Перше, на що ми звернули увагу в Колорадском дослідженні сівозмін, - це те, що урожай зернових, що розміщуються після соняшнику, часто опинявся нижче очікуваного. Наприклад, просо давало урожай на 35-50% менше, ніж при розміщенні його після кукурудзи або озимої пшениці (Anderson et al., 1999). Більш того, соняшник в сівозміні призводив до зниження врожаю озимої пшениці на 20-35% навіть в тому випадку, коли залишався пар, наприклад в сівозміні озима пшениця - соняшник - пар.
Після нього в грунті залишається менше вологи, ніж після інших культур
Спочатку ми вважали, що врожайність культур, які розміщуються в сівозміні після соняшника, знижується через зменшення вологості грунту. Соняшник після збирання врожаю залишає на поверхні грунту мало рослинних залишків, що визначає менше накопичення вологи в грунті, адже ефективність влагонакопления при No-till безпосередньо залежить від кількості залишилися на поверхні грунту пожнивних залишків (Peterson et al., 1996).
Ми досліджували рівень вологості грунту перед посівом проса або озимої пшениці після різних попередників. Як і очікувалося, коли просо розміщувалося після соняшнику, кількість вологи в грунті на момент сівби проса виявилося на 40 мм менше, ніж коли воно було після озимої пшениці; різниця становила 30% (Nielsen et al., 1999).
Однак в сівозміні з озимою пшеницею проявилася досить цікава тенденція. Зміст вологи в грунті в сівозміні озима пшениця - соняшник - пар було більш ніж в два рази нижче, ніж в сівозміні озима пшениця - пар або озима пшениця - кукурудза - пар (рис. 1). Нас збила з пантелику така велика різниця в запасах вологи між сівозмінами пшениця - соняшник - пар і пшениця - кукурудза - пар, оскільки ми вважали, що за час пара накопичення вологи зведе до мінімуму різницю між сівозмінами. У сівозміні озима пшениця - кукурудза - соняшник - пар вміст вологи було вище, ніж в сівозміні пшениця - соняшник - пар. Цей факт ми приписали того, що пожнивні залишки зернових залишаються на поверхні грунту та підвищують накопичення і збереження опадів в грунті під час пара. Однак в сівозміні озима пшениця - кукурудза - соняшник - пар грунтова волога все ж була на 25-30% нижче, ніж в сівозміні пшениця - кукурудза - пар або пшениця - пар.
Виробники можуть мінімізувати різницю між сівозмінами в запасах ґрунтової вологи за допомогою стеблестоя соняшнику (Nielsen, 1998.). Якщо при збиранні соняшнику зберігати найвищі стебла, попередньо збільшивши щільність стебел на ділянці за рахунок більш високої норми висіву, то можна поліпшити снегозадержание і накопичення вологи в грунті. Однак недолік цього підходу в тому, що в роки з малою кількістю снігу поповнення грунтової вологи може виявитися дуже слабким.
Якщо в сівозміні присутній соняшник, урожай озимої пшениці з часом знижується
Аналізуючи врожайність культур у сівозмінах озима пшениця - соняшник - пар (Пш-Пс-П) і озима пшениця - кукурудза - пар (Пш-К-П), ми помітили загрозливу тенденцію: врожаї озимої пшениці в сівозміні з соняшником знижуються в порівнянні з сівозміною , де його замінює кукурудза (рис. 2). Так, наприклад, на четвертому році досліджень урожай озимої пшениці в сівозміні Пш-Пс-П виявився на 20% нижче, ніж в сівозміні Пш-К-П. До дев'ятого ж році урожай озимої пшениці в сівозміні з соняшником був уже на 50% нижче, ніж в сівозміні з кукурудзою. Урожайність озимої пшениці в сівозміні з соняшником поступово знижувалася.
Нас цікавило, чи впливає соняшник в сівозміні на родючість грунту, оскільки зниження врожаю озимої пшениці могло бути наслідком проблем зі шкідниками або недоліків технології вирощування. Тому на дев'ятому році дослідження ми визначили зміст органічного вуглецю в поверхневому шарі грунту 0-5 см. Кількість вуглецю в грунті в сівозміні Пш-К-П становило 5,8 мг / га, що на 17% більше ніж у сівозміні Пш-Пв П, де цей показник дорівнював 4,8 мг / га (див. табл.).
Ми пояснюємо таке зниження кількості вуглецю низьким рівнем пожнивних залишків після соняшнику. Перед сівбою озимої пшениці в сівозміні Пш-К-П рослинних залишків у поверхневому шарі грунту було 4010 кг / га проти 460 кг / га рослинних залишків у сівозміні Пш-Пс-П. Навіть коли в сівозміну були включені озима пшениця і кукурудза, що дають велику кількість пожнивних залишків (сівозміна пшениця - кукурудза - соняшник - пар, Пш-К-Пс-П), обсяг поверхневої біомаси все одно залишався на 75% нижче, ніж в сівозміні Пш -К-П. Таке зменшення рослинних залишків у поверхневому шарі грунту призвело до того, що органічного вуглецю в грунті в сівозміні з соняшником Пш-К-Пс-П виявилося на 7% менше, ніж в сівозміні з просом: пшениця - кукурудза - просо - пар (Пш- К-Пр-П).
