Сравнительное исследование пятнадцати видов покровных культур для управления почвой в садах: водопоглощение, характеристики плотности корней и устойчивость почвенных агрегатов.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 721 (2023) Цитировать эту статью

1635 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Увеличение использования покровных культур (ПП) является необходимостью в устойчивом виноградарстве, хотя это может противоречить возможной чрезмерной конкуренции со стороны виноградников. Особенно в сценарии изменения климата, последняя особенность должна быть сведена к минимуму при сохранении экосистемных услуг. Целью исследования было определение CC для ухода за виноградниками. В ходе исследования были охарактеризованы несколько видов в соответствии с их скоростью испарения (ET), характером роста корней и потенциалом стабильности агрегатов почвы. Исследование было проведено в 2020 году в Пьяченце (Северная Италия) на 15 видах CC, выращенных в горшках на открытом воздухе и классифицированных как травы (GR), бобовые (LE) и стелющиеся (CR). Вместе с голой почвой (контроль) они располагались в виде полностью рандомизированного блока. CCs ET оценивали гравиметрическим методом, начиная с покоса и затем повторяя через 2, 8, 17 и 25 дней после этого. Измеряли надземную сухую биомассу (ADW), плотность длины корня (RLD), сухую массу корня (RDW) и длину класса диаметра корня (DCL), а средний весовой диаметр (MWD) рассчитывали в пределах глубины 0–20 см. До скашивания ЕТ была самой высокой у LE (18,6 мм в день-1) и самой низкой у CR (8,1 мм в день-1), причем последняя была даже ниже, чем в контроле (8,5 мм в день-1). Высокие показатели ЭТ, показанные LE, были связаны главным образом с очень быстрым развитием после посева, а не с более высокой транспирацией на единицу площади листа. После скашивания зависимость снижения ET для 15 видов (%) от индекса площади листьев (LAI, м2/м2) дала очень близкое соответствие (R2 = 0,94), предполагая, что (i) линейное снижение потребления воды ожидается в любое время начиная с начального LAI 5–6, (ii) эффект насыщения, по-видимому, достигается за пределами этого предела. Выбор видов покровных культур для использования на винограднике в основном основывался на суточных и сезонных нормах водопотребления, а также на динамике и степени роста корней. Среди ГР овсяница овсяная выделялась самой низкой ЕТ благодаря своим «карликовым» характеристикам, что делало ее пригодной для постоянного междурядного укрытия. Виды CR подтвердили свой потенциал для выращивания травы под виноградными лозами, обеспечивая быстрое покрытие почвы, самые низкие показатели ET и неглубокую колонизацию корней.

Виноградники часто создаются на бедных по своей природе почвах1 и подвергаются интенсивному управлению, что ставит под угрозу функции почвы и связанные с ней экосистемные услуги2,3,4. Более того, средиземноморский климат часто характеризуется сильными летними засухами, сопровождаемыми короткими, но сильными ливнями осенью-весной, способствующими стоку поверхностных вод2,5, деградации и эрозии почвы6,7. Высокий сток поверхностных вод из-за коротких и сильных ливней осенью-весной удаляет более плодородный верхний слой почвы, уменьшая содержание органического вещества (ПОВ) в почве и секвестрацию углерода (С), доступность питательных веществ и водоудерживающую способность, что приводит к общему уменьшению площади почвы. плодородие и продуктивность сельскохозяйственных культур8. Кроме того, после потери ПОВ почвенные агрегаты имеют тенденцию к более легкому разрушению, а эрозия почвы ухудшается9,10. Наконец, поверхностный сток и, как следствие, эрозия почвы являются основными путями, по которым остатки удобрений и пестицидов попадают в поверхностные воды8.

