Природоподобные технологии

«Аграрный сектор» №1 (63)

Выращивание сельхозкультур без обработки почвы

Плодородие почвы – важнейшее свойство, которое способствует росту урожайности сельхозкультур и в конечном итоге развитию сельского хозяйства. Но в последние годы все громче звучат голоса ученых о катастрофической деградации земель сельхозназначения. Эти процессы происходят по всему миру. И данная проблема давно стала глобальной. Эта тема часто находит свое отражение и на страницах нашего журнала. Сегодня мы публикуем статью, присланную российскими учеными, которые уже многие годы работают над созданием агротехнологий, позволяющих остановить деградацию пашни. Приведенные данные, полученные в Ставропольском крае, прошли многочисленные проверки и испытания как на опытных полях научных учреждений, так и в производственных условиях. Всем нашим читателям рекомендуем ознакомиться с данным материалом и подумать о своих почвах и будущем хозяйств.

Редактор

Плодородие почв падает

При внушительном увеличении производства сельхозпродукции в России многие агрохимические центры констатируют катастрофическое снижение плодородия и запасов углерода в почвах сельскохозяйственного назначения. При этом самые большие потери плодородия наблюдают на черноземных почвах, производящих основной объем растениеводческой продукции. Обусловлено это тем, что черноземы расположены в степных районах страны, где из-за периодического проявления засух широко применяются короткоротационные 2–4-польные севообороты с чистыми парами, в которых за год минерализуется 2–4 т/га гумуса. Еще большее количество органического вещества (от 3,6 до 6,0 т/га) черноземы теряют из-за дефляции, а также водной эрозии, причиной чему служат осадки ливневого характера и интенсивное таяние снега весной, которые в разной степени проявляются на более половины площади пахотных земель степных агроландшафтов. Поэтому содержание органического вещества в черноземах России после 100–150 лет их использования снизилось более чем в 2 раза. Потери эти невосполнимы, несмотря на то, что почва представляет собой возобновляемый природный ресурс.

По мнению ученых Почвенного института имени В. В. Докучаева, основными факторами снижения плодородия и уменьшения содержания в них углерода служат технологии возделывания культур (85%) и эрозия (15%). Не подвергаем сомнению вышеназванные причины потери плодородия и почвенного углерода. Однако, по нашему мнению, к потере плодородия приводит игнорирование природных процессов, протекающих в естественно сложенной почве и обеспечивающих формирование оптимальных для роста растений водно-физических, химических и биологических свойств. Основным фактором и следствием возникающих проблем является обработка почвы в любом ее виде.

Как известно, обработка почвы противоестественна, так как в природных условиях она механически не обрабатывается. На почву воздействуют только ее обитатели – макро-, мезофауна и микробиота. Почва миллионы лет формировалась на земной поверхности благодаря отсутствию у древнего человека орудий для ее обработки. Земледелец обрабатывает почву с целью создания оптимального по плотности строения пахотного слоя и его структурного состояния, сохранения почвы от разрушения водой и ветром, обеспечения хорошей заделки семян и пожнивных остатков и др. Однако многовековой опыт показывает, что все происходит как раз наоборот.

В результате обработки происходит разрушение структуры почвы и распыление почвенных агрегатов. Это приводит к снижению водопроницаемости и влагоемкости и, как следствие, к водной эрозии, ухудшению обеспечения растений влагой и снижению урожайности выращиваемых культур. Несомненно, изобретение плуга спасло человечество от голода, так как он позволил обрабатывать гораздо большие площади, хорошо разделывать почву, особенно целинную дернину, и тем самым существенно увеличить урожайность возделываемых культур. Без обработки почвы получить достаточного пропитания было невозможно. И такая ситуация продолжалась многие столетия. Но при этом постоянно шел поиск орудий и способов обработки, снижающих степень деградации почвы без оборота пласта и обеспечивающих уменьшение глубины обработки, оставление стерни на поверхности и т. д. Все это в той или иной мере уменьшало отрицательные последствия вспашки, но кардинально ничего не меняло. В настоящее время изобретены посевные агрегаты, способные заделывать семена и удобрения в необработанную почву, и стало возможным на черноземных почвах обойтись без механической обработки благодаря формированию оптимальных водно-физических и химических свойств почв.

