delia floralis) на 29% по сравнению с монокультурой (Hofsvang, 1991). Также наблюдалось снижение яйцекладки при смешивании культур с «сорняками», где за два сезона было зафиксировано снижение количества яиц на 63 и 40% на одно растение капусты.

Таким образом, уменьшенная обработка почвы в сочетании с системами мульчирования покровных культур может сохранить полезных насекомых. Например, хищные осы гнездятся в земле, и обработка почвы мешает их размножению. Мульча покровных культур также может уменьшить распространение вредителей, размножение и колонизацию растений-хозяев. Растительные соединения, выделяемые остатками покровных культур, могут влиять на растение-хозяина, на яйцекладку и кормление личинок. Мульча из покровных культур может визуально или обонятельно сбивать вредителей с толку, уменьшая колонизацию на капустный культурах. Важными визуальными сигналами для насекомых являются цвет листьев, площадь и визуальное присутствие хозяев. На зелёных и жёлтых моделях было обнаружено в два раза больше яиц капустной мухи, чем на красных или синих. Количество посадок капустной мухи увеличивалось линейно с увеличением площади листа растения-хозяина. Алмазный мотылёк или листовёртка (Diamond back moth) предпочитает откладывать яйца на тёмно-зелёных хозяевах.

Обработка почвы оказала значительное влияние на заражаемость капустной личинкой и алмазной листовёрткой. Большее количество обоих вредителей было связано с обработкой почвы по сравнению с отсутствием обработки почвы. Однако рожь или мохнатая вика могут снизить урожайность капусты. Остатки ржи имеют высокое отношение углерода к азоту, и их разложение может иммобилизовать почвенный азот, тем самым снижая урожайность капусты.

В нескольких исследованиях некоторые свойства почвы были улучшены за счёт покровных культур, а популяции сорняков и насекомых-вредителей сократились, но урожайность также снизилась. Снижение урожайности могло быть вызвано иммобилизацией почвенного азота, более низкими температурами почвы или аллелопатией. Полосная обработка почвы, при которой обрабатывается ряд, где посеяны капустные культуры, оставляя нетронутыми остатки между рядами культур, может компенсировать снижение урожайности капустных культур, сочетая при этом преимущества как традиционной обработки почвы, так и систем мульчирования покровных культур, как это было определено Mangan et al. (1995).

Химическая борьба с сорняками

Вероятно, наиболее широко используемым селективным гербицидом для капустных культур является трифлуралин. Неселективные гербициды, такие как глифосат и паракват используются для уничтожения сорняков, которые прорастают перед посевом или пересадкой товарной культуры. Эти два химических вещества инактивируются при контакте с почвой.

Хорошо зарекомендовавшие себя довсходовые гербициды для борьбы с однолетними сорняками в культурах капусты в Великобритании включают трифлуралин и пропахлор. Ни один из них не уничтожает все виды сорняков, обычно присутствующих в этих культурах, поэтому их спектры активности в значительной степени дополняют друг друга, и их можно применять в комбинации (Робертс и Бонд, 1975). Первоначально это включало две операции, потому что трифлуралин необходимо внести в почву перед посевом или пересадкой, а пропахлор рекомендуется наносить на поверхность почвы после посева. В попытках избежать такого уровня сложности управления культурами в экспериментах изучались эффекты комбинированного применения. Трифлуралин можно применять в виде гранулированного состава в количестве от 0,56 до 1,12 кг/га, а пропахлор в виде смачивающегося порошка в количестве от 2,18 до 4,37 кг/га. Внесение смесей и внесение пропахлора в почву мало повлияло на эффективность пропахлора, и урожайность капусты существенно не пострадала. Включение обоих химических веществ в комбинированное применение с использованием гранулированных составов, по-видимому, является ещё одной рентабельной стратегией. Может возникнуть необходимость увеличить мощность дозы пропахлора, чтобы компенсировать эффекты включения.

Существует очень мало рекомендуемых послевсходовых селективных гербицидов, которые можно безопасно использовать на культурной капусте. Как правило, производители пытаются обеспечить выращивание культур либо из семян, либо рассадным способом без конкуренции со стороны сорняков. Впоследствии культуры обычно растут достаточно быстро и закрывают своей надземной частью появляющиеся сорняки.

Борьба с сорняками на семенных посевах

Конкуренция сорняков может резко снизить урожай семян капусты более чем на 50% (Аль-Хатиб и Либби, 1992; Аль-Хатиб и др., 1995). Наличие сорняков при уборке семян увеличивает механическое повреждение семян капусты и снижает урожайность; сорняки также снижают качество семян, мешая процессам обработки. Сорняки, такие как подмаренник цепкий (или cleavers) (Galium aparine) и дикая горчица (Brassica kaber) имеют такой же размер, что и семена капусты, что затрудняет разделение во время операций по очистке. Семена сельскохозяйственных культур, заражённые сорняками, будут отклонены во время тестирования и сертификации семян в соответствии с требованиями Международной ассоциации по тестированию семян (ISTA) и национальными и международными законодательными актами.

Борьба с сорняками в семенных культурах затруднена из-за продолжительности вегетационного периода. Цикл производства семян составляет не менее 12 месяцев, а по некоторым культурам даже дольше. Для борьбы со злаковыми сорняками доступны гербициды (сетоксидим и флуазифлоп), но борьба с широколиственными сорняками ограничена отсутствием эффективных зарегистрированных химикатов.

Трифлуалин, оксифлуорфен, кломазон, напропамид, клопиралид и пиридат использовались для борьбы с широколиственными сорняками как в семенных культурах, так и в капусте, выращенной для переработки в квашеную капусту.

Прекращение применения нитрофена в 1980 г. затруднило борьбу с широколиственными сорняками на всех посевах капусты (Bhowmik and McGlew, 1986). Оксифлуорфен обеспечивает хороший или превосходный контроль для брокколи (Brassica oleracea var. italica), брюссельской капустой (Brassica oleracea var. gemmifera), цветной капустой (Brassica oleracea var. botrytis) и белокочанной капустой (Brassica oleracea var. capitata), выращиваемыми на семена. В нескольких отчётах указывается различная степень устойчивости культур, особенно при применении жидких составов после пересадки.

Обработка оксифлуорфеном при пересадке отдельно или с последующим послевсходовым гербицидом для злаков может быть безопасной при нормах, которые обеспечивают хороший контроль над сорняками без какого-либо вредного воздействия на урожайность и качество семян капусты. Рекомендуемая норма оксифлуорфена для приемлемой борьбы с сорняками составляет 0,43 кг/га. Безопасное использование оксифлуорфена в дозе 0,43 кг/га в качестве обработки после пересадки при выращивании капусты увеличило бы выбор гербицидов для борьбы с широколиственными сорняками.

Литература

Dixon, Geoffrey R. Vegetable brassicas and related crucifers. Centre for Horticulture and Landscape, School of Biological Sciences, University of Reading, UK.. 2006