Исходя из химического состава почвы и требований биологии конкретной культуры, разрабатывают систему удобрений культуры и севооборота.
В-шестых, симбиотическая азотфиксация – аэробный процесс. На 1см3 фиксированного азота воздуха расходуется 3см3 кислорода. Следовательно, почва должна быть рыхлой или ее нужно поддерживать в пределах оптимальной плотности.
Активность симбиоза снижают факторы, которые ухудшают интенсивность фотосинтеза (сорняки и болезни, вредители полевых культур, некачественное выполнение агроприемов). Имеют большое значение и посевные качества семян, качество предпосевной обработки почвы, сроки, нормы и способы посева, своевременность и качество ухода за растениями.
Таким образом, для максимальной биологической фиксации азота воздуха симбиотической системой необходимо создать оптимальные параметры основных факторов среды, качественно и в срок выполнять все агротехнические приемы.
Для увеличения доли биологического азота в азотном балансе необходимо изменить структуру посевных площадей, существенно увеличив дозу бобовых культур. Однако при частом возвращении бобовых на одно и то же поле возникает опасность накопления специфических болезней и вредителей этих культур, почвоутомление, в результате снижается активность симбиотической азотфиксации, урожай и его качество.
Задача состоит в том, чтобы для конкретных биологических условий, конкретного севооборота подобрать культуры, которые снимали бы бобовое почвоутомление, угнетали развитие болезней бобовых культур и максимально насыщали севооборот бобовыми культурами. Результаты исследований показывают, что такие севообороты для Центрального района Нечерноземной зоны вполне реальны.
4. Энергосберегающая технология производства продукции небобовых культур за счет симбиотически фиксированного (биологического) азота
В процессе роста и развития бобовые культуры при благоприятных условиях симбиоза способны не только удовлетворять свои потребности в азоте за счет биологической азотфиксации, но и передавать часть фиксированного азота другой культуре, выращиваемой в смеси. Например, овес, высеянный вместе с викой, растет лучше, чем в чистом виде, без внесения азотных удобрений (часть азота фиксированного викой, использует и овес). В этом случае овес никогда не накапливает избытка нитратов, его можно использовать для приготовления детского питания. Аналогично в смеси с однолетними зернобобовыми культурами можно возделывать и другие мятликовые без применения азотных удобрений и производить безнитратную продукцию.
Механизм поступления биологически фиксированного азота от бобовых культур к мятликовым достоверно не установлен. По-видимому, мятликовые культуры используют азт отмирающих корневых волосков бобовых. Достоверно установлено, что вегетативная масса мятликовых культур, выращиваемых в смеси с бобовыми, всегда содержит больше азота, чем в чистых посевах мятликовых.
Аналогично используют биологический азот многолетние злаковые травы, выращиваемые в смеси с многолетними бобовыми культурами. Без азотных удобрений можно получить высокий урожай биологически чистого полноценного корма бобово-мятликовых травосмесей, при скармливании которого молоко и молочные продукты не будут содержать нитратов.
Исключительный интерес для получения безнитратной продукции представляет использование биологического азота последующими небобовыми культурами. Это возможно в двух случаях: за счет корневых и пожнивных остатков многолетних бобовых трав, а также при использовании бобовых культур в качестве сидератов.
После возделывания высокопродуктивных многолетних (урожайность – 10-13т/га сена с 1га за один сезон) в почве остается – 80-110кг азота/га. Этот азот находится в связанной органической форме и высвобождается постепенно с увеличением от весны к середине лета. В таком же темпе возрастает потребность последующей культуры в азоте. В результате у растений не бывает азотного перекорма. Можно получить достаточно высокий урожай биологически чистой продукции (картофель, морковь, столовая свекла и других овощных и полевых культур), пригодной для детского и диетического питания. Причем лежкость таких продуктов лучше, чем при усвоении растениями азота из удобрений.
Более эффективный путь перевода культур на питание биологическим азотом – использование бобовых культур на сидерацию. Сидеральные культуры можно высевать как парозанимающие, промежуточные или подсевные. При этих формах возделывания бобовых культур на сидерацию обеспечиваются дополнительная аккумуляция солнечной энергии, включение азота воздуха в биологический круговорот, дополнительное накопление органического вещества в почве, повышение ее плодородия и получение достаточно высоких урожаев полевых культур без использования минеральных азотных удобрений. Таким образом можно получить биологически полноценную продукцию, не содержащую излишков нитратов.
