Засухоустойчивая культура гуар может улучшить производство пшеницы

Ученые Texas A&M AgriLife видят преимущества гуара в севообороте, особенно в условиях засухи и высоких цен на удобрения.

"Гуар — это засухоустойчивая, малотребовательная культура, не нуждающаяся в дорогих удобрениях", — сказал Уолтрэм Равеломбола, специалист по селекции органических и специальных культур. — Мы знаем, что гуар улучшает здоровье почвы и повышает урожайность последующей пшеницы, что делает его хорошей культурой для севооборота".

Равеломбола завершает проект, начатый в 2018 году и финансируемый грантом USDA National Institute of Food and Agriculture, под названием "Повышение экосистемных услуг за счет интеграции гуара в системы земледелия пшеницы Южных Великих равнин".

Гуар — это бобовая культура. Его корни взаимодействуют с бактериями Rhizobium в почве, превращая атмосферный азот в удобрение для растения и почвы. Он адаптирован к полузасушливым условиям Техаса и является одной из самых засухоустойчивых культур с относительно низким водопотреблением.

Однако необходимы новые исследования для улучшения производства и азотфиксирующих качеств культуры. Равеломбола отметил, что сорта гуара, над улучшением которых работает проект, были выпущены 35 или более лет назад.

"Мы хотим предоставить фермерам больше вариантов для диверсификации их систем земледелия. Например, при нынешних высоких ценах на удобрения, если бы у нас был сорт с лучшей способностью к образованию клубеньков, он мог бы фиксировать больше атмосферного азота и оставлять остаточный азот для последующей культуры, сокращая потребность в синтетических удобрениях в следующем сезоне".

Цели исследования

Долгосрочная цель — увеличить и стабилизировать производство гуара в США и повысить устойчивость систем земледелия пшеницы в регионе Южных Великих равнин.

Ближайшая цель — количественно оценить развитие культур пшеницы и гуара, продуктивность, поглощение азота и образование клубеньков, а также эффективность использования осадков. Кроме того, изучается динамика круговорота азота в почве и эффективность его использования, накопление органического углерода в почве и биологическая активность почвы.

AgriLife Research выращивает около 400 типов гуара на примерно 8 акрах на небольших участках в Чилликоти, Локетте, на ферме New Deal Grain Co. и около Лаббока.

"Гуар — тепло- и засухоустойчивая культура. Поскольку изменение климата делает наш климат более теплым и сухим, гуар будет показывать себя относительно лучше по сравнению с другими культурами", — сказал Кэлвин Тростл, агроном из Лаббока.

Он отметил, что более ранние данные сообщают об увеличении урожайности хлопка на суходоле до 15% после гуара по сравнению с севооборотом хлопок-хлопок, но необходимы дополнительные исследования для оценки этого вывода на современных сортах.

Гуар высевается с середины мая по июль и убирается после первых заморозков (обычно в октябре или начале ноября), которые используются для дефолиации растений. Для уборки можно использовать комбайны.

В заключительный год проекта Равеломбола будет работать над улучшением фенотипирования гуара с использованием технологий, таких как беспилотные летательные аппараты (UAV) и 3D-моделирование посевов. Он также исследует генетическую основу фиксации азота у гуара.

Максимизация азотфиксации гуара

Фиксация азота — это способность культуры в сотрудничестве с почвенными бактериями усваивать атмосферный азот, снижая потребность в коммерческих азотных удобрениях.

"Основная проблема в том, что для правильных инокулянтов для гуара все еще требуется много исследований", — сказал Равеломбола.

Существует ряд полезных микроорганизмов (инокулянтов), которые можно вносить в почву или на семена, но не все они оптимальны для гуара.

"Существующие инокулянты предназначены для сои, арахиса и коровьего гороха. Их эффективность для фиксации азота в гуаре все еще под вопросом".

Проводимое тестирование широкого спектра существующих инокулянтов определит, что можно адаптировать для гуара. Равеломбола надеется сузить этот диапазон через год или два.

"Могут быть разные инокулянты, которые по-разному работают с разными сортами. Мы хотим понять генетическую основу фиксации азота — реакцию на добавление инокулянта в зависимости как от инокулянтов, так и от генотипов гуара".

Создание скороспелого гуара

Еще одна цель — разработать скороспелый гуар, который можно будет убрать к сентябрю при посеве в середине июня.

"Гуар с вегетационным периодом 90 дней был бы идеален для севооборота с пшеницей, особенно если пшеница выращивается для двойного использования: выпаса и зерна", — сказал Равеломбола.

Программа AgriLife Research имеет селекционные линии для условий Техаса, но также тестируются линии из базы данных USDA Germplasm Resources Information Network для поиска адаптированных к условиям Техаса.

На разработку скороспелого сорта может уйти до пяти лет. Оценка этих селекционных линий началась в прошлом году и повторится в этом, после чего последуют трехлетние расширенные испытания на урожайность.

Рынок есть, переработки рядом — нет

Хотя фермеры не спешат внедрять гуар, Равеломбола надеется, что это изменится, когда исследования будут завершены и распространены среди производителей.

"Мы знаем, что гуар — отличная культура для севооборота. Он может помочь диверсифицировать системы земледелия фермеров в регионе. Это также прибыльная культура для выращивания".

Тростл отметил, что это исследование помогает подготовиться к тому дню, когда экономика выращивания гуара в США снова станет благоприятной.

Хотя гуар представляет собой годовой импортный рынок США на $1 млрд, международное производство было дешевым с 2014 года, что затрудняет конкуренцию для американских фермеров и переработчиков, особенно когда цены на другие культуры, такие как хлопок, зерновое сорго и кунжут, находятся на рекордно высоком уровне или близки к ним.

Однако, когда производство гуара в США возобновится, у фермеров может появиться вариант страхования урожая.

Тростл в настоящее время работает по субподряду с USDA Risk Management Agency над разработкой руководств по оценке ущерба урожаю гуара и последующего потенциала урожайности.

"Этот процесс начался в 2018 году со встреч с фермерами. Фермеры на тех встречах указали, что страхование урожая позволит им легко удвоить посевные площади".