Важные темы агропрома

Николай ЛАТЫШЕВБЛОГ РЕДАКТОРА
ЗРИ В КОРЕНЬ!

непричесанные мысли о сельском хозяйстве

KazOil
YgAgro 2018
EnergoFood
Вы здесь: Главная » Аграрные технологии » Применение удобрений как условие экологизации земледелия

Применение удобрений как условие экологизации земледелия

Это уже вторая публикация ученого в нашем издании (напомним читателям, что первая статья была опубликована в №1(11)  журнала "Аграрный сектор" за 2011 год под заголовком «На пути модернизации земледелия» и вызвала большой интерес).
Сегодняшняя публикация посвящена актуальнейшему вопросу - применению удобрений. Вопросу, которому, как это ни парадоксально звучит, в условиях интенсификации земледелия уделяется непростительно мало внимания как в больших правительственных учреждениях, так и в маленьких крестьянских хозяйствах. Или земля у нас настолько плодородная, что позволяет обходиться без удобрений, или мы подзабыли прописные истины агрохимии: чтобы получить высокий и качественный урожай, прежде всего надо накормить растение. Пока вместо нас это нередко делает природа. Но почвенное плодородие небезгранично и имеет свойство снижаться...

 

Применение удобрений как условие экологизации земледелия

В агрономической литературе, в том числе в журнале «Аграрный сектор», активно обсуждаются проблемы диверсификации растениеводства, сокращения чистого пара, минимизации обработки почвы, применения прямого посева, системы no-till. Они весьма актуальны и отражают мировые тенденции развития земледелия. С их решением связывается повышение продуктивности растениеводства, сокращение удельных экономических и энергетических затрат, предотвращение деградации почв и агроландшафтов. Эти позиции находятся в системном взаимодействии между собой, как и все элементы системы земледелия. Оптимизация каждого из них, как и системы земледелия в целом, зависит от применения удобрений. Ими определяется возможность минимизации обработки, сокращения доли пара и повышения его эффективности там, где он необходим, и в целом выбор севооборота.
Данные связи были установлены в многофакторных полевых опытах в Казахстане и Сибири еще в 60–70-х годах, и на их основе были разработаны математические модели земледелия. К сожалению, этот трудоемкий подход пока что не получил масштабного развития. В применении удобрений превалируют частные подходы преимущественно технологического характера. Тем не менее имеется большой научный и практический опыт, позволяющий выстраивать логические модели. Важно подчеркнуть, что содержание этих моделей, и в том числе систем удобрения в севооборотах, в большой мере определяется агроэкологическими условиями, в том числе почвенными. В то же время состояние почв зависит от названных способов их использования. Этот аспект, особенно деградация почв, вызывает нарастающее беспокойство агрономической общественности, так же как и очень низкий уровень применения органических и минеральных удобрений в республике.
Учитывая разнообразие точек зрения на рассматриваемые проблемы и дискуссионность, хотелось бы привести свои представления по некоторым из них исходя из собственных почти 30-летних исследований в Казахстане и на юге Западной Сибири.

 

Влияние различных средств земледелия
на почвы и агроландшафты

 

По поводу деградации почвенного покрова и почв республики приводятся самые разные сведения, нередко эпатирующие. Например, масштабы опустынивания земель в целом для Казахстана оцениваются некоторыми авторами (А. К. Абдуллаев) в 180 млн. га из 272 млн. га, ветровой эрозии 20 млн. га пашни и 25 млн. га пастбищ, водной эрозии 19 млн. га, снижения содержания гумуса в почвах за последние 40 лет – 20–30%. Едва ли эта картина соответствует реальности, хотя в республике действительно имеются примеры экологических катастроф, подобных аральской. Применительно к зерносеющим районам можно говорить о заметных потерях без излишней драматизации.
В результате моей работы с коллегами во Всесоюзном НИИ зернового хозяйства (ВНИИЗХ), а затем в Сибирском НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства на большом количестве объектов в Северном Казахстане было показано, что потери гумуса в пахотном слое южных и обыкновенных черноземов за счет минерализации при их использовании в системе вспашки достигали 20%. При этом снижение содержания гумуса наиболее интенсивно происходит в первые 10–15 лет после распашки целины из-за быстрого разложения лабильных форм органического вещества. В последующем этот процесс замедляется и устанавливается на определенном уровне в зависимости от условий использования. В частности, в зернопаровых севооборотах на южном черноземе потери гумуса в слое 0–20 см в первое десятилетие составляют около 1 т/га, во втором – 0,5, в третьем – 0,4 т/га. В последующие 30 лет устанавливались примерно одинаковые потери – 0,3 т/га за год. Более высокие потери гумуса за счет минерализации происходят в солонцеватых черноземах и солонцах. Причины этих потерь связаны прежде всего с сокращением поступления в почву органического вещества. В целинных южных черноземах, как нами было показано, оно составляет 20 т/га в год и более, а зерновые культуры оставляют лишь 4–6 т/га растительных остатков (стерня, корни, опад в течение вегетации). На паровых полях растительные остатки поступают в почву весьма ограниченно (сорняки), а минерализация гумуса в 1,5–2 раза интенсивнее, чем под зерновыми. Соответственно потери гумуса черноземов в паровых полях могут достигать 1,5–2 т/га в год. В солонцеватых почвах и солонцах гумус вследствие повышенной растворимости минерализуется более интенсивно, поэтому потери его более высоки. Это означает, что маргинальные почвы деградируют быстрее черноземов и их не следует использовать без мелиорации.
В условиях развития ветровой и водной эрозии к названным потерям гумуса добавляются эрозионные потери, которые могут быть самыми разными в зависимости от степени развития этих процессов. Следствием дегумификации становится ухудшение физических свойств почв.
Восстановить содержание гумуса в пахотных черноземах до уровня целинных практически невозможно из-за большой разницы в количестве поступающих источников гумуса. Ставить эту задачу бессмысленно, но важно иметь в виду необходимость поддержания в почве определенного содержания растительных остатков, так называемого лабильного органического вещества, которое определяет текущее структурное состояние почвы. Именно из-за его дефицита наблюдается явление выпаханности (распыление структуры, уплотнение) даже на высокогумусированных черноземах.


Интенсивная минерализация гумуса почв в зернопаровых севооборо-тах приводила к избыточному накоплению минерального азота и нисходящей миграции нитратов, особенно первые десятилетия после подъема целины. В 70-х годах нами было показано широкое распространение этого явления на южных и обыкновенных черноземах Казахстана и юга Сибири. Значительное накопление нитратов отмечалось в слое до 3–5 метров и в грунтовых водах. Подобная картина в те же годы наблюдалась в канадских провинциях Саскачеван, Альберта и Манитоба, где вследствие большой доли чистого пара содержание гумуса в почвах снизилось на 50–60%.
В целом, несмотря на отмеченные процессы деградации почв, в том числе последствия ветровой эрозии, относительно быстро остановленной благодаря освоению почвозащитной системы земледелия, черноземы Казахстана сохраняют достаточно высокий потенциал продуктивности. Исключение составляют маргинальные земли: солонцеватые почвы и солонцы, которые должны быть выведены из активного оборота либо подвергнуты мелиорации; литогенные почвы на древних почвообразующих породах, супесчаные и другие с исходно неблагоприятными свойствами или деградированные. Учитывая сложную историю освоения и забрасывания земель, нужна их инвентаризация, агроэкологическая оценка, группировка и создание условий для формирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия.

 

Минимизация обработки почвы как фактор
экологизации земледелия

Плоскорезная обработка почвы, составившая основу почвозащитной системы земледелия, получает новый импульс в плане дальнейшей минимизации в связи с появлением новых технических и агрохимических средств. Достоинства и недостатки минимизации почвообработки соответственно усиливаются или обостряются при переходе на прямой посев и тем более no-till. Более полное оставление на поверхности почвы растительных остатков, создание мульчи решает проблему предотвращения ветровой и в определенной мере водной эрозии. С углублением минимизации обработки снижаются экономические затраты, уменьшается разрушающее ее влияние на почву, улучшается структурность, уменьшаются потери гумуса. Нашими исследованиями во ВНИИЗХ и в Сибири установлено заметное снижение потерь гумуса при мелкой плоскорезной обработке почвы по сравнению с отвальной вспашкой. В последующие годы нами и другими авторами показано суще-ственное уменьшение выделения СО2 из почвы при минимизации почвообработки. Наши исследования в 70-х годах показали также снижение минерализации азота при минимизации обработки почвы и соответственно уменьшение миграционных потерь нитратов. Однако в условиях относительного дефицита азота это достоинство минимизации превращается в недостаток, снижается урожайность. Приходится вносить азотные удобрения для компенсации этого дефицита. Наиболее существенным недостатком минимизации обработки почвы является увеличение засоренности посевов сорняками, а в условиях повышенного увлажнения – проявление болезней. По этой причине терпели неудачу попытки перехода на мелкую обработку от И. Е. Овсинского до Н. М. Тулайкова, пока Т. С. Мальцев не решил задачу преодоления засоренности применением более поздних сроков посева зерновых куль-тур с соответствующими предпосевными обработками и значительной долей пара (25%) в условиях исключительно высокой культуры хозяйствования. В дальнейшем на его полях пришлось применять гербициды, несмотря на его сдержанное отношение к пестицидам вообще. Широкий спектр современных гербицидов открывает дорогу дальнейшей минимизации почвообработки и прямому посеву. Однако процесс этот достаточно противоречив, встречает множество препятствий как субъективного, так и объективного характера. В числе последних – структурное состояние почв, их плотность. Сравнение оптимальной плотности почвы для той или иной культуры с равновесной плотностью служит критерием минимизации почвообработки.


В черноземной зоне Казахстана большая часть почв имеет оптималь-ную плотность для зерновых культур или близкую к ней, за исключением ранее перечисленных маргинальных почв и некоторых других, характеризующихся повышенной уплотняемостью вследствие неблагоприятного соотношения механических элементов (пылеватости) или особенностей минералогического состава. Во многих случаях введению прямого посева должно предшествовать выравнивание поверхности почвы и устранение плужной подошвы, то есть подпахотного уплотнения, возникшего в результате чрезмерного давления движителей. Для этой цели наиболее эффективно рыхление почвы узкими стойками СибИМЭ (23 мм), почти полностью (90%) сохраняющими на поверхности пожнивные остатки. Значение подобных мероприятий усиливается при возделывании культур со стержневой корневой системой, особенно подсолнечника, сои и др.

 

Сокращение чистого пара

Тенденция к сокращению доли паров закономерно проявляется в со-временном земледелии и имеет объективные причины. Сегодня чистый пар рассматривается как главный недостаток почвозащитной системы земледе-лия. Однако в период ее освоения, в 60-х годах, именно чистый пар был необходимым условием перехода на плоскорезную систему обработки почвы, поскольку возможности применения гербицидов тогда были весьма ограничены. Т. С. Мальцев и А. И. Бараев самоотверженно отстаивали чистый пар перед руководством страны, хотя отчетливо представляли его недостатки, за которые еще А. Тэер прозвал пар «чумой земледелия». Именно в этой борьбе Н.С.Хрущев распорядился отстранить А. И. Бараева от работы. Чтобы уменьшить эрозионную опасность чистого пара, во ВНИИЗХ и на Павлодарской опытной станции была разработана полосная система размещения севооборотов, в которой полосы пара чередовались с полосами зерновых культур, а на легких почвах еще и с полосами многолетних трав. С этой же целью и для снегозадержания применялись кулисы из высокостебельных растений. С расширением использования агрохимических средств проблема в определенной мере упрощалась. Еще в 60-х годах В. И. Овсянников показал преимущество зерновых севооборотов перед зернопаровыми на выщелоченных и обыкновенных черноземах Курганской области при применении азотных удобрений и гербицидов. На фонах без удобрений выигрывали зернопаровые севообороты. Подобные результаты были получены в 70-х годах в опытах Ю. Д. Кушниренко на обыкновенных черноземах Челябинской области, а в 80-х годах В. И. Кирюшиным, В. И. Овсянниковым, А. И. Южаковым, А. Н. Власенко в Новосибирской области. Примечательно, что авторы этих исследований не форсировали пропаганду беспарового земледелия, учитывая ограниченность агрохимических ресурсов и низкий уровень культуры земледелия. Пары служили «ремонтным полем», в котором вносили мелиоранты, органи-ческие удобрения, подрезали сорняки. По мере появления гербицидов (в основном 2.4Д) часть механических обработок заменялась химическими. По пару производили пшеницу наиболее высокого качества, что сегодня можно делать в интенсивных технологиях и без пара. Благодаря пару сглаживались пики полевых работ. Поэтому призывы некоторых «энтузиа-стов» расстаться с парами вызывали негативную реакцию ученых и специалистов.
В значительной мере избыток чистого пара был следствием чрезмерной специализации хозяйств на производстве пшеницы и ограниченного ассортимента сельскохозяйственных культур. Это результат нерациональной советской экономики и неразвитости рынка в постсоветский период. Сегодня на новом уровне научно-технического прогресса в земледелии при новых производственных отношениях (без административного нажима) происходит экологически и экономически обусловленный процесс диверсификации севооборотов и сокращения чистых паров, в первую очередь в лесостепной и умеренно засушливой степи, за счет более наукоемких агротехнологий и современных агрохимических средств.
Этот процесс в значительной мере будет сопряжен с применением прямого посева при создании эффективной мульчи, способствующей сохранению влаги в почве. В сухостепных районах сколько-нибудь устойчивое производство зерна без чистого пара представляется весьма проблематичным. По мере приближения к полупустыне в качестве альтернативы выступает смена зерновой специализации производства на овцеводство и др.


В заключение этой части хотелось бы отреагировать на периодически появляющиеся рекомендации замены чистых паров сидеральными.
Наши исследования, проведенные в Северной Кулунде, свидетель-ствуют о преимуществе донникового пара (ячмень + донник – донник – пшеница – пшеница) перед чистым по выходу продукции севооборота на южных черноземах, и особенно на солонцах. При этом вклад донника в повышение плодородия почвы и выход продукции обусловлен прежде всего развитием мощной корневой системы, усвоением азота клубеньковыми бактериями, поступлением растительных остатков после отчуждения зеленой массы на кормовые цели. Использование донника на сидерат мало влияет на урожайность пшеницы. Соответственно сидеральный севооборот по выходу продукции существенно уступает севообороту с занятым (донниковым) паром.

 

Применение удобрений как условие
оптимизации систем земледелия

В последние годы технологический подход к применению удобрений в практике передовых стран существенно углубился и расширился экологическим подходом. Стало очевидным, что нарушение баланса биогенных элементов в земледелии ведет не только к уменьшению продукции и ухудшению ее качества, но и к снижению устойчивости агроландшафтов. В этой связи компенсация дефицита питательных веществ применением органических и минеральных удобрений должна рассматриваться как экологически обусловленная задача, а объектом регулирования биологического круговорота веществ становиться уже не агроценоз, а агроландшафт. Удобрения рассматриваются как системообразующий фактор при формировании систем земледелия, поскольку взаимодействуют со всеми их элементами. Они влияют на выбор севооборота. Для перехода на беспаровые севообороты требуется применение азотных удобрений. В зернопаровых севооборотах необходимо внесение фосфорных удобрений в паровых полях. В противном случае не реализуются в должной мере накопленная в них влага и минеральный азот. Учитывая низкую обеспеченность подвижным фосфором большей части почв, можно представить весьма значительный недобор урожая зерна и неблагоприятные экологические последствия в виде потери минерального азота вследствие нисходящей миграции нитратов и избыточной минерализации гумуса.


Удобрения, особенно азотные, играют решающую роль по отношению к минимизации обработки почвы, учитывая необходимость компенсации дефицита азота, возникающего вследствие указанных причин. В течение длительного периода использования черноземов после освоения целины способность их обеспечивать растения азотом существенно сократилась. Если в первые 20–30 лет азотные удобрения не давали прибавки зерновых культур не только по паровым, но и по всем другим предшественникам, то теперь их применение становится необходимостью.



Автор: В.И.Кирюшин

Просмотров: 2487

На печать: На печать

Опубликован: 24.03.2014 | 07:51

Метки: земледелие, Кирюшин, обработки почвы, пары, удобрения, экологизация

Категории Аграрные технологии

Kupit knigi
Петкус
Bonfanty
Agroshymkent
Kiev -AGRO_banner
AgroWorld2018
Агритек

Поиск по новостям