Устойчивое земледелие и экология дождевого червя

Фото: Взято из открытых источников

Земляные черви играют очень важную роль в агроэкосистемах. Результатом их жизнедеятельности является ускорение ферментации (разложения органических остатков), внесение питательных элементов, формирование перегноя, ускорение круговорота азота и структурное формирование почвы.

Норы дождевого червя способствуют росту корней растений и прорастанию их на большую глубину к водоносным слоям, почвенному газообмену и дренированию почв. Качество и количество органических веществ попадающих в почву являются основным детерминантом изобилия дождевого червя и интенсивности его деятельности на сельскохозяйственных угодьях, в то время как перепашка, культивирование и внесение пестицидов резко снижает эту деятельность.

В этой статье будут рассмотрены ряд научных фактов полученных в последнее время и касающихся дождевых червей, поскольку последнее имеет огромное влияние на земледелие в смысле устойчивости.

Экология Дождевого червя

Разновидности дождевого червя можно классифицировать по трем морфо-экологическим критериям: Epigeic, Endogeic, anecics Bouche. Их особенности мы сейчас и рассмотрим.
Epigeic Обитают в верхних слоях почвы богатых органическими веществами и питаются ими в больших количествах. Разновидности, объединяемые этим классом, лишь иногда опускаются в минеральные слои почвы. Они подвержены климатическим колебаниям и давлению хищников, а также имеют тенденцию быть маленькими, с быстрой сменой поколений. Наиболее характерный представитель этого класса Eisenia Foetida (на территории СНГ известного как Красный калифорнийский червь), наиболее часто используемый для вермикомпостирования.

Endogeic

Представители этого класса предпочитают обитать в почве менее насыщенной органическими веществами, а в рацион входит большее количество минеральных веществ. Они строят непрерывно разветвляющиеся норы, как правило, горизонтальные и они, очевидно, не являются главным звеном в преобразовании органики, но играют очень важную роль в формировании почвы. Они непрерывно смешивают и проветривают почву, а также помогают в разложении корней деревьев.

Anecics Bouche

Под этим названием объединяются разновидности, которые строят постоянные вертикальные норы, проникающие глубоко в почву. Они играют очень важную роль в формировании почвы, а также ферментации органических веществ. Основными видами в этом классе являются Lumbricus terrestris и Aporrectodea longa. Последние известны как отличная приманка для рыбы, в первую очередь благодаря своим размерам, и, благодаря этому своему свойству, активно используются в коммерческих целях. Вкусовые качества различных типов органических отходов для червей могут зависеть от содержания азота, углеводов и присутствия полифенолов (род танинов). Земляные черви предпочитают материалы с низким отношением C/N, типа клевера, против трав с высоким отношением C/N. Колонизация органических останков микроорганизмами также увеличивает их привлекательность для червей.

Выгоды от дождевых червей

Глубоко проникающие разновидности типа L.Terrestris могут прокладывать ходы через уплотненную почву, создавая каналы для дренажа, проветривания и роста корней. Научная работа Shipitalo и Protz (1989) объяснила некоторые из механизмов, с помощью которых черви увеличивают плодородный слой почвы. Глотая органические вещества, черви раскладывают сложные органические соединения на более простые и перемешивают их с почвой, ускоряя процесс дальнейшей ферментации. После высыхания копролиты (так называется то, что выходит из червя) становятся устойчивыми. Стюарт и другие ученые также представили свидетельства того, что земляные черви формируют устойчивые совокупности почвы.

Земляные черви экосистем леса, в особенности уже упомянутый вид L.Terrestris может потреблять все органические отходы, депонированные на поверхности, в пределах периода времени от нескольких недель до двух месяцев. Объединение органических отходов сада и червей может стать важным механизмом для того, чтобы предотвратить вспышки грибка, споры которого передаются от прошлогодней органики весной новым листьям. Утилизация поверхностных органических отходов может стать важной функцией дождевых червей в агроэкосистемах без пашни.

Добавление дождевых червей на определенных участках приводило к улучшению качества почвы и производительности на полях в Новой Зеландии. Подобные эксперименты имели успех в Ирландии и США.

Копролиты дождевого червя - источник питательных веществ жизненно необходимых растениям. На почве пастбища копролиты L.Terrestris содержали те же 73 процента азота, которые были найдены в его пище; этот факт подтверждает важность участия червей в процессе - нитрификации и денитрификации почвы (то есть обогащении и обеднении почвы азотом, что в общем смысле делает червя регулятором этого элемента в почве). Земляные черви увеличивают количество азота в почве в минеральном виде, извлекая его из органики. Поскольку в копролитах червей нитрификация увеличена, отношение нитрата азота к аммонию азота имеет тенденцию увеличиваться, когда в почве достаточно червей. Дело в том, что в желудке червя были найдены азотофиксирующие бактерии, именно поэтому столь велико различие в содержании фиксированного азота в копролитах и почве. Земляные черви могут увеличить уровень метаболической деятельности в почве, как показал уровень СО2 вовлеченного в этот процесс, все же изобилие нематоды и микробов может значительно уменьшаться. Это происходит потому, что черви уменьшают количество органики доступной другим разлагающим организмам и еще потому, что черви глотают их при кормлении. Этот факт позволяет увеличить скорость обмена питательными элементами в почве. 