Традиционное управление почвой виноградников влияет на свойства почвы2,11. Механическая прополка может вызвать физическую деградацию почв виноградников7,12 и изменить биологические сообщества почвы на разных трофических уровнях13. И наоборот, покровные культуры виноградников считаются устойчивой стратегией управления почвенными ресурсами, поскольку они повышают важнейшие экосистемные услуги почвы3, включая инфильтрацию поверхностных вод14, секвестрацию углерода15 и снижение эрозии почвы7,16,17. Кроме того, покровные культуры (ПП) могут помочь защитить почву от водной и/или ветровой эрозии, поскольку они улучшают устойчивость почвенных агрегатов18 и защищают их от воздействия дождевых капель19.

CC также могут помочь улучшить/поддержать благоприятную структуру почвы и стабильную пористость на виноградниках20, поскольку развитие и оборот корней напрямую влияют на структуру подпочвы, увеличивая макропористость. Во время роста корни оказывают давление, которое приводит к реорганизации сети пор почвы21. После разложения корня вырытые корнями каналы остаются пустыми, образуя биопоры22,23. Вследствие увеличения макропористости почвы гидравлическая проводимость поверхности почвы, инфильтрация воды и наполнение подпочвы обычно улучшаются в сезон дождей 24,25. Если во время дождя почва становится насыщенной, гидравлическая проводимость поверхности почвы снижается, что приводит к стоку поверхностных вод3. Такое снижение частично компенсируется наличием CC26. Кроме того, площадь листьев CC снижает кинетическую энергию дождевых капель и способствует инфильтрации воды, поскольку время пребывания воды на поверхности почвы увеличивается24.

0.76) (Fig. 2a) which helped to distinguish two different data clouds. Till LAI values of about 6, the model was linear, having at its lower end all GR and CR species with the inclusion of M. polymorpha (MP) as a legume, while, at the other end, M. truncatula (MT), L. corniculatus (LC) and M. lupulina (ML) were grouped together. T. michelianum (TM) was isolated from all CCs at 22.56 mm day−1./p> 1.0 mm) roots although, most notably, L. corniculatus roots showed the highest abundance for both DCL_M (23.08 cm cm−3) and DCL_C (0.54 cm cm−3)./p> 2000 µm) in the top 10 cm of soil was achieved by L. corniculatus with 461 g kg−1. L. corniculatus differed from the rest of the LE group, whose grand mean (90 g kg−1) was the lowest of the three tested groups. As a legume, T. subterraneum (TS, 122 g kg−1) recorded the lowest values compared to fellow CR species, ranging between 211 (D. repens, DR) and 316 g kg−1 (G. hederacea, GH). GR recorded LM values slightly lower than those of CR, with a mean value of 217 vs 224 g kg-1./p> 1.0 mm) of L. corniculatus compared to other species, thus indicating the important role of large roots in soil aggregation levels. The strong influence of L. corniculatus on soil strength, when grown in monocultures compared to other legumes, has been reported. Interestingly, H. pilosella had higher LM compared to most of the other species, while having lower RLD and RDW. Previous studies reported lower pH of soil under H. pilosella than under other plants66,67, which was found in turn to be negatively correlated with water stable aggregates68. The authors explained the negative correlation between the pH increase and the soil aggregation level by the higher loading of humic acids on the mineral surfaces and by a decrease in the electrostatic repulsive forces between negatively charged substances under soil acidic conditions, resulting in higher coagulation of organic and mineral particles. Therefore, for H. pilosella, the effect on soil aggregation is more related to changes in soil chemical properties rather than to root characteristics./p> 1.0 mm) roots, as adapted from Reinhardt and Miller75. Moreover, RDW (mg cm-3) was gravimetrically determined after drying the roots in a ventilated oven at 60 °C until constant weight./p> 2000 µm), sM (250–2000 µm), m (53–250 µm) and s + c (< 53 µm). Each fraction was isolated by manually moving the sieve up and down 50 times. After each phase, soil aggregates remaining on the top of the sieve were transferred onto an aluminium pan, oven dried at 105 °C and weighed. Water and soil passing through the sieve were poured onto the smaller sieve mesh, thus starting the next phase (wet-sieving). All fractions were corrected for sand content, and the MWD was calculated according to van Bavel76 as follows:/p>