Принципы прямого посева

В России в 2023 году на законодательном уровне введено понятие природоподобных технологий. К ним относят технологии, при которых водно-физические, химические и микробиологические свойства почвы и протекающие в ней и в выращиваемых растениях процессы жизнедеятельности близки к природным (естественным ландшафтам). При этом в России возделывание сельскохозяйственных культур в системе прямого посева при длительном отсутствии обработки почвы рекомендовано только на черноземных и каштановых почвах. При этом, согласно данным ФАО, базовыми принципами системы прямого посева (технология No-Тill) являются следующие:

– посев всех культур по пожнивным остаткам без обработки почвы в течение длительного времени;

– постоянное наличие и сохранение растительных остатков на поверхности почвы;

– диверсифицированный севооборот, включающий бобовые, злаковые и масличные культуры.

Если один из этих принципов нарушен, то такое земледелие к системе прямого посева отношения не имеет и должно получить другое название. М. К. Сулейменов отмечал, что если после посева 50% поверхности поля не укрыто растительными остатками, то это не прямой посев, а минимальная обработка почвы. Поэтому в системе прямого посева на поверхности поля постоянно должны находиться растительные остатки, полностью укрывающие почву. Подобно природному степному войлоку или лесной подстилке они выполняют чрезвычайно важную роль в сохранении и улучшении свойств и повышении плодородия черноземной почвы. При недостаточном количестве растительной мульчи и ее быстрой деструкции почвенными микроорганизмами специально высевают почвопокровные растения, выращиваемые в промежутке между уборкой одной и посевом следующей культуры севооборота.

Условия проведения исследований

Наши исследования по изучению прямого посева в сравнении с традиционной технологией проводились в 2013–2020 годах в многолетнем стационарном опыте на опытном поле Северо-Кавказского федерального научного аграрного центра, которое расположено в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края (сумма эффективных температур составляет 3306 ⁰С, количество осадков за год – 554 мм).

Почва опытного участка. Согласно описанию почвенного разреза, проведенному доктором с.-х. наук Е. И. Годуновой в 2013 году, почва опытного участка – чернозем обыкновенный мощный тяжелосуглинистый, сформировавшийся на лёссовидных карбонатных суглинках (таблица 1).

Таблица 1. Описание почвенного разреза опытного участка

(разрез описан Е. И. Годуновой)

Пахотный горизонт (А_пах) темно-серый, пылевато-зернисто-комковатый, характеризуется низким содержанием гумуса (3,87%), очень низким содержанием нитратного азота (11,9 мг/кг почвы), средним содержанием подвижного фосфора – 18,7 мг/кг (по Мачигину) и средней обеспеченностью обменным калием – 245 мг/кг. Реакция почвенного раствора нейтральная, рН = 6,32 (таблица 2).

Таблица 2. Агрохимическая характеристика почвенного разреза опытного участка

Содержание элементов питания и гумуса по профилю постепенно уменьшается: азота до 0,5 мг/кг, фосфора до 3,4, калия до 155 мг/кг, а гумуса до 0,65%. Перед закладкой опыта в пахотном слое почвы (0…25 см) содержалось 3,87 % гумуса, 18,7 мг/кг подвижного фосфора (по Мачигину), 245 мг/кг подвижного калия (по Мачигину), рН = 6,32.

Севооборот. В полевом опыте изучали четырехпольный плодосменный полевой севооборот: соя (с 2019 г. горох) – озимая пшеница – подсолнечник – кукуруза. Все культуры севооборота в первом случае возделывали по рекомендованным Северо-Кавказским ФНАЦ технологиям с поверхностной обработкой под озимую пшеницу и отвальной под остальные культуры севооборота; во-втором все культуры возделывали в системе прямого посева, когда во все годы опыта почву не обрабатывали.

Погодные условия в годы проведения опыта были характерны для зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края с большим количеством осадков в первой половине вегетационного периода и засушливой второй его половины. По условиям увлажнения вегетационные периоды (апрель – октябрь) 2014 и 2015 годов характеризовались неустойчивым увлажнением – ГТК = от 0,99 до 1,08, умеренно влажными (ГТК = 1,17–1,24) были 2013, 2016 и 2107 годы, очень засушливыми с ГТК = 0,63–0,67 – 2018, 2019 и 2020 годы.

