Культуры рода Капуста (Brassica), 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 Brassica, 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 (B. 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 ее конкурентам (Робертс и др., 1976; Рохриг и Штуцель, 2001 ).
Для овощных культур концепция «критических периодов» очень развита, чтобы указать периоды, в течение которых любая конкуренция со стороны сорняков приведет к необратимой потере урожая. «Критический период» конкуренции сорняков определяется как «минимальное время, в течение которого сорняки необходимо подавлять, чтобы предотвратить потерю урожая». У таких критических периодов есть два отдельных компонента:
- время, когда урожай должен быть свободен от сорняков после посева или посадки, чтобы появляющиеся сорняки не снижали урожай;
- последующее время, когда сорняки, появляющиеся в посевах, могут оставаться до того, как они начнут мешать росту и продуктивности посевов.
Эти факторы определяют оптимальное время для удаления сорняков, чтобы предотвратить потерю урожая, а не остановить острую конкуренцию. Использование этой концепции ограничено сроками культивации и другими мерами и продиктовано устойчивостью культур и стадиями, восприимчивыми к росту сорняков. Критический период варьируется в зависимости от типа и сорта культуры, местоположения, спектра видов сорняков и их плотности в любой конкретный сезон (Weaver, 1984). У капусты (B. 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, сободных 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.
Концепция критических периодов может быть подвергнута критике за то, что она не учитывает влияние всего комплекса экологических и агрономических факторов, относящихся к конкретному участку. Эти имитационные модели конкуренции, как правило, представляют собой эмпирические регрессионные модели, основанные на одном или нескольких параметрах, таких как плотность сорняков, относительная площадь листьев или относительное время появления сорняков. Эти параметры сильно различаются между участками и сезонами. В таких моделях также часто отсутствуют физиологические значения, зависящие от взаимодействия культуры и окружающих ее сорняков, конкурирующих за ресурсы. Эта конкуренция ориентирована на процесс и определяется как распределение ограничивающих рост факторов между видами в растительном покрове и эффективность, с которой каждый вид использует ресурсы для роста (Spitters, 1990).
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 (B. 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 о том, что размер листьев в первую очередь определяет боковое расширение растения.
Радиация является наиболее важным ресурсом, за который идет конкуренция между культурами Brassica и сорняками. Культуры обычно высаживают прямоугольными участками с большим интервалом, таким образом, экологически развиваясь как одиночные растения, а не как «закрытые» или рядные навесы.
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 пологе.
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 Brassica 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 Капусты (Brassica), однако, 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, путем 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 культур Brassica.
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 культуры Brassica, 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 (B. oleracea var. capitata), снижению внутреннего качества кочана, уменьшению количества растений, образующих кочаны, а в очень тяжелых случаях сорняки могут привести к гибели урожая (Лоусон, 1972).
Особенно успешными видами сорняков в северноевропейских (шотландских) исследованиях Лоусона были звездчатка (Stellaria media), мятлик однолетний (Poa annua), пастушья сумка (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.
Решение о том, является ли борьба с сорняками экономически целесообразной, зависит от анализа затрат и выгод. Это указывает на то, что при данном уровне засорения сорняками урожайность и/или качество урожая могут быть повреждены, если сорняки останутся неконтролируемыми. Модели конкуренции сорняков и культур являются неотъемлемой частью как краткосрочного, так и долгосрочного планирования управления культурами.
Наиболее предпочтительной моделью, описывающей взаимосвязь между засоренностью сорняками и потерей урожая, является прямоугольная гиперболическая кривая (Cousens, 1985) (рис.).
Во многих дискуссиях о взаимосвязи между урожайностью и плотностью сорняков использовались либо сигмоидальные, либо квазисигмоидальные модели, означающие, что существует пороговая плотность сорняков, ниже которой потери урожая отсутствуют. В этом соотношении практически отсутствует конкуренция между сорняком и культурой при низкой плотности сорняков, несмотря на максимальный размер растения. При этом игнорируется тот факт, что конкурентоспособность каждого отдельного сорняка достигает наибольшего значения, когда оно достигает максимального размера и использует питательные и водные ресурсы почвы. Поддержка использования сигмоидальной зависимости основана на наблюдении, что при очень низкой плотности сорняков трудно продемонстрировать статистически значимое снижение урожайности таких культур, как зерновые. Однако в таких овощах, как капуста, потери могут быть связаны с ухудшением качества продукта, которое трудно количественно определить с помощью полевых экспериментов. Кроме того, экспериментальные планы часто не в состоянии обнаружить различия в урожайности, ожидаемые при низкой плотности сорняков; это не означает, что таких различий не существует и, особенно для овощных культур Brassica, косвенно влияет на их рентабельность.
Гиперболическая модель связи между плотностью сорняков и потерей урожая показывает, однако, что везде, где сорняки присутствуют в урожая будет конкуренция за ресурсы, такие как питательные вещества и вода. Это происходит даже тогда, когда эффект затенения очень ограничен или отсутствует, уменьшая количество света, доступного культурным растениям. Гиперболическая модель предполагает, что сорняки распределяются случайным образом по отношению к культурным растениям. Следовательно, по мере увеличения плотности сорняков среднее расстояние от сорняков до культурных растений остается постоянным.
Несколько практических исследований подчеркивают влияние выбора сорта, ширины междурядий и сроков посадки на конкуренцию сорняков с посевами Brassica. Они существенно различаются в системах земледелия, использующих широкий диапазон интервалов между посевами, плотности популяции и методов посадки (прямой посев или рассадный способ). Эффективная борьба с сорняками имеет важное значение из-за высокой внутренней ценности продуктов, ограниченной доступности гербицидов и высокой стоимости рабочей силы.
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 (C. album), существует линейная зависимость между степенью снижения урожайности и количеством сорняков: всего 3 растения/м2 было достаточно, чтобы вызвать статистически значимое снижение урожайности капусты (B. oleracea var. capitata). Низкорослые сорняки, такие как S. media (мокрица), Poa annua (мятлик однолетний) и Urtica urens (крапива), вызвали меньшее снижение урожая капусты. Подробные исследования Rohrig и Stutzel (2001) демонстрируют влияние трех уровней конкуренции сорняков на рост цветной капусты, что определяется изменениями сухого веса надземной части, индекса площади листьев, высоты и диаметра «творога».
Наличие или отсутствие Brassica, например капусты (B. oleracea var. capitata), обычно не влияет на относительную долю видов сорняков. Исключением, по-видимому, является пастушья сумка (C. bursa-pastoris), которая при обработке гербицидом трифлуралином затем подавлялась культурой. Фрейман и др. (1992) изучали конкурентный эффект пастушьей сумки. Это один из самых распространенных 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 счет 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 (S. media) была основным сорняком, поражающим озимую капусту в исследованиях Лоусона (1972); сорняк способен пережить зимние морозы, а затем ускориться и начать быстрый рост весной, стать доминирующим видом сорняков и, в конечном итоге, затенить культуру. Обработка гербицидом пропахлором (2-хлор-N-изопропилацетанилид) замедляла способность S. 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 (R. sativus) и сорняк (R. raphanistrum, т.е. дикая редька) 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 резервуаром 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 дает культуре значительное преимущество в росте, так как она способна быстрее конкурировать со всходами сорняков. Полог 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 (C. bursa-pastoris), и семян падалицы культурных растений Brassica, таких как масличный рапс (B. 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.
Конкуренция за питательные вещества
Начинают изучаться анатомические и физиологические различия между видами сельскохозяйственных культур и даже между сортами сельскохозяйственных культур, влияющие на их конкурентоспособность по отношению к сорнякам. То же самое относится и к способности сорняков конкурировать друг с другом за ресурсы. Эти взаимодействия потенциально предлагают средства, с помощью которых можно манипулировать отношениями культур и сорняков в пользу первых за счет их соответствующих потребностей в питании. Это связано с тем, что сельскохозяйственные культуры и сорняки могут конкурировать за питательные ресурсы с разной степенью эффективности. Например, капустные культуры лучше конкурируют за питательные вещества почвы, чем многие другие полевые овощи. В свою очередь известно, что растения капусты оказывают значительное влияние на рост различных агрессивных видов сорняков, таких как марь белая (C. album) и в меньшей степени крестовник обыкновенный (Senecio vulgaris).
Присутствие культурного растения заметно снижало массу семян, продуцируемых C. album (Qasem, Hill, 1993). Таким образом, целью будущих программ селекции растений может быть разработка культурных сортов, достаточно сильных для того, чтобы вытеснить сорняки из-за их повышенной эффективности использования питательных веществ и воды из почвы.
Управление сорняками
Интегрированное управление посевами (ICM) выявляет проблемы, связанные с сорняками, посредством регулярных осмотров посевов (так называемое «выгуливание посевов»). В свою очередь, это сочетается с профилактическими, культурными, механическими, биологическими и химическими методами борьбы для решения проблемы. Интегрированные методы позволяют не полагаться исключительно на один инструмент управления и помогают снизить потребность в химической борьбе с сорняками, комбинируя ряд подходов к прибыльности, производя товарный продукт и сводя к минимуму вред для окружающей среды.
Борьба с сорняками является важным аспектом комплексного земледелия и иллюстрирует многие характеристики и проблемы, также связанные с борьбой с вредителями и патогенами. «Выгуливание посевов» — не более чем применение старой китайской поговорки о том, что «лучший навоз — это сапог фермера». Другими словами, пристальное и постоянное внимание к урожаю обеспечивает наилучшие результаты. Обход посевов требует регулярного посещения полей, взятия образцов, в которых определяется и регистрируется количество сорняков с квадратны участков, их различные виды и местонахождение в посевах. Особое внимание уделяется выявлению доминирующих видов, а также встречаемости редких и многолетних сорняков, которые могут представлять особую проблему как для текущих, так и для будущих культур. Важным аспектом интегрированного управления является то, что проблемы, которые могут повлиять на будущие культуры в севообороте, выявляются как можно раньше, предпочтительно до того, как эта культура будет выращена. Дифференциация видов сорняков по их жизненному циклу является важным аспектом и ключевым элементом, повышающим эффективность интегрированной борьбы.
Эфемерные и однолетние сорняки размножаются в основном семенами, и, следовательно, меры контроля в животноводстве направлены на предотвращение их распространения. Многие однолетние сорняки культур Brassica имеют периодичность появления и прорастания в ответ на определенные сигналы окружающей среды. Стратегии культивации можно изменить, например, для создания «черствых грядок», когда сорняки стимулируются к прорастанию, а затем уничтожаются последующей обработкой почвы перед посевом или пересадкой культуры Brassica.
Многолетние растения размножаются как половым путем семенами, так и бесполым путем с помощью вегетативных органов, таких как корневища и побеги, которые могут быть сломаны и распространены при несвоевременной обработке почвы, что способствует распространению и дальнейшему размножению популяции сорняков. Большинство многолетних сорняков, как правило, встречаются очагами и неоднородно распределены в пределах поля. Картирование местоположения этих концентраций позволяет нацелить меры контроля на проблемные зоны.
Это более эффективная система контроля и позволяет экономить используемые ресурсы. Ведение записей о популяциях сорняков в течение нескольких лет позволяет понять, как виды сорняков распространяются на полях, и их реакцию на меры борьбы. Важным аспектом ICM является предотвращение распространения сорняков на посевные площади. Сорняки могут быть занесены на новые участки с помощью оборудования для выращивания. Очистка оборудования перед перемещением между полями является важным первым шагом к предотвращению проникновения новых видов.
Животные могут распространять сорняки, прикрепляясь семенами к шерсти или копытам, а также через навоз. Сорняки также распространяются в средах для размножения, таких как торфяной мох или измельченная кора, используемые для производства рассады, а также в воде для орошения. Новое заражение видами сорняков следует удалять с помощью химической точечной обработки, пока колонии малы, а не ждать, пока разовьется более масштабная проблема, прежде чем принимать меры по исправлению положения. Влияние глобального изменения климата побуждает растения перемещаться в ранее неколонизированные регионы, и из-за отсутствия хищников они становятся очень успешными сорняками, которые чрезвычайно трудно искоренить.
