Больше углерода в почве может контролировать сорняки, в некоторых случаях
Исследователи из Корнелла протестировали экологический инструмент для борьбы с сорняками на полях соевых бобов и кукурузы: добавление углерода в почву в виде опилок и ржаной соломы.
Исследование показало, что опилки хорошо контролировали сорняки на соевых полях, но не так хорошо на полях кукурузы. Опилки предлагают экологичную альтернативу традиционным методам борьбы с сорняками, таким как вспашка и гербициды, каждый из которых имеет свои недостатки.
"Фермеры пробовали разные гербициды, и растения выработали к ним устойчивость, после чего у фермеров остается не так много вариантов", — говорит Дженни Као-Книффин, профессор Школы интегративных наук о растениях (раздел садоводства) в Колледже сельского хозяйства и наук о жизни, старший автор исследования 2024 года в журнале Weed Science.
Другая проблема заключается в том, что компании не разрабатывают новые гербициды. Между тем, вспашка имеет свои проблемы: она нарушает структуру почвы, что может привести к эрозии. Кроме того, сорняки могут вырабатывать стратегии против вспашки, разрастаясь в течение всего сезона.
"Но есть и другие способы управления сорняками, основанные на общих принципах биологии почвы", — говорит Као-Книффин. "Добавление углерода в почву запускает каскад микробных процессов, которые могут работать в пользу борьбы с сорняками, если его применять в нужное время".
"Экологическим практикам управления сорняками уделялось меньше внимания, чем вспашке и химическим методам", — говорит Мария Ганнетт, первый автор статьи, в настоящее время специалист по распространению знаний о сорняках в Массачусетском университете в Амхерсте. "Это была одна из стратегий, где мы немного глубже погрузились во взаимодействие между микробами, сорняками и культурами".
Почвенные микроорганизмы — ключ к подавлению сорняков при добавлении углерода, потому что они потребляют углерод для роста, и при этом они активнее поглощают азот, необходимый растениям для роста. Иммобилизуя азот и удерживая его от растений, микробы могут помочь подавить сорняки.
В исследовании ученые провели эксперименты в 2020 и 2021 годах с различными обработками на полях сои и кукурузы. Они включали добавление углерода в виде опилок или ржаной соломы, а также два контрольных варианта, где участки пропалывались вручную или полностью оставлялись без внимания.
"Мы обнаружили влияние на микробное сообщество, сообщество сорняков, а также на рост сельскохозяйственных культур", — говорит Ганнетт.
Как и следовало ожидать, и борьба с сорняками, и рост сельскохозяйственных культур были одними из лучших на контрольных участках, прополотых вручную. "Это золотой стандарт", даже если он не практичен для фермеров, отмечает Ганнетт.
На соевых участках добавление опилок в почву привело к почти полному отсутствию роста сорняков. Обработка опилками также привела ко второму по величине росту сои, возможно, потому что соя сама фиксирует свой азот.
Напротив, добавление ржаной соломы привело к наибольшему росту сорняков, вероятно, потому что солома содержит собственный азот. А к 2021 году соя росла не так хорошо, поскольку сорняки, казалось, вытеснили культуру.
В случае с кукурузой обработка опилками подавляла рост сорняков, но не так резко, как с соей. Это могло быть связано с тем, что исследователи удобряли кукурузу, поскольку она не может фиксировать собственный азот; добавление азота могло привести к большему росту сорняков на поле кукурузы по сравнению с соей, говорит Ганнетт.
Как и на соевых участках, добавление ржаной соломы привело к наибольшему росту сорняков на полях кукурузы — но также и к наибольшему росту культуры (биомассе) кукурузы в 2020 году. Этот результат может быть связан с азотом в ржи, на котором хорошо растет кукуруза.
Что касается микробов, обработка как опилками, так и ржаной соломой привела к наибольшему росту (измеренному по уровню дыхания) как на полях кукурузы, так и сои.
"Фермеры могут рассчитать время так, чтобы почва была очень богата углеродом в момент прорастания целевых сорняков", — говорит Као-Книффин.