Прямой посев и накопление влаги

Растительные остатки способствуют большему накоплению влаги летних и зимних осадков и лучшему ее сохранению в почве в теплое время года, препятствуя испарению с поверхности почвы. В среднем за 6 лет исследований в четырехпольном плодосменном севообороте (горох – озимая пшеница – подсолнечник – кукуруза) в фазе колошения озимой пшеницы и цветения яровых культур в полутораметровом слое по рекомендованной технологии с обработкой почвы содержалось 100 мм продуктивной влаги, в технологии прямого посева – 133 мм, что на 33% больше. То есть в почве под всеми культурами севооборота, возделываемого по технологии прямого посева, содержалось на 330 м³/га воды больше, что соответствует дополнительному вегетационному поливу.

Еще большие различия в содержании продуктивной влаги в почве в условиях производства. По нашим наблюдениям, после только что выпавших дождей на рядом расположенных полях в слое почвы 0–50 см в технологии прямого посева после озимой пшеницы содержалось в 2 раза больше влаги, чем после этого предшественника по традиционной технологии. После льна масличного в прямом посеве в этом слое ее на 41,2% больше, чем по чистому пару (таблица 3).

Таблица 3. Влияние технологии и предшественников  на содержание продуктивной влаги в почве (мм) в Петровском районе Ставропольского края

(7 октября 2022 г.)

Во второй полуметр почвы влага по традиционной технологии проникла только по пару, по этому предшественнику ее было накоплено в 2,3–2,6 раза меньше, чем по непаровым предшественникам в системе прямого посева. В полутораметровом слое продуктивной влаги после уборки озимой пшеницы в технологии прямого посева было в 2,9 раза больше, чем по традиционной технологии. Даже после получения урожая льна масличного в необработанной почве к посеву озимой пшеницы накоплено 130 мм продуктивной влаги, тогда как в паровом поле всего 63 мм, или в 2,1 раза меньше.

Причиной огромных потерь влаги из почвы после уборки озимой пшеницы по традиционной технологии является ее скашивание на максимально возможном низком срезе (4–6 см) с измельчением соломы до минимальных размеров и распылением по поверхности поля с обязательной последующей двухразовой обработкой тяжелыми дисковыми орудиями (для закрытия влаги). Такая почва, не укрытая растительной мульчей, с поверхности испаряет большое количество влаги. Еще больше ее теряется с поверхности все лето обрабатываемого чистого пара. 

Чистый пар по традиционной технологии (сверху) и скошенная на высоком срезе озимая пшеница по технологии прямого посева

Скошенная же на высоком срезе озимая пшеница по технологии прямого посева накапливает в почве влагу атмосферных осадков и сохраняет ее для получения более высокого урожая следующей культуры. Такое же наблюдается и после уборки всех возделываемых в системе прямого посева культур, так как на поверхности постоянно находятся растительные остатки предшествующих культур. Это имеет большое практическое значение, так как дополнительно накопленная и сохраненная в почве влага позволяет в засушливых степных условиях возделывать полевые культуры без чистых паров и таким образом освободиться от основной причины снижения плодородия, проявления дефляции и пыльных бурь на черноземных почвах.

В засушливой зоне Ставропольского края в настоящее время в 41 сельскохозяйственном предприятии разных форм собственности в системе прямого посевавозделывают 183 тыс. га полевых культур, что составляет 11,1% от площади пашни в этой почвенно-климатической зоне, а в Ипатовском муниципальном округе по этой технологии культивируется каждый третий гектар. Ни в одном из указанных хозяйств нет чистых паров, тогда как у рядом расположенных предприятий, выращивающих сельскохозяйственные культуры с обработкой почвы, под чистые пары отведено от 25 до 35% пашни. В этой связи эффективность работы сельскохозяйственных предприятий надо определять не по величине урожайности возделываемых культур с посевной площади (по чистым парам), а по валовому сбору продукции растениеводства с 1 га пашни, переведенной в зерновые единицы.

Полную версию статьи читайте в журнале «Аграрный сектор» №1 (63).