Эффективные культурные практики
Культурные методы борьбы с сорняками направлены на оптимизацию сроков посева или посадки, нормы высева или плотности посадки, схемы расположения, плодородия почвы, методов орошения и выбора сортов для достижения быстрого роста сельскохозяйственных культур, способного превзойти сорняки в борьбе за ресурсы. Цель должна состоять в том, чтобы обеспечить либо то, чтобы культурные растения взошли первыми, либо то, что пересаженные растения могут укорениться раньше развития сорняков и закрыть их своей надземной частью.
Изменение геометрии посевов может радикально повлиять на способность растениевода бороться с сорняками. Таким образом, семена или рассаду следует помещать на одинаковую глубину, чтобы обеспечить равномерный рост культуры. Использование высокой плотности посева и узких междурядий гарантирует, что растительный покров скроется максимально быстро.
Этому может способствовать использование покровных культур, которые увеличивают накопление единиц почвенного тепла и, следовательно, способствуют более быстрому росту корней и побегов. Комплексное управление требует, чтобы такие ресурсы, как питательные вещества и вода, применялись равномерно, обеспечивая равномерный рост без развития стресса в культуре. Точно так же следует свести к минимуму биотические стрессы, вызываемые вредителями и патогенами. Сильные здоровые культуры обладают большей конкурентоспособностью по отношению к сорнякам, чем культуры, подвергшиеся стрессу.
Системы обработки почвы
Системы без обработки почвы – это средство управления удалением пожнивных остатков с минимальной обработкой почвы (Унгер и МакКалла, 1980). Синонимы этого подхода включают консервирующую обработку почвы, прямой посев, экологический пар, ограниченную обработку почвы, минимальную обработку почвы, беспахотную обработку почвы, уменьшенную обработку почвы и мульчирование стерни. Процесс напоминает использование органической мульчи.
Цели:
- постоянное оставление достаточного количества растительных остатков на поверхности почвы для уменьшения ветровой и водной эрозии;
- сокращение потребления энергии;
- сохранение почвы и воды.
Влияние этой формы земледелия на урожайность варьируется в зависимости от региона, в котором практикуется беспахотная обработка почвы. Там, где есть тяжелые почвы, влажный климат и более холодные регионы, урожайность может снижаться из-за следующего:
- отсутствие знаний и/или оборудования для управления системой;
- более холодные, влажные и менее аэрируемые почвы;
- проблемы с сорняками, насекомыми и патогенами;
- более низкая доступность азота, например, более низкое производство нитратов;
- изменение микробного статуса почвы;
- производство фитотоксических веществ.
Для сравнения, системы обработки почвы помогают бороться с сорняками за счет:
- уничтожение появляющихся всходов сорняков;
- заделка семян сорняков и задержка роста многолетних сорняков;
- оставления неровной поверхности, препятствующей прорастанию семян сорняков;
- обеспечение достаточного количества рыхлой почвы на поверхности, чтобы обеспечить эффективную дальнейшую культивацию;
- оставляя чистую однородную поверхность для последующего эффективного воздействия гербицидами;
- внесение гербицидов там, где они необходимы.
Поскольку воздействие обработки почвы зависит от типа почвы, степень борьбы с сорняками также будет меняться.
Эксперименты с яровой капустой (B.oleracea var. capitata), проведенные Кнавелем и Херроном (1981), 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. Урожайность, полученная в системах без обработки почвы, была увеличена за счет 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 обертки.
Использование систем без обработки почвы для капусты (B. 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 трех 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 Brassica.
Воздействие почвообрабатывающих орудий
Вертикальные градиенты микроклимата почвы, такие как доступность воды, температура и свет, возникают в поле (Heydecker, 1973; Fenner, 1985), так что одним из основных факторов, влияющих на успех прорастания и появления всходов сорняков, является положение семян в почвенном профиле. Чанселлор (1982) определил, что семена сорняков имеют механизмы, которые реагируют на эти градиенты, тем самым предотвращая прорастание на глубине, с которой проростки не могут достичь поверхности почвы. Такие механизмы, как потребность в свете для стимуляции прорастания Matricaria recutita гарантируют, что прорастание происходит только близко к поверхности почвы. Каждый вид сорняков имеет характерную реакцию появления всходов на глубину залегания. Распределение семян сорняков в почвенных банках пространственно неоднородно как по горизонтали, так и по вертикали. Основным средством перемещения семян в почве являются сами орудия обработки. Как следствие, методы возделывания могут привести к характерному вертикальному распределению семян в профиле почвы. Хотя это распределение может быть исследовано в ходе контролируемых лабораторных испытаний, чтобы установить спектр семян сорняков в почвенном профиле, мало данных, позволяющих определить, каким образом эти семена изначально помещаются в определенные сектора профиля.
Эксперименты показали, что лопатчатая и ротационная обработка способствуют распространению семян сорняков по всему профилю почвы. Пружинные зубья и дисковые культиваторы (лущильники) концентрируют семена сорняков в верхних 6 см почвы (рис.).
Боронование сорняков до и после появления всходов Brassica значительно снижает потребность в гербицидах. Поощрение использования борон требует сведения к минимуму количества обработок (в настоящее время может потребоваться до восьми проходов за одну операцию по прополке) и уменьшения зависимости от благоприятных погодных условий при обработке почвы и уничтожении сорняков. Боронование преимущественно уничтожает или подавляет мелкие сорняки на ранних стадиях их роста. Относительно меньшая доля сорняков (до 25%) выкорчевывается.
Большинство сорняков просто присыпаются рыхлым слоем почвы. По мере взросления сорные растения становятся выше и менее гибкими и, следовательно, более устойчивыми к покрытию слоем почвы, из которого они могут вырасти после завершения операции культивирования. Понимание и повышение эффективности боронования требует знания взаимосвязей между: борьбой с сорняками и повреждением урожая; густота сорняков и урожайность; ущерб и урожайность сельскохозяйственных культур. Каждое из этих взаимосвязей будет регулироваться преобладающими погодными и почвенными условиями во время выращивания. Глубина боронования, рабочая скорость и влажность почвы по-разному влияют на эффективность борьбы с сорняками. Основным фактором, влияющим на эффективность борьбы, по-видимому, является глубина, на которую сорняки закапываются во время боронования (Kurstjens and Perdok, 2000).
