В сельском хозяйстве живая мульча — это покровная культура, высаженная между или подсевом с основной культурой и предназначенная для выполнения задач мульчи , таких как подавление сорняков и регулирование температуры почвы . Живая мульча растет в течение длительного времени вместе с основными культурами, тогда как покровные культуры заделываются в почву или уничтожаются гербицидами.
Другие преимущества мульчи — замедление роста сорняков и защита почвы от водной и ветровой эрозии . Было обнаружено, что некоторые живые мульчи увеличивают популяции естественных врагов вредителей сельскохозяйственных культур. [1] Бобовые, используемые в качестве живой мульчи, также обеспечивают фиксацию азота , снижая потребность в удобрениях.
Когда покровные культуры переворачиваются в почву, они вносят питательные вещества в основную культуру, так что требуется меньше химических удобрений. [2] Величина вклада зависит от биомассы, которая меняется со временем и зависит от количества осадков и других факторов. Чем больше биомасса, тем больше оборот питательных веществ земли. Бобовые покровные культуры переворачивают азот, фиксированный из атмосферы. Отчеты показывают, что бобовые в целом имеют более высокое содержание азота в листве, от 20 до 45 мг г-1. [3]
Голая почва, образующаяся в результате интенсивной обработки, может привести к эрозии почвы, потере питательных веществ и перемещению пестицидов за пределы участка. Кроме того, сорняки могут прорастать и расти без конкуренции. Живая мульча может уменьшить сток воды и эрозию, а также защитить водные пути от загрязнения. Было также показано, что живая мульча увеличивает популяцию организмов, которые являются естественными врагами некоторых вредителей сельскохозяйственных культур. [1]
Живая мульча контролирует сорняки двумя способами. Когда ее высевают до появления сорняков, она подавляет сорняки путем конкуренции. [4] В некоторых ситуациях аллелопатические свойства живой мульчи можно использовать для контроля сорняков. Например, аллелопатические свойства озимой ржи ( Secale cereale ), райграса ( Lolium spp ) и клевера подземного ( Trifolium subterraneum ) можно использовать для контроля сорняков в сахарной кукурузе ( Zea mays var "rugosa") и фасоли обыкновенной ( Phaseolus vulgaris ). [5]
Популяции наземных хищников были больше в севообороте кукурузы и сои с люцерной и клевером кура в качестве живой мульчи, чем без живой мульчи. [6] Эта ситуация была частично обусловлена изменением состава растительности в сельскохозяйственной системе. [7]
К сожалению, живая мульча конкурирует за питательные вещества и воду с основной культурой, [8] и это может снизить урожайность. Например, Элкинс и др. (1983) исследовали использование овсяницы тростниковой ( Festuca arundinacea ), костра безостого ( Bromus inermis ) и ежи ( Dactylis glomerata ) в качестве живой мульчи. Они обнаружили, что гербициды убивают от 50% до 70% мульчи, но урожайность кукурузы снижается на 5% до 10% к концу сбора урожая. [9]
Хотя бобовые покровные культуры производят большую биомассу и имеют большой оборот, они вряд ли увеличат содержание органического вещества в почве . [10] Это связано с тем, что бобовые, используемые в качестве живой мульчи, содержат больше азота и имеют низкое соотношение углерода к азоту. [3] Таким образом, когда остатки бобовых разлагаются, почвенные микробы получают достаточно азота для улучшения расщепления органических материалов в почве.
В тропиках распространено выращивание древесных культур с использованием живой мульчи, например, бобовых растений на плантациях масличных пальм [11] , кокоса [12] и каучука [13] .
В Мексике бобовые, традиционно используемые в качестве живой мульчи, были испытаны в качестве подавителей нематод и сорняков. [14] Мульча включала бархатную фасоль ( Mucuna pruriens ), канадскую фасоль ( Canavalia ensiformis ), леуценовую фасоль ( Leucaena leucocephala ) и дикий тамариндо ( Lysiloma latisiliquum ). Водный экстракт бархатной фасоли снизил индекс желчи Meloidogyne incognita в корнях томата , но также подавил укоренение томата. Кроме того, бархатная фасоль подавила радикальный рост местных сорняков алегрии ( Amaranthus hypochondriacus ) на 66% и ежовника ( Echinochloa crus-galli ) на 26,5%.
