12.3. От монокультур - к поликультурам
Все без исключения искусственные агроценозы неустойчивы во времени. Поддержание их устойчивости на основе монокультур обходится человеку все дороже. Выдающийся ботаник нашего времени А.Л.Тахтаджян пришел к выводу, что победа цветковых растений в борьбе за существование была обеспечена их способностью образовывать сложные многоярусные сообщества. Если это так, то, поддерживая монокультуры, мы идем против эволюционных традиций живой природы. Переход к поликультуре и щадящей почвообработке, использование при этом всех органических остатков на поле, наоборот, соответствовало бы тенденции развития природных биосферных процессов. Агроэкосистемы будущего должны быть многокомпонентными (поликультуры), обеспечивающими кроме высокой продуктивности максимальную плотность зеленого покрова планеты.
Иногда говорят, что монокультуры в сельском хозяйстве более продуктивны, поскольку они способны продуцировать биомассу вдвое большую с единицы площади, чем естественные экосистемы. При этом, однако, не учитывается, что производство биомассы в естественных экосистемах не связано с затратами энергии человеком, тогда как энергетическая эффективность агроценозов может быть близкой к нулю или даже отрицательной [530, 777].
Широкое распространение монокультур в современном сельском хозяйстве тесно связано с практически повсеместным применением химических средств защиты растений (так же как и с увеличенными дозами минеральных удобрений).
Создавая поля монокультур, человек сам создает «вредителей» и все последующие проблемы борьбы с ними. В табл.12.3 показано, как изменяется население насекомых в степи при превращении ее в поле, засеянное пшеницей.
Таблица 12.3. Изменение населения насекомых на 1 м2 после превращения целинной степи в пшеничное поле [778]
|
Учтено |
Целинная степь |
Пшеничное поле |
| Число насекомых всех видов на 1 м2 |
199,0 |
351,0 |
| Среднее число насекомых всех видов, постоянно живущих на 1 м2 |
111,2 |
331,6 |
| Общее число видов |
340,0 |
142,0 |
| Число видов на 1 м2 |
41,0 |
19,0 |
Есть немало экспериментов, показывающих преимущества выращивания нескольких культур совместно (так называемый intercropping). По всем возделываемым культурам известно применение смешанных посевов. Например, яровая пшеница хорошо сочетается с овсом, ячменем, яровой рожью, горчицей, горохом, чиной, чечевицей, бобами, викой, сераделлой, льном, морковью и другими видами. Во многих случаях в таких посевах повышается общий сбор продукции, повышается ценность кормов, улучшается структура почвы, уменьшается количество «сорняков», снижается поражение болезнями и «вредителями» [779]. В агрофитоценологии разработан ряд эффективных способов применения разновидовых посевов для самых разных зон. Вот некоторые примеры.
В средней полосе европейской части России поликультура кукурузы, овса и подсолнечника давала 415 ц/га кормовой массы при урожаях чистого посева кукурузы 327 ц/га. При посеве кукурузы с кормовыми бобами было получено повышение урожая кормовой массы на 40-80 ц/га при дополнительном сборе протеина 1,4 ц/га. В Белоруссии подсев люпина к кукурузе позволял дополнительно получать до 150 ц/га кормовой массы. Совместное выращивание кукурузы и сои увеличивало урожай зеленой массы на 126-136 ц/га, увеличило сбор сырого протеина, повышало питательную ценность кормов [780]. Совместные посевы овсяницы, канареечника и ржи давали пятикратную прибавку урожая по сравнению с чистыми посевами [781]. В опытах по совместному выращиванию арахиса, сорго, проса и кукурузы средний урожай арахиса оказывался меньше на 18%, но общая стоимость продукции с поликультурного поля увеличивалась до 154% [782], а кукурузный мотылек (Pirausta nubilalis) как вид перестал здесь быть «вредителем» [783].
Издавна в разных районах страны известна смесь пшеницы с рожью («суржа»), которая всегда, при любых погодных условиях, дает гарантированный урожай, в котором преобладает то пшеница, то рожь - в зависимости от конкретных условий данного сезона вегетации. В предгорьях Кавказа в «домонокультурное» время была популярной смесь кукурузы и фасоли, суммарный урожай от высевания которой был в 1,5 раза выше, чем монокультуры. Оказалось, что при совместных посевах зимующих горохов с пшеницей общий урожай зерна был выше на 3-5 ц/га, и при этом резко возрастало содержание белка в зерне пшеницы (Е.Б.Величко, личное сообщение).
В условиях Подмосковья трехвидовые агроценозы (горох-горчица-подсолнечник, вика-горчица-подсолнечник) не только давали более высокие и устойчивые урожаи кормовой массы, но степень их засоренности снижалась в 3-4 раза, что делало ненужным использование гербицидов [784].