Плотность всходов сорняков, появляющихся в культуре после выращивания, зависит от:
- способность всходов прорастать из различной глубины почвы;
- приживаемость семян на разной глубине;
- глубина заделки семян при нулевой, ротационной и плужной обработке почвы.
Там, где большое количество семян сорняков тщательно перемешано с почвой, вероятно, лучшим подходом является использование нулевой или минимальной обработки почвы и попытка истощить поверхностную часть фонда семян сорняков. Чтобы этот подход был успешным, необходимо предотвратить повторный посев, например, с помощью гербицидов или дальнейшей поверхностной культивации. Повторное поверхностное культивирование имеет дополнительное преимущество, поскольку способствует прорастанию семян, уже находящихся в почве, тем самым ускоряя снижение количества семян, находящихся достаточно близко к поверхности для прорастания и появления всходов.
Когда происходят ситуации с неудачной борьбой с сорняками в течение года, когда много семян высыпается на поверхность чистой почвы, лучшей стратегией будет вспахать как можно глубже, а затем использовать методы с минимальным нарушением почвы (Moss, 1985; Mohler, 1993).
Эффективность борьбы с сорняками
Борьба с сорняками является основной причиной, по которой обычно рекомендуется обработка почвы. Применение основной вспашки, культиваций и междурядных обработок, дискования и боронования уничтожает всходы однолетних сорняков и подавляет многолетние сорняки. Вспашка закапывает около 80% семян сорняков на поверхности и возвращает на поверхность только около 40%. Она также выносит на поверхность многолетние корневища и побеги, что позволяет уничтожить их путем высыхания или замораживания.
Системы консервирующей (ограниченной) обработки или беспахотной обработки почвы рекомендуются для масличных культур, но реже используются для высококачественных овощных культур. Наличие на поверхности растительных остатков замедляет процессы прогрева почвы, создает среду обитания для вредителей и патогенов, может способствовать развитию популяций многолетних сорняков. Прополка пламенем использовалась для выборочной борьбы и удаления пожнивных остатков, применяемых до появления всходов урожая в таких странах, как США. Эти системы особенно подходят для культур, которые медленно всходят. От ручной прополки в основном отказываются, за исключением случаев, когда она является трудоемким и, следовательно, дорогостоящим дополнением к другим стратегиям и применяется только в качестве экстренной меры.
Побочные эффекты механической борьбы с сорняками в производстве Brassica заключаются в том, что помимо предполагаемого воздействия на сорняки, механическая борьба вызывает некоторые негативные побочные эффекты, такие как физическое повреждение сельскохозяйственных культур. Положительным эффектом может стать улучшение структуры почвы. Исследования цветной капусты показали, что там, где проводилась комплексная обработка, это приводило к гибели не менее 4% растений при гребнеобразовании и бороновании. Урожайность сельскохозяйственных культур с механической обработкой колебалась от 82 до 111%, в среднем 97% от необработанных культур (Laber and Stutzel, 2000).
Смешанные и покровные культуры
Традиционные формы земледелия истощают органическое вещество почвы и связаны с использованием значительных затрат ресурсов, таких как энергия, растворимые удобрения, пестициды и вода.
Борьба с сорняками на посевах капусты с использованием исключительно агрохимикатов сокращается. Это связано с тем, что регистрация многих старых пестицидов была отменена или не продлена производителями по мере истечения срока действия патентных прав, и на рынок поступает меньше новых продуктов из-за расходов, связанных с их тестированием, по сравнению с их прибыльностью. Это связано с тем, что овощные культуры обычно рассматриваются как очень ограниченные рынки, предлагающие химическим компаниям лишь небольшую прибыль. Это отношение подкрепляется необходимостью тщательного тестирования безопасности новых агрохимикатов для определения их потенциального риска для здоровья человека, стабильности окружающей среды и природного биоразнообразия. Такое тестирование очень дорого, более 500 миллионов долларов США за молекулу, и может быть экономически оправдано только возможностями продажи для использования на больших площадях. Овощные культуры в силу их интенсивного возделывания не предлагают достаточно больших земельных площадей для применения новых химических продуктов и, следовательно, не привлекательны для агрохимических предприятий. Альтернативные методы борьбы с сорняками, патогенами, вредителями и плодородием разрабатываются в качестве замены зависимости от агрохимикатов.
Две системы, которые в течение многих лет составляли неотъемлемую часть «органического» подхода к выращиванию капусты Brassica, 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.
Этот подход не нов; исследования популяций тлей на брюссельской капусте (B. oleracea var. gemmifera) в 1970-х годах, например, показали, что наличие сорняков обеспечило эффективное средство сокращения размера популяций тли за счет увеличения естественного хищничества (Smith, 1976a, b). Брюссельская капуста, выращенная в бессорной культуре, была более привлекательной для колонизации тлей по сравнению с той, где сорняки оставались. Чистая прополка всходов создала идеальные условия для заселения тлей, 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 овощей Brassica, что привело к нежелательным побочным эффектам, таким как уплотнение почвы, потеря ее структуры и снижение содержания органических веществ (Nicholson and Wien, 1983).
Исследования показывают, что совмещение с рядами растений, предназначенных для улучшения почвы, помещенных 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.
Критерии совмещения видов следующие:
- они должны обеспечивать «эффект совмещения культур» с точки зрения подавления популяции вредителей;
- конкуренция с основной или товарной культурой должна быть минимальной;
- они не должны создавать проблем с сорняками в последующие сезоны;
- они должны быть предсказуемыми и управляемыми в рамках обычной схемы обработки;
- семена промежуточных культур должны быть коммерчески доступными в достаточном количестве;
- они не должны создавать или поддерживать вредителей или патогены;
- вымывание азота должно быть предотвращено или уменьшено.
Требование о том, что совмещение культур снижает популяции насекомых-вредителей, выполняется не во всех случаях. Некоторые виды вредителей, по-видимому, не подвержены ни наличии или отсутствии промежуточных культур или реагируют только в особых условиях, как, например, маленькая белая бабочка Pieris rapae (Risch, 1981).
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 культурой Brassica, 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, определенный 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 овес, 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 кроны.
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 (зеленая марь, Amaranthus powelli), который является видом C4, адаптированным к более теплым средам, прорастающим при температуре 10-15 °C .
Покровные культуры
Покровные культуры напоминают смешанные культуры и используют в целом схожие экологические принципы, но включают мульчирование всей посевной площади, на которую может быть помещена сама товарная культура. Мульча может быть скошена или обработана гербицидом, применяемым в сниженных дозах, чтобы снизить ее конкурентоспособность до получения товарной культуры. Земледельцы, использующие методы «органического земледелия», давно осознали, что непахотные покровные культуры сокращают популяции вредителей и конкуренцию сорняков, а также улучшают качество почвы, защищая поверхность почвы, уменьшая ветровую и водную эрозию, сохраняя почвенную влагу и уменьшая вынос питательных веществ. Непахотные покровные культуры высевают осенью или очень ранней весной и скашивают поздней весной, чтобы сформировать мульчу на поверхности почвы непосредственно перед посевом основной товарной культуры.
Системы мульчирования покровных культур изменяют микроокружение культуры с последующим воздействием на популяции вредителей и урожайность. Растения в системах без обработки почвы, как правило, меньше и бледнее, чем при обычной обработке почвы. Это происходит из-за более низких температур почвы, наблюдаемых на участках без обработки почвы, что снижает скорость минерализации почвенного азота, снижая его доступность. Если же в состав мульчи включены бобовые, то в почву вносится азот. Подходящие виды растений для использования в качестве покровных культур:
- злаковые: рожь, ячмень, пшеница, райграс;
- бобовые: вика мохнатая, горох посевной или полевой, клевер пунцовый.
Косвенные выгоды от покровных культур
Некоторые покровные культуры выделяют химические вещества, подавляющие прорастание сорняков, явление, называемое аллелопатией, как первоначально было определено Molisch (1922) и обсуждается Rice (1984). Пожнивные остатки ржи выделяют химические вещества, ингибирующие однолетние сорняки, и подавление сильнее, когда остатки ржи остаются на поверхности почвы. Вика мохнатая (Vicia villosa) подавляет рост сорняков, но в меньшей степени, чем рожь. Покровные культуры также могут влиять на химический состав почвы. Остатки покровных культур могут сделать азот недоступным для овощных культур из-за ассимиляции или денитрификации. И наоборот, покровные культуры также могут увеличить доступность азота для крестоцветных либо за счет разложения остатков бобовых, либо за счет предотвращения потерь азота зимой. Рожь также увеличивает концентрацию обменного калия у поверхности почвы.
Основные результаты подробного исследования покровных культур, проведенного Brandseter (1996) и Brandseter et al. (1998) в Норвегии выявили следующие эффекты:
- Чувствительные к заморозкам покровные культуры не имеют значения для борьбы с сорняками следующей весной — только те, которые были уничтожены весной гербицидами (глифосат-N-(фосфонометил)глицин), обеспечивали улучшенную борьбу с сорняками.
- Покровная культура весеннего посева (клевер) обеспечивала лучшую борьбу с сорняками при скашивании в начале лета.
- Конкуренция и неспособность ярового клевера обеспечить дополнительный азот снижали урожай белокочанной капусты по сравнению с использованием монокультур.
- Существенных различий в урожайности белокочанной капусты между монокультурой, клевером (Trifolium subterraneum) позднего весеннего посева, рожью и рожью/викой обнаружено не было.
- Клевер подземный (Trifolium subterraneum) не подавлял эффективно сорняки весной, и необходимо было скашивание сорняков, проросших весной или в начале лета.
- Системы живой мульчи подавляли рост сорняков более эффективно, чем растительные остатки.
- Необходимо знать, как справляться со снижением урожайности, вызванным конкуренцией, например, путем поиска зимостойких однолетних бобовых культур, подходящих для местных условий окружающей среды.
- Значительная прибавка урожая капусты была достигнута как в случае клевера подземного (сорт Джералдтон), так и в случае клевера белого (сорт Пертина) путем рыхления междурядий через 6 недель после посева.
- Покровные культуры не уменьшили биомассу сорняков или количество сорняков в начале сезона по сравнению с монокультурой, но биомасса сорняков в конце лета стала значительно ниже в системах живой мульчи.
- Рыхление было более эффективным для подавления сорняков, чем скашивание.
- Покровные культуры в сочетании с ротационной обработкой снижают биомассу сорняков на 89% по сравнению с необработанной монокультурой.
- Подземный клевер, используемый в качестве живой мульчи, давал самый ранний и самый обширный почвенный покров и самый низкий урожай капусты, но также уменьшал ущерб, наносимый насекомыми.
- Живая мульча как из подземного клевера, так и из белого клевера была связана с увеличением количества товарных кочанов капусты в результате уменьшения повреждения насекомыми.
- Клевер белый в промежуточном посеве с капустой давал значительно более высокие урожаи овса в последующий год по сравнению с монокультурой.
- Около половины кочанов капусты были товарными (рейтинг 1 или 20) на монокультурных участках (21%) по сравнению с любой из обработок живой мульчей (подземный клевер 42% и белый клевер 38%) на основе повреждения гусеницами. Это дало индексы повреждения кочанов 72,2 для монокультуры, 63,5 для клевера белого и 61,4 для клевера подземного. Различия в индексе повреждения были высокозначимыми (P = 0,0001) для обоих видов клевера по сравнению с монокультурой, но между видами клевера не было существенных различий ( P = 0,2).
- Количество яиц вредителей на репе, отложенных на участках с монокультурой, было значительно выше (P = 0,05), чем на участках с живой мульчей во время пика откладывания яиц. Этот эффект был несколько более выражен на участках с клевером подземным, но существенных различий между клевером подземным и участками с клевером белым не было.