В качестве парозанимающих бобовых культур лучше высевать однолетние растения, такие, как люпин узколистный и желтый (алкалоидные формы), пелюшка. До посева озимых они могут накопить до 12-15т зеленой массы/га с содержанием азота до 100-120кг/га. Однако стоимость семян этих культур высокая, такие сидераты обходятся сравнительно дорого. Например, на 1га необходимо высеять – 110-120кг семян люпина желтого. Несколько меньшие затраты могут быть при посеве пелюшки на сидерацию.
В качестве промежуточных можно высевать эти же бобовые после уборки озимых на зеленую массу и ранней уборки однолетних трав. Промежуточные культуры в Центральном районе Нечерноземной зоны имеет смысл запахивать поздно осенью, с наступлением устойчивых холодов, до этого они сформируют полноценный урожай зеленой массы.
В качестве промежуточных культур можно высевать и многолетние бобовые травы сортов ярового типа – клевер ползучий, донник, люцерну.
Представляют особый интерес сидеральные бобовые культуры, подсеваемые под основную культуру. Они не занимают специального поля в севообороте, не снижают урожай основной культуры, сполна используют поступающую на поле энергию солнца, больше других накапливают биологического азота и органического вещества в почве.
Например, клевер ползучий, подсеянный по снегу под озимую рожь, не мешает получить полноценный урожай зерна, а после уборки ржи, до осени, способен накопить до 20т биомассы надземных и подземных органов на 1га, содержащей – 150-180кг азота воздуха, включенный в биологический круговорот. Причем для такого посева требуется всего – 2-3кг семян клевера на 1га – минимальные затраты при максимальном эффекте.
Регулируя сроки запашки сидеральной массы, можно совместить кривую минерализации органической массы сидерата с кривой потребления азота последующей культурой и таким образом свести к минимуму потери азота, избежать излишнего его накопления в продукции, получить биологически чистый безнитратный продукт.
Именно при таком использовании сидеральных бобовых культур можно приостановить падение плодородия почвы и решить вопрос расширенного его воспроизводства, что практически не удается другими приемами.
Контроль за содержанием нитратов в продукции растениеводства следует проводить не только при уборке урожая, но и в процессе его формирования. Особенно это важно для овощных культур.
Производство продукции, свободной от избытка нитратов, возможно при максимальной использовании биологического азота.
Модель этой технологии включает переход на биологический азот за счет:
1. Изменения структуры посевных площадей с увеличением доли бобовых культур;
2. Подбора комплементарных симбиотических систем – сорта бобовой культуры и штамма ризобий;
3. Доведения рНсол до оптимального для биологии данной культуры уровня или подбора культуры под рНсол данного поля;
4. Поднятия содержания доступных форм фосфора и калия, бора и молибдена до нижней границы оптимальной обеспеченности для конкретной культуры;
5. Оптимизации влагообеспеченности в течение вегетации;
6. Использования бобовых сидератов как парозанимающих и подсевных культур с введением в севооборот культур семейства Капустные;
7. Использования небобовыми культурами биологического азота предшественника и сидерата;
8. Возделывания бобовых и мятликовых трав в травосмесях;
9. Активизации ассоциативной биологической азотфиксации.
Эта модель предусматривает также рациональное использование азотных удобрений; исключение внесения минерального азота под бобовые культуры; дробное внесение азотных удобрений в умеренных нормах под овощные, зерновые, картофель и корнеплоды; расчет норм азотных удобрений с учетом запаса минеральных форм азота в почве; определение необходимости подкормки культур азотом по результатам растительной диагностики.
Таким образом, при правильном и четком выполнении рекомендуемых технологических приемов можно получать высокие урожаи биологически чистой продукции растениеводства без излишнего содержания нитратов при наименьших затратах невосполнимой энергии.
5. Производство продукции растениеводства, свободной от пестицидов
Из-за сорняков, вредителей и болезней уменьшается урожай полевых культур. Без защиты возделываемых культур невозможно получать высокие урожаи, тем более реализовывать потенциальную продуктивность генотипа. По мере развития растениеводства человечества выработало различные приемы борьбы с вредными организмами.
В первую очередь это агротехнические приемы: соблюдение севооборота, снижающего численность вредных насекомых и возбудителей болезней; своевременная и качественная осенняя и предпосевная обработка почвы; механическая прополка сорняков; введение паров в севообороты с высокой засоренностью полей; введение в севооборот капустных в качестве промежуточных сидеральных культур для угнетения патогенной биоты в почве; устройство ловушек для вредных насекомых с помощью приманок.