Деградация земель – одна из важнейших проблем агропромышленного производства, создающая угрозу экологической, экономической и в целом национальной безопасности страны. По данным госучета, суммарная площадь эродированных, дефлированных, эрозионно- и дефляционно-опасных сельскохозяйственных угодий составляет 130 млн. га, в том числе 84,8 млн. га пашни. Их доля продолжает расти, в период с 1988 по 2008 годы темпы прироста достигли 6–7% на каждые 5 лет. В результате эрозии и дефляции расчетный недобор урожая на таких почвах доходит до 36–47%.

Выделяют два основных типа эрозии – водную, возникающую в результате нерегулируемого поверхностного стока талых и дождевых вод на склонах, и ветровую – вызываемую ветром. Водная эрозия в свою очередь делится на два подтипа, обусловленных рельефом поверхности пашни – плоскостная (смыв верхнего слоя почвы) и линейная (размыв почвы по овражному типу).

В районах недостаточного увлажнения засуха и эрозия очень тесно взаимосвязаны и зависимы: проявление засухи, способствует возникновению ветровой эрозии, пыльных бурь, которые разрушают поверхность почвы и вызывают дальнейшее иссушение пашни. При скорости ветра более 15 м/с возникают пыльные бури, в некоторых местах разрушение почвенного покрова доходит до глубины 5–10 см. На больших площадях повреждаются или полностью уничтожаются культурные растения, засыпаются водоемы, оросительные каналы.

Процессы водной эрозии, сопровождаются не только смывом почвы и образованием оврагов, но и значительной потерей воды. Кроме того, появление оврагов, промоин приводит к нарушению уровня грунтовых вод, заилению водоемов и, как следствие, нарушению водного баланса. Помимо прочего ухудшение технологических свойств почв в результате водной и ветровой эрозии приводит к снижению ее водопроницаемости, увеличению потерь влаги испарением.

Таким образом, защита почв от водной и ветровой эрозии – необходимая мера борьбы с засухой, имеющая исключительное значение для зон засушливого земледелия. Причем благодаря особому распределению растений на поверхности поля,  проводимым междурядным обработкам  и другим факторам, почвы полей, занятых под пропашными культурами в гораздо большей степени подвержены влиянию как водной, так и ветровой эрозии, чем почвы под культурами сплошного сева.

Перспективным направлением почвозащитного земледелия является сохранение растительных остатков на поверхности поля. Их наличие снижает вероятность возникновения и развития ветровой и водной эрозии, предотвращает почву от разрушительных ударов дождевых капель и образования почвенной корки, сокращает испарение влаги с поверхности поля, способствует снегозадержанию и почвенному влагонакоплению, снижает глубину промерзания почвы в зимний период, понижает диапазон температурных колебаний почвы и восполняет ее органическое вещество, предотвращает нарушение бактериального равновесия в почве (взаимное вертикальное перемещение в слоях почвы аэробных и анаэробных бактерий).

Кроме того, целесообразность отказа от отвальной вспашки обусловлена еще и тем, что ее проведение приводит к процессу ускорения минерализации органического вещества, провоцируя снижение содержания в почве гумуса, доходящее до 0,08–0,12% в год. В XXI веке в распахиваемых черноземах содержание гумуса составляет 4–5%, в то время как в непахотных землях – 9–10%. Причем внесение даже больших доз органических удобрений под вспашку лишь замедляет дегумификацию почвы, не предотвращая само возникновение этого процесса.

С учетом отрицательных сторон плужного земледелия был разработан ряд достаточно экологичных систем обработки почвы, сокращающих расходы труда, средств и энергии на реализацию процессов в растениеводстве, из которых наименее энерго- и материалоемкими являются так называемые «нулевые» технологии – технологии, в которых предполагается полный отказ от механической обработки почвы. 