- В целом, как представляется, наблюдается снижение повреждения насекомыми, а также потери урожая из-за покровных культур. Эти два эффекта уравновешиваются, особенно если есть экономия в количестве используемого пестицида. Эффекты повышения урожайности за счет ротационной обработки в возрасте 6 недель позволяют предположить, что это снижает отрастание бобовых культур и повышает доступность питательных веществ и почвенной влаги для сельскохозяйственных культур.
- Системы совмещения культур, по-видимому, уменьшают ущерб, наносимый вредителями, и ценны своим сидеральным эффектом на последующие культуры. Раннее формирование покровной культуры важно, но это должно быть сбалансировано с учетом снижения урожайности, которое происходит в результате созревания покровных культур.
- Испытания различных зимующих бобовых культур показали, что наиболее устойчивой к норвежским условиям оказалась вика мохнатая (V. villosa), поскольку она обеспечивала наибольшую продукцию биомассы, наименьшую способность к отрастанию после скашивания и наилучшее подавление сорняков.
- Снижение конкуренции между покровными и товарными культурами было сосредоточено на использовании систем химического или механического подавления. В качестве альтернативы можно синхронизировать рост покровных и товарных культур для достижения максимального роста товарной культуры. Один из способов добиться этого — посеять покровную культуру в середине вегетационного периода товарной культуры. В качестве альтернативы, покровная культура высевается первой как культура для подавления сорняков перед товарной культурой. Здесь используются быстрорастущие растения.
- В качестве еще одной альтернативы можно использовать однолетние бобовые культуры осеннего посева, такие как подземный клевер или дикий белый клевер, которые вегетативно растут осенью, переходят в состояние покоя или полусостояния зимой, а затем возобновляют рост весной. Наиболее выгодной стратегией было бы использование видов, которые цветут, стареют и отмирают весной. Затем это позволяет пересадить товарную культуру в стареющую мульчу, которая обеспечивает дополнительную влажность почвы и питательные вещества по мере ее разложения. Очень важно использовать виды или сорта, которые имеют низкую высоту растений и заканчивают свой вегетативный рост в конце весны или в начале лета. Дополнительным ценным фактором будет способность производить семена при старении, а затем отрастать осенью.
Питательные преимущества покровных культур
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 четырех 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 Brassica 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 Brassica на 12 месяцев. Озимые однолетние бобовые, такие как мохнатая вика (V. 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 путем скашивания близко к земле после начала цветения.
Манипулирование конкуренцией со стороны покровной культуры
Основным возражением против покровных культур является снижение урожайности из-за конкуренции с живой покровной культурой. Это может быть смягчено следующим:
- Использование менее конкурентоспособных сортов покровных культур или выбор комбинации покровных культур и сроков посева для уменьшения взаимной конкуренции. Это может быть достигнуто за счет использования озимых однолетних бобовых культур, при котором сорняки подавляются в критический для их развития период на ранней стадии жизни покровной культуры и синхронизируются с началом максимального роста товарной культуры. Это требует видов бобовых, подходящих для местного климата.
- Подавление живой мульчи, чтобы уменьшить влияние систем механического возделывания на рост сельскохозяйственных культур. В качестве альтернативы можно использовать вспаханные полосы таким же образом, как и междурядье для основных (денежных) рядов культур; или своевременный подсев основной культуры в покровную культуру и химические методы подавления покровной культуры.
Урожайность яровой кочанной капусты (B. oleracea var. capitata) при непахотных культурах была ниже, чем при традиционной обработке почвы (Moore and Seward, 1986). Напротив, урожайность осенней капусты (B. 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 (V. 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 (B. 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 (B. 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.
Андоу и др. (1986) обнаружили, что по сравнению с капустой чистого выращивания (B. oleracea var. capitata) размер кочана был меньше в комбинациях с живой мульчей. Однако, Райан и соавт. (1980) обнаружили, что 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.
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 (B. oleracea var. italica) были статистически эквивалентны между вариантами «без укрытия» и «живой мульчей».
Имеются данные о том, что 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 в грунтовые воды и, в конечном итоге, в свободно текущие водотоки, такие как ручьи и реки. Потеря азота также может происходить в результате денитрификации и улетучивания.
Посевы Brassica, 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 выщелачиваемый азот и подавляют рост сорняков осенью, погибают зимой или легко уничтожаются гербицидами, такими как глифосат (N-(фосфонометил)глицин). 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 Brassica, такие как редька масличная (Raphanus sativus), белая и желтая 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 (B. napus) или желтая горчица (S. 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 результаты, полученные Харамото и Галландтом (2005a, b), показывают, что подавление сорняков может быть не более сильным, чем при использовании других методов.
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 же 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 (V. villosa) и горох озимый австрийский (P. 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 (B. 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).
Капусту, выращиваемую на склонах, склонных к эрозии, следует выращивать с использованием той или иной формы противоэрозийной обработки почвы, чтобы уменьшить водную и почвенную эрозию и сохранить продуктивность почвы.
Программы борьбы с сорняками при консервирующей обработке почвы имеют решающее значение для получения высоких экономических урожаев.
Уменьшенные методы обработки почвы обеспечивают преимущества сохранения почвы и воды, снижения потенциала эрозии, меньшего количества энергии и времени (труда), затрачиваемого на выращивание урожая, и более эффективного землепользования. 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 культуре Brassica, 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; P. rapae) и личинки ромбовидной листовертки (Plutella xylostella).
Смешанные посевы товарных, междурядных и покровных культур часто способствуют меньшему количеству насекомых-вредителей при более низкой плотности по сравнению с монокультурами (Risch, 1981). Различные биотические, структурные и микроклиматические факторы в многовидовых растительных сообществах работают синергетически в борьбе с вредителями. Рут (1973) предложил два способа достижения этой цели. Первый — это «гипотеза врагов», которая предсказывает, что увеличение численности насекомых-хищников и паразитов в богатых видами ассоциациях может лучше контролировать популяции насекомых. Предполагается, что более богатые растительные ассоциации обеспечивают более благоприятную среду для хищников и паразитов, снижая вероятность того, что они уйдут или вымрут локально.
