Органические методы земледелия влияют на долгосрочное здоровье почвы

Предыдущие практики органического земледелия и посевы могут оказывать долгосрочное влияние на будущее здоровье почвы, количество сорняков и урожайность, согласно новому исследованию Корнеллского университета.

Исследование, недавно опубликованное в журнале Agriculture Systems, также детализирует, как конкретные компоненты здоровья почвы — например, обилие и активность почвенных животных и стабильность почвы — влияют на продуктивность сельскохозяйственных культур.

"С ростом интереса фермеров к возможности использовать и улучшать здоровье почвы, это исследование действительно помогает нам стать более конкретными в этом вопросе", — сказал Кайл Викингс, доцент энтомологии и соавтор исследования.

Кроме того, исследование подтвердило понимание того, что почвенные животные, такие как клещи и другие мелкие организмы, живущие в почве, играют критическую роль в её здоровье и продуктивности культур.

Известно, что почвенные животные разлагают растительные остатки и косвенно влияют на микробные сообщества в почве. Новые выводы исследователей показывают, что измерения численности почвенных беспозвоночных могут информировать об оценках здоровья почвы.

"Когда я думаю об управлении посевами, внесение питательных веществ не будет ограничивающим фактором [в продуктивности культур] для фермеров в США", — сказала Эшли Джерниган, аспирант лаборатории Викингса и первый автор статьи. — "На самом деле нам нужно оптимизировать эти биотические процессы в нашей почве и больше сосредотачиваться на биотических измерениях".

Исследование важно, потому что неустойчивые методы земледелия истощают почву, лишая её биологической активности и питательных веществ, что вызывает широкую озабоченность по поводу способности фермеров выращивать достаточно пищи для растущего населения планеты.

В 2005 году исследователи начали Корнеллский эксперимент по органическим зерновым системам земледелия на исследовательской ферме в Авроре, штат Нью-Йорк. Эксперимент сравнивал четыре системы земледелия, различающиеся по внесению удобрений, методам обработки почвы и борьбе с сорняками. Затем в июне 2017 года весь участок — включая промежутки между делянками — был вспахан и засеян сорго-суданковой травой, чтобы понять долгосрочные эффекты предыдущих методов управления. К сентябрю того же года исследователи собирали данные о таких показателях, как численность почвенных беспозвоночных, структура сообщества, а также биомасса сорняков и сорго-суданковой травы.

"Исследование демонстрирует изменения в популяциях сорняков, химических, физических и биологических свойствах почвы, а также продуктивности культур после 12 лет применения различных типов органических методов управления почвой и посевами", — сказал Мэтью Райан, доцент наук о почве и растениеводстве, главный исследователь эксперимента и автор-корреспондент статьи.

В целом было обнаружено, что прошлое внесение питательных веществ, степень нарушения почвы, борьба с сорняками и предшествующая культура — всё это оказывало долгосрочные эффекты. Например, делянки, которые обрабатывались по системе с минимальной обработкой почвы, как правило, имели лучшее общее здоровье почвы, особенно с точки зрения микробной активности. А делянки с усиленной системой борьбы с сорняками имели менее впечатляющее здоровье почвы, но лучший контроль над сорняками.

"Если сорняки адекватно подавлены, сокращение обработки почвы в органических системах земледелия может восстановить здоровье почвы и увеличить производство сельскохозяйственных культур", — сказал Райан.

Исследователи также изучили промежутки между делянками, где здоровье почвы было очень хорошим из-за отсутствия её нарушения. Это привело к очень высокому разнообразию почвенных беспозвоночных.

Джерниган разработала и запустила статистические модели для изучения факторов, определяющих будущую продуктивность культур во всех системах земледелия. Хотя наука даёт фермерам чёткие рекомендации по необходимым уровням питательных веществ, результаты моделирования показали, что производство культур ограничивается такими факторами, как микробная активность и стабильность почвенных агрегатов (способность частиц почвы оставаться сгруппированными для удержания воздуха и воды). Модель также показала, что почвенные беспозвоночные играют важную роль, возможно, поедая микробов и тем самым стимулируя микробную активность в почвах.