Николсон и Вин (1983) предложили использовать короткие дерновые травы и клевер в качестве живой мульчи для повышения устойчивости почвы к уплотнению. Эти авторы установили, что луг луговой ( Poa pratensis ) и белый клевер ( Trifolium repens ) являются живой мульчей, поскольку они не вызывают снижения урожайности кукурузы (сопутствующей основной культуры). [15]
В одном исследовании жевательная овсяница или красная овсяница ( Festuca rubra ) и клевер ползучий ( Trifolium repens ) были эффективными живыми мульчами для контроля роста сорняков. [8] К сожалению, эти покровные культуры также конкурировали с кукурузой за воду, что было особенно проблематично в засушливый период. Также упоминалась возможность использования клевера ползучего ( Trifolium repens ) в качестве потенциальной живой мульчи; однако этот клевер было трудно уничтожить гербицидами зимой. [8]
Поскольку живые мульчи конкурируют с основной культурой, в конечном итоге их может потребоваться уничтожить механическим или химическим способом. [16] [17]
Важно разумно выбрать подходящую норму гербицида для сжигания живой мульчи. В 1989 году Эхтенкамп и Мумо обнаружили, что норм гербицида недостаточно для подавления всей живой мульчи. [8] Поэтому мульча конкурировала с основной культурой за ресурсы. В некоторых случаях клевер не мог быть убит при первом применении гербицида, поэтому требовалось второе применение. Для другой обработки нормы были настолько высокими, что они приводили к слишком быстрому уничтожению покровной культуры, так что широколиственные сорняки вторгались в кукурузу. Это исследование показало, что следует тщательно продумать время и дозировку гербицида.
Живая мульча была испытана в системах производства кукурузы без обработки почвы с двумя методами создания живой мульчи из травы и бобовых (травы и бобовых) между рядами кукурузы. [8] В 1985 году не было никакой разницы между посевом и разбросом семян вручную в этом исследовании. Однако в 1986 году посев привел к более высокой популяции (97 растений м-2), чем разброс (64 растения м-2), вероятно, из-за уровня осадков. Осадки следует учитывать, поскольку фермеры не могут их контролировать.
Бирд (1973) рекомендовал жевательную овсяницу (красную овсяницу) ( Festuca rubra var "commutata" var "shadow FESRU") в качестве хорошей живой мульчи, поскольку она адаптируется к теневым условиям под кукурузой и соей. [18] Эта трава также хорошо адаптируется к сухим и бедным почвам.
Бобовые покровные культуры оказывают важное положительное влияние на круговорот питательных веществ древесных культур. [3] Бобовые живые мульчи работают тремя способами:
Lehmann et al. (2000) измерили накопление надземной биомассы Pueraria phaseoloides , которая является живой мульчей, используемой в тропических древесных культурах. Они обнаружили, что Pueraria накопила 8,8 метрических тонн сухого вещества (dm) ha-1 по сравнению с 4,4 т dm ha -1 для Theobroma grandiflorum и 1,4 т dm ha-1 для Bactris gasipaes . [3] Эти два последних вида являются местными культивируемыми видами из Амазонки.
Растительный покров в виде живой мульчи защищает почву от ветровой и водной эрозии. Растения должны образовывать мантию или толстую мульчу, которая защищает почву от отслоения. Живая мульча перехватывает капли дождя и уменьшает сток. Защита, которую обеспечивает такая растительность от ветра, в основном зависит от количества биомассы, покрывающей землю (различается для каждого вида), геометрии растений и ориентации рядов. [19]
В одном эксперименте сток воды и потеря почвы на 14%-ном уклоне сравнивались для рототилированной (RT), нулевой обработки с мульчей из кукурузной соломы (NT-CSM), нулевой обработки в CSM+ живой мульче из клевера (NT-BFT) и нулевой обработки в CSM и живой мульче из крончатого горца (NT-CV). Результаты показали, что сток воды составил 6350 л га-1 для NT-BFT, 6350 л га-1 NT-CSM, 5925 л га-1 для NT-CV и 145000 л га-1 для RT. Потеря почвы для RT составила 14,22 т га-1, тогда как при других обработках она составила менее 0,5 тонн га-1. Наименьшая потеря почвы была получена с NT-CV 0,02 тонн га-1. [20] Сокращение стока воды и эрозии является одним из самых больших преимуществ использования покровной культуры. Почва может легко подвергаться эрозии без растительного покрова или остатков растений. В идеале эрозия почвы должна быть менее 4-5 тонн/га/год. [21]