Эти условия включают:
- большее временное и пространственное распределение источников нектара и пыльцы — оба они привлекают естественных врагов и увеличивают их репродуктивный потенциал;
- увеличенный надпочвенный покров, обеспечиваемый более разнообразной средой, особенно ценной для ночных хищников;
- увеличение разнообразия, предоставление альтернативных хозяев и добычи, когда другие хозяева и добыча скудны или находятся на неподходящих стадиях своего жизненного цикла.
Вторая гипотеза — «гипотеза концентрации ресурсов» (Root, 1973) — связана с изменениями в поведении самих насекомых. Визуальные и химические стимулы от растения-хозяина и растения, не являющегося хозяином, влияют как на скорость, с которой насекомые колонизируют места обитания, так и на их поведение в этих местах обитания. Общая сила привлекательных стимулов для любого конкретного вида определяет то, что Рут (1973) назвал «концентрацией ресурсов», и это результат следующих взаимодействующих эффектов:
- количество присутствующих видов-хозяев и относительные предпочтения каждого вида;
- абсолютная плотность и пространственное расположение каждого вида-хозяина;
- влияние помех от растений, не являющихся хозяевами.
Травоядным насекомым будет труднее найти растение-хозяин, когда относительная концентрация ресурсов низкая. Относительная концентрация ресурсов может также влиять на вероятность того, что травоядное животное останется в среде обитания после появления. Например, травоядное может летать быстрее, дальше или прямее после приземления на растение, не являющееся хозяином, чем на растение-хозяина, что приводит к более быстрому уходу из мест обитания с более низкой концентрацией ресурсов. Наконец, может быть затронуто репродуктивное поведение, например, когда травоядное насекомое имеет тенденцию откладывать меньше яиц на растениях-хозяевах в среде с более низкой концентрацией ресурсов.
Результаты экспериментов Риша показывают, что «гипотеза концентрации ресурсов» верна, в отличие от «гипотезы врагов». Важными факторами были различия в уровнях колонизации жуков и времени пребывания.
Доказательства этому были следующими:
- не было различий в паразитизме или хищничестве жуков при разных способах воздулывания культуры, следовательно, не было «вражеских» эффектов;
- только в одном случае выход жуков из монокультур был выше, чем из поликультур (Acalymma thiemei (Baly) из тыквы), и даже в этом случае разница была недостаточно большой, чтобы объяснить наблюдаемую разницу в численности взрослых особей;
- количество жуков на одного хозяина было ниже в поликультуре, чем в монокультуре, только тогда, когда в поликультуре присутствовал нехозяин. Когда в поликультуре присутствовали два растения-хозяина и не было растения, не являющегося хозяином, количество жуков на одно растение-хозяин было фактически выше в поликультурах, чем в монокультурах. Эту закономерность численности можно было бы предсказать только в том случае, если численность жуков в первую очередь определялась перемещениями жуков, а не смертностью от естественных врагов;
- полевые измерения колонизации жуками и экспериментальные исследования прямо показали, что различия в концентрации ресурсов между монокультурами и поликультурами влияют на характер распространения жуков.
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 счет потерь урожая из-за трудностей в управлении посевами. Меньшие популяции ромбовидной огневки (P. xylostella), завозного капустного червя (малая капустная белая бабочка, P. 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 (B. 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) (Andow et al., 1986).
| Phyllotreta cruciferae (взрослые) | ||||
| Pieris rapae (Яйца) | ||||
| Pieris rapae (Личинка) |
* Плотность популяции = численность на растение; данные представляют собой среднее значение четырех 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 B. 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 P. rapae на смеси растений-хозяев и растений, не являющихся хозяевами, была различной в экспериментах как в США, так и в Великобритании.
Поисковое поведение P. rapae может иметь решающее значение, поскольку поведение P. rapae в откладке яиц чувствительно к размеру и развитию растения, содержанию воды в растении и дисперсии растений. Клевер ингибировал яйцекладку позднелетнего поколения P. rapae, но не влиял на яйцекладку среднелетнего поколения.
Капуста, выращенная в поликультурной системе (с T. repens или T. subterraneum в качестве покровных культур), показала существенно меньшую зараженность трипсами (Thrips tabaci) с более низкими физическими повреждениями урожая. Ограничение поражения капустной корневой мухой (Delia radicum) и гусеницами (в основном Mamestrabrassicae с меньшими популяциями P. rapae и P. 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 мухой Brassica (Delia radicum и D. 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 культур Brassica. Важными визуальными сигналами для насекомых являются цвет листьев, площадь и визуальное присутствие хозяев. На зеленых и желтых 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 мотылек или листовертка (Diamond back moth) предпочитает откладывать яйца на темно-зеленых хозяевах.
Обработка почвы оказала значительное влияние на заражаемость капустной личинкой и алмазной листоверткой. 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 счет 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).
Эта информация может быть использована для прогнозирования того, как можно использовать смеси растений для уменьшения заражения вредителями и ущерба. До сих пор было трудно делать такие прогнозы в отношении манипулирования местообитаниями Brassica. Однако если поведение насекомых является ключом к таким предсказаниям, то, возможно, удастся определить численность травоядных насекомых в новых растениеводческих системах. Это требует базового понимания естественной истории вредителей и хищников (предпочтения среды обитания, рацион и общее поведение). Эта информация может быть использована для предположения о таксономическом и структурном разнообразии растений, необходимом для достижения определенной степени устойчивости, развиваемой путем помещения культур Brassica в ассоциации с другими растениями.
Подсев
Подсев — это метод, используемый после того, как культурные растения были посажены, для получения однородного слоя живой мульчи и подавления прорастания сорняков. Он особенно эффективен в системе без обработки почвы, когда поверхность почвы остается нетронутой до и после пересадки. Пересаженные культуры подходят для подсева, потому что они имеют преимущество в росте по сравнению с прорастанием после посева. Кроме того для борьбы с сорняками подсев при использовании для формирования живой мульчи может минимизировать эрозию, снизить температуру почвы, улучшить скорость инфильтрации воды, улучшить структуру почвы, способствовать микробной активности и повысить урожайность.
В большинстве систем без обработки почвы вся живая растительность высушивается контактным гербицидом перед посевом, чтобы обеспечить свободную от сорняков и несвежее предпосевное состояние почвы. Несвежее предпосевное состояние почвы — это форма ограниченной обработки почвы, обычно применяемая к плуговым и дисковым боронам, при которой новые всходы сорняков, прорастающих после обработки почвы, уничтожаются химическими или механическими средствами перед посевом товарной культуры. Часто высушенные остатки быстро разлагаются после посадки, подвергая почву потенциальной эрозии и дефициту влаги. Подсев может сохранить целостность систем без обработки почвы, заменив отмершую разлагающуюся мульчу на неконкурентноспособную живую мульчу. После уборки товарной культуры и измельчения оставшихся растительных остатков для ускорения разложения засеянная живая мульча становится ценной покровной культурой на зиму. Утверждается, что она обеспечивает систему без обработки почвы, в которой нет конкуренции с товарной культурой за такие ресурсы, как вода, питательные вещества, пространство и свет. Результаты подсева не привели ни к увеличению, ни к снижению урожайности брокколи.
Химическая борьба с сорняками
Химическая борьба с сорняками включает использование гербицидов и почвенных фумигантов. В прошлом фумиганты использовались на землях, где интенсивно выращивались крестоцветные. В частности, это связано с использованием бромистого метила для уничтожения почвенных патогенов и семян сорняков. Использование этого химического вещества прекращается во всем мире, чтобы предотвратить дальнейшее повреждение озонового слоя атмосферы, и ведется поиск более безопасных альтернатив.
Вероятно, наиболее широко используемым селективным гербицидом для культур Brassica является трифлуралин. Неселективные гербициды, такие как глифосат и паракват разрушат все зеленые ткани, с которыми они соприкасаются. Таким образом, они используются, например, 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 Brassica в Великобритании. Они 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 еще одной рентабельной стратегией. Может возникнуть необходимость увеличить мощность дозы пропахлора, чтобы компенсировать эффекты включения.
Существует очень мало рекомендуемых послевсходовых селективных гербицидов, которые можно безопасно применять к овощным культурам Brassica. 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.
Гербициды
В США в 1963 г. был создан совместный проект, известный как проект IR-4 (межрегиональный исследовательский проект номер четыре). Было налажено сотрудничество между государственными сельскохозяйственными исследовательскими станциями, Министерством сельского хозяйства США и Исследовательской службой кооперативных штатов (USDA-CSRS), производителями химикатов и организациями производителей для определения и регистрации гербицидов для использования с особыми культурами, такими как крестоцветные (Hopen, 1995; Барон и др., 2002). Эта инициатива была вызвана отсутствием на рынке подходящих химикатов для этих культур, выращиваемых на небольших площадях. Проект (IR-4) со штаб-квартирой в Университете Рутгерса, штат Нью-Джерси, был направлен на оказание помощи в получении рекомендаций по регистрации и маркировке агрохимикатов для использования на высокоинтенсивных овощных культурах (Baron et al., 2004). Этикетки бывают национальной, региональной, государственной необходимости и категории чрезвычайного положения. В рамках программы удалось расширить доступность гербицидов для культур Brassica. В частности, участники пытались найти молекулы, которые были бы безопасны и эффективны для использования в качестве селективных гербицидов, применяемых к рассадным культурам.
Такие сорняки, как галинсога четурехлучевая (Galinsoga ciliata), дикое (обыкновенное) просо (Panicum miliaceum), канатник Теофраста (Abutilon theophrasti) и чуфа (Cyperus esculentus) трудно контролировать в посевах на корню, и они вызывают значительную потерю урожая и качества. Аналогичные схемы разрабатываются в Канаде и Австралии.
В Великобритании создан проект с аналогичными целями, управляемый Советом по развитию садоводства (HDC) и известный как Специальная схема одобрения не по назначению (SOLA). HDC собирает досье с информацией о конкретном химическом веществе, которое может быть ценным для производителей, и представляет его на рассмотрение для утверждения SOLA в Управление по безопасности пестицидов (PSD). К сожалению, агрохимическая промышленность в Европе не готова внести финансовый вклад в успех программы SOLA. Подобные схемы появляются во многих странах для поддержки овощеводов. Европейский союз (ЕС) рассматривает возможность использования схемы, аналогичной SOLA, во всем Сообществе. В то же время возможности использования химикатов при выращивании овощей строго ограничиваются национальными правительствами и международными организациями, такими как ЕС. Последний, например, проводит процесс перерегистрации гербицидов и других химикатов для защиты растений, как и Американское агентство по охране окружающей среды (EPA). Агрохимические компании обязаны повторно подавать заявки на более старые химикаты с данными, приведенными в соответствие с текущими стандартами. Часто компании неохотно делают это для культур, выращиваемых на ограниченных участках земли, потому что связанные с этим расходы не оправдываются доходом, полученным от продаж. Как следствие, многие овощные культуры и особенно Brassica в настоящее время лишены гербицидов для конкретных и специализированных аспектов борьбы с сорняками, вредителями и патогенами. Хотя несколько гербицидов использовались в производстве Brassica в течение многих лет, они являются исключительными. Часто предлагаются новые молекулы с очевидной потенциальной ценностью для этих культур, но лишь немногие из них получают одобрение регулирующих органов, и даже если это произойдет, они могут очень быстро исчезнуть с рынка по ряду коммерческих причин. Из-за этой временной ситуации, которая применяется ко всем агрохимикатам (гербицидам, инсектицидам, фунгицидам и регуляторам роста), здесь не приведены списки химикатов, но они доступны в Anon (2006).
Борьба с сорняками на семенных посевах
Семенные посевы Brassica страдают от конкуренции с сорняками так же, как продовольственные или товарные культуры. 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 (B. kaber) имеют такой же размер, что и семена капусты, что затрудняет разделение во время операций по очистке. Семена сельскохозяйственных культур, зараженные 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 (B. oleracea var. italica), брюссельской капустой (B. oleracea var. gemmifera), цветной капустой (B. oleracea var. botrytis) и белокочанной капустой (B. oleracea var. capitata), выращиваемыми на семена. В нескольких отчетах 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
Vegetable brassicas and related crucifers. Geoffrey R Dixon. Centre for Horticulture and Landscape, School of Biological Sciences, University of Reading, UK. 2006.