Среди примеров других поликультур, успешно осуществленных в разных экспериментах: кукуруза – ячмень, кукуруза – люпин, кукуруза – горчица, кукуруза – подсолнечник – бобы, вика – овес – райграс, хлопчатник – сорго, лен – клевер [777, 785], кукуруза – соя – банан – маниок – кокосовая пальма – гевея [786]. Среди популярных поликультур в Центральной Америке ныне: маис — тыквы (пепо и бутылочная), маис – бобы, кассава –бобы, кассава – сладкий картофель. В Руанде (Африка) используются поликультуры: бобы – маис – сладкий картофель, соя – сорго – сладкий картофель [118]. Возможны разные варианты поликультур (рис.12.1,а,б).
Иногда вегетационная активность агроэкосистем удлиняется подсеиванием дополнительных трав между крупными растениями (кукурузой, соей и т.д.). Все шире распространяются смеси из различных сортов одного и того же вида – с разным строением и различиями в ритмике развития, но созревающие одновременно (так называемые «бленды», или сортосмеси).
Еще несколько столетий назад сортосмеси применялись в Китае при возделывании двухсезонного риса: рассада позднего сорта подсаживалась в посевы раннего, и общий урожай повышался до 48% [779]. В Перу издавна, на протяжении многих веков для надежности на поля высевают одновременно несколько культур (небольшими квадратами), что обеспечивает урожай при любых погодных условиях [787]. Смешанные посадки сортов риса получили широкое распространение в Японии [83]. Сортосмеси пшеницы успешно применялись в ХIХ веке во Франции и России. Многочисленны данные по успешному использованию сортосмесей кукурузы, хлопчатника, яровой пшеницы, гречихи и других культур [779].
Рис.12.1. Возможные варианты поликультур:
а – посев в междурядьях – другой способ одновременного выращивания двух и более культур на одном поле. Он также является альтернативой монокультурному земледелию. Здесь в качестве примера показана схема посадки сои и кукурузы. В других вариантах совмещенными могут быть плодовые деревья и бобовые или трава и бобовые;
б – выращивание двух культур в год в одном культурообороте – один из способов интенсификации производства сельскохозяйственной продукции, при котором сохраняется положительное действие «эффекта чередования». В данном случае на одном поле в течение года выращиваются сорго и озимая пшеница. Вторая по сроку поспевания культура (сорго) высевается весной, непосредственно перед уборкой урожая первой культуры (озимой пшеницы) [783].
Конечно, не всякие смеси и не всегда дают заметное повышение урожайности: требуется интенсивное исследование приемов массового усиления различий между растениями в посевах по развитию, органообразованию и росту, возрасту и продолжительности жизни, размножению и размещению на площади, т.е. учет разнообразных взаимоотношений компонентов на протяжении вегетации. В многолетних опытах П.В.Юрина (МГУ) урожай односортовых плантаций кукурузы составлял 343 ц/га, а в смешанных посевах с неодинаковой высотой растений и разными сроками цветения – 472 ц/га. На площади 4 тыс. га П.В.Юрин получал урожай пшеницы из смешанных сортов 43,3 ц/га, а при монокультуре – только 33,7 ц/га [786].
Иногда использование других культур выгодно не только для получения дополнительного урожая, но и в качестве «видов-ловушек», принимающих на себя основную тяжесть поражения «вредителями». Так, при совместных посевах сладкого картофеля и кукурузы муравьями поражается только картофель, а кукуруза остается нетронутой. При выращивании только кукурузы она почти полностью поражается муравьями [98].
С другой стороны, с помощью каких-то специально подобранных диких растений-репеллентов можно добиться отпугивания нежелательных в агросистеме видов. Известно около 600 видов растений, которые обладают таким отпугивающим эффектом (например, ноготки, ромашка-пиретрум, чеснок, табак и др.).
Подчеркнем еще раз: все сортосмеси оказываются более устойчивыми к «сорнякам», болезням и «вредителям», чем чистые посевы тех же культур.
Отказ от монокультур и переход к поликультурам позволяет обеспечить неуязвимость полей при воздействии насекомых, клещей, грибковых и вирусных заболеваний в опасных для урожая масштабах. В таких сложных экосистемах взаимосвязь видов такова, что постоянно высокая численность какого-либо одного вида невозможна. Кроме того, в поликультурах практически отсутствует почвоутомление.
Углубленное изучение межвидовых взаимоотношений в таких создаваемых человеком фитоценозах должно вскрыть большие резервы повышения урожайности сельскохозяйственных культур без применения химических средств защиты растений.
Несомненно, что переход к поликультурам потребует развития таких направлений биогеоценологии, как агроценология [786, 788], аллелопатия [120, 789, 790].
| « Назад | Оглавление | Вперед » |