Эффект оказываемый современным земледелием на дождевых червей

Дождевые черви не любят пашню, и вообще большая интенсивность и частота волнений снижает плотность их населения. Сельскохозяйственные почвы сейчас находятся во власти видов приспособленных к волнению, низкого содержания органического вещества в почве и недостатка поверхностной органики. Земляные черви зависят от умеренного диапазона влажности почвы, а культивирование снижает этот фактор, что приводит к уменьшению их популяции. На культивируемых полях почти не наблюдается видов обычных к богатым органикой средам, типа E.Foetida. Преобладают в основном виды пользы, от которых, катастрофически мало.

Популяция дождевого червя обычно значительно понижается в обрабатываемых полях против пастбищ или нетронутых земель. В Южной Африке популяция Lumbricids уменьшилась втрое уже на следующий год после культивирования нетронутой земли. Джерард и Сено сообщали о наличии 93 червей на квадратный метр в почве поля, которое часто обрабатывалось и это, учитывая тот факт, что присутствовали виды устойчивые к волнениям (на пастбище на 1 кв. м приходится до 20 тыс. особей). Несколько увеличить популяцию червей удалось, применив дисковый культиватор. Удвоить это число удалось при переходе на режим обработки без перепашки.

Главной функцией перепашки является уменьшение плотности и пористости почвы, но вместо этого увеличивается микропористость. Макропоры, которые могут иметь или биологическое или физическое происхождение и которые могут играть важную роль в быстром проведении воды в почву, разрушаются плугом. В одном из исследований был сделан следующий вывод: 67 процентов уменьшения проникновения воды в почву после вспахивания тропической почвы леса было приписано разрушению нор дождевого червя. Тот же параметр в смежной почве, которая подвергалась постоянному вспахиванию, увеличился на 23 процента благодаря тому, что плуг разрушил образовавшуюся в результате дождя корку. Пожалуй, лучшим способом увеличения проникновения воды в почву является мульчирование (добавление любой поверхностной органики: соломы, опилок, листьев, компоста, биогумуса и пр.), поскольку это приводит к увеличению популяции червей, которые в свою очередь начнут создавать макропоры. Уплотнение почвы, вызванное интенсивной сельскохозяйственной деятельностью, также приводит к уменьшению популяции червей.

Изучение, проведенное в Дании, показало, что 200 тонн на гектар навоза является оптимальной дозой для увеличения популяции червя (того же эффекта можно добиться, добавляя 4 тонны биогумуса). На экспериментальном участке в Англии (Ротамстед) навоз вносился в течение 118 лет, что увеличило популяцию червей, а также резко уменьшило необходимость применения минеральных удобрений. Чрезмерное использование минеральных удобрений непосредственно и практически сразу приводит к сокращению биомассы червя.

Органические мульчи положительно влияют на червей, улучшая микроклимат по температуре и влажности и обеспечивая пищей. На зерновых участках в штате Пенсильвания в США наибольшего изобилия червей добились, не перепахивая почву на зиму и оставляя в качестве мульчи солому этих же зерновых.
Эффект оказываемый на червей пестицидами зависит от того какой именно химикат используется. Гербициды имеют достаточно низкую токсичность для червей, но могут привести к снижению их количества, благодаря уменьшению входа органики в почву от сорных растений. Фунгициды и фумиганты представляют собой яд для червей. Их применение может оказывать уникальное влияние на экологические группы почвенных организмов. Например, фунгицид benomyl вызвал сокращение популяции дождевых червей. Anecics типа L.Terrestris были наиболее восприимчивы к поверхностным внесениям и менее чувствительны к внесениям этих веществ на несколько десятков сантиметров. Но L.Terrestris формирует глубокие норы почти не затрагивающие поверхностного слоя почвы, а A.caliginosa непрерывно расширяет их ходы на поверхности, последние как раз очень чувствительны к веществу benomyl. 

Увеличение популяции дождевого червя

Есть много творческих путей, с помощью которых фермер может увеличить популяцию червей. Сначала необходимо определить какие виды или экотипы червей присутствуют и насколько велико их количество. Обычно можно найти разновидности Endogeic. Они полезны, но смешанное сообщество, включая anecic, является идеалом. Просто перенести червей в то место где бы вы хотели их видеть можно, но лучше переносить их со средой обитания, то есть с землей, в которой они до этого обитали. Для этого необходимо аккуратно вырезать кубик земли, размером 30Х30Х30, чтобы не тревожить червей. Они в этом случае охотнее приживаются. Также необходимо рассмотреть какие виды еще могли бы обитать там. Для этого лучше исследовать ближайшую нетронутую землю в лесу или на лугу. Большая часть наших знаний о дождевых червях касается одного семейства Lumbricidae, которые родом из сырого умеренного климата в Европе. Распространение этих животных по всему миру сравнимо разве что только с периодом европейского колониализма. Эти черви единственный вид представленный в северо-восточных США и Канаде, поскольку замораживание убило там родную фауну. В местах, где присутствует родная фауна, Lumbricids почти всегда доминируют, поскольку они гораздо более живучи, благодаря своей прожорливости.

Одной из идей управления уровнем популяции червей является своеобразная буферная зона. Это часть земли, которую нужно оставить нетронутой время от времени подрезая сорняки, чтобы обеспечить эту часть земли мульчей в качестве продовольствия и физического покрытия. Через некоторое время отсюда можно будет брать блоки земли, и переносить на поле. Кроме того, в ходе одного вечернего пробега L.Terrestris способен совершать путешествия до 19 метров на поверхности почвы. Это довольно длительный способ обогащения почвы червями и может использоваться только в случае, если с поля не вывозится солома, а остается в качестве мульчи. С помощью этого метода можно добиться высоких урожаев и свести использование минеральных удобрений к минимуму

Перевод с английского: Николай Степанов