Однако для них также характерен ряд серьезных недостатков:

-     отказ от рыхления почвы приводит к расслаиванию ее плотности по горизонтам сложения. Рациональная плотность почвы 1,0–1,3 г/см3 поддерживается только в верхнем слое толщиной около 10 см, что ухудшает условия для роста и развития растений с мощной корневой системой, к которым относится и подавляющее большинство сельскохозяйственных культур. При этом следует помнить, что применение нулевых технологий сокращает количество проходов агрегатов по полю, но отнюдь не исключает их, а при наблюдающейся тенденции к использованию посевных комплексов с мощными колесными тракторами массой более 20 т и высокопроизводительных комбайнов (масса с заполненным бункером до 25 т) происходит глубокое переуплотнение почвы, которое ничем не компенсируется;

-     отказ от основной обработки почвы с оборотом пласта и вообще от обработки почвы способствует увеличению засоренности полей до 5 раз, что приводит к необходимости значительного увеличения доз внесения гербицидов. Причем повышение уровня биологической активности почвы при увеличении запасов растительной массы в слое 0–10 см не сопровождается интенсификацией разложения гербицидов (например, 2,4-Д), а это означает, что увеличение применения пестицидов при прямом посеве связано с экологическими проблемами;

-     длительное применение безотвальных обработок способствует повышению численности и фитотоксичности грибков, кроме того, отказ от основной отвальной обработки почвы увеличивает вероятность роста поражения культурных растений болезнями и вредителями, что также провоцирует рост потребности в ядохимикатах;

-     отсутствует возможность заделки органических удобрений в виде навоза, компоста или сидератов, также затруднено внесение основных доз минеральных удобрений, притом, что на разложение стерни и растительных остатков расходуется дополнительное количество азота (до 30 кг/га физического веса удобрений). При этом внесенные удобрения концентрируются в верхнем слое почвы, что затрудняет их потребление культурой.  Экспериментально доказано, что при возделывании сельскохозяйственных культур, например, сахарной свеклы, прибавка урожая от внесения удобрений по вспашке была наиболее высокой и уменьшалась по мере снижения интенсивности обработки почвы. В целом для технологий «no-till» характерно развитие растений в условиях минерального голода;

-     отсутствие заделки пожнивных остатков приводит к ухудшению условий работы последующих почвообрабатывающих и, главное, посевных агрегатов, в связи с этим для реализации «нулевой» технологии требуется дорогостоящая техника, стоимость которой многократно превосходит стоимость техники применяемой при интенсивных обработках почвы.

Таким образом, как для интенсивной отвальной обработки почвы, так и для «нулевой» характерен ряд серьезных недостатков, которые в значительной степени нивелируют их положительные стороны, снижая общую эффективность возделывания сельскохозяйственных культур. В связи с этим более рациональными представляются промежуточные варианты, связанные с понижением уровня интенсификации обработки почвы, но в то же время способствующие активизации почвенных процессов, борьбе с сорняками, вредителями и болезнями.

Из этих соображений широкое распространение в современном сельскохозяйственном производстве получили технологии, ориентированные на минимальную обработку почвы. Однако с точки зрения экологии они, скорее, совмещают отрицательные стороны «предельных» технологий, чем положительные – для них характерно расслоение слоев почвы по элементам питания, плотности, влаге, возникновение эрозионных процессов, снижение способности к снего- и влагозадержанию, уплотнение ходовой частью тракторов и рабочими органами орудий нижних горизонтов почвы и т.д. Особую опасность с точки зрения возникновения эрозионных процессов представляет применение орудий с дисковыми рабочими органами. Так, например, эксперименты, проведенные на южных черноземах Украины показали, что содержание эрозионных частиц в верхнем слое почвы после вспашки составило 35–43%, а после дискового лущения – 60–64%. На темно-каштановой почве соответственно – 26–47 и 29–51%. Таким образом, более перспективны технологии, ориентированные на глубокую безотвальную обработку почвы с сохранением на поверхности поля стерни и растительных остатков или поукосных сидератов в осенний период.

Наличие растительности или стерни на поверхности поля в позднелетний, осенне-зимний и ранневесенний периоды, как и в случае «нулевых» систем обработки почвы позволит предотвратить (или в значительной степени снизить) проявления как ветровой, так и водной эрозии, вероятность  образования почвенной корки, позволит выровнять тепловой баланс почвы, сократить потери влаги испарением, будет способствовать снегозадержанию и почвенному влагонакоплению, позволит восполнять содержание гумуса в почве, сохраняя при этом бактериальное равновесие почвы.

Одновременно с этим глубокое рыхление почвы позволит более равномерно распределять структуру почвенных горизонтов по плотности, способствовать проникновению воздуха и влаги, а вместе с ними и элементов питания в нижние слои пахотного горизонта.

Однако отказ от оборота пласта приводит к увеличению засоренности полей сорняками, поражения культурных растений вредителями и болезнями. В связи с этим рациональным представляется в весенний предпосевной период, при достижении физической спелости почвы проведение ее поверхностных обработок, причем именно с использованием дисковых орудий, так как они позволяют измельчать и заделывать растительную массу  в почву. Благодаря этому ускоряется процесс ее разложения, появляется возможность регулировки теплового режима почвы, снижаются капиллярные потери влаги и потери влаги испарением.

При этом дисковая обработка почвы позволяет заделывать органические и значительные дозы минеральных удобрений и механически уничтожать сорняки, а поскольку она проводится при достаточной влажности почвы – возникновения эрозионных процессов не происходит. Кроме того, интенсивное рыхление приводит к заделке кладок насекомых-вредителей и пораженных растений в почву, нарушению коммуникаций почвенных вредителей, лучшей аэрации почвы и, как следствие, борьбе с грибковыми заболеваниями и т.д.

Для более эффективной борьбы с сорняками, вредителями и болезнями, выравнивания поверхности поля, формирования выровненного посевного «ложа», облегчения условий работы посевных машин непосредственно перед посевом необходимо провести предпосевную культивацию на глубину планируемой  заделки семян. 

При превышении допустимого порога засоренности полей, поражения почв возбудителями болезней и насекомыми-вредителями не исключается химическая обработка посевов, однако, только в случае действительной необходимости данной операции, обусловленной результатами текущего или периодического мониторинга.

Более очевидным способом повышения эффективности сельскохозяйственного производства, чем выбор системы обработки почвы, является система использования удобрений, которая позволяет регулировать плодородие почв, рост урожайности культур, управлять качеством получаемой продукции, повышать производительность труда. Система удобрений в хозяйстве включает: накопление, приобретение и хранение удобрений; распределение их по объектам использования (севообороты, луга, пастбища, многолетние насаждения и т. д.); подготовку, транспортировку и внесение удобрений; определение их агрономической эффективности.

Система удобрения сельскохозяйственных культур сводится к определению их потребности в органических и минеральных удобрениях, установлению сроков и способов их внесения, компенсации стоимости удобрений прибавкой урожая.

При разработке системы удобрений следует учитывать, что для интенсивных технологий, ориентированных на внесение ударных доз минеральных удобрений, характерен ряд очевидных недостатков:

-     значительное увеличение затрат на производство продукции;

-     повышение кислотности почв;

-     снижение содержания гумуса в почве;

-     загрязнение грунтовых вод (в том числе и питьевых), поражение, а зачастую и полное разрушение экологических систем открытых водоемов (что, например, красочно описано в триллере Джона Гришема «Дело о пеликанах»);

-     сдерживание активности почвенных бактерий, ферментов, дождевых червей и другой полезной биоты.

Противоположностью интенсивных технологий являются экстенсивные технологии, ориентированные на использование только естественного почвенного плодородия. Данные технологии также неприемлемы, так как при их использовании нарушается лежащий в основе земледелия закон возврата, сформулированный Ю. Либихом. Удаление с поля части элементов минерального питания растений с урожаем без равного возврата их в землю неизбежно приводит к снижению эффективности сельскохозяйственного производства, к утрате плодородия почвы, а в конечном итоге – к проявлению процессов ее деградации.

К сожалению, на рубеже конца ХХ – начала ХХI века в нашей стране активно применялись и применяются экстенсивные технологии. В связи с этим сегодня наблюдается смещение на юг границы кислых почв, постоянное снижение в них содержания гумуса. К 2008 году более 30% пахотных земель имело повышенную кислотность, 46 – недостаточное содержание гумуса,
22 и 10% соответственно – недостаток подвижных форм фосфора и калия,
7–13% площади сельскохозяйственных угодий занимают засоленные почвы, а солонцовые – 8–9% пашни. Особенно критично состояние черноземов, расположенных в районах интенсивной сельскохозяйственной деятельности. Они занимают лишь 7% территории страны, однако на них приходится более 40% площадей пашни, на которых производится до 80% всей продукции растениеводства.

Таким образом, наиболее рациональны нормальные технологии возделывания сельскохозяйственных культур, ориентированные на использование доз минеральных удобрений, достаточных для компенсации вынесенных из нее с урожаем элементов питания. При этом наибольшая их эффективность достигается путем широкого применения систем координатного земледелия, дифференцированных доз внесения удобрений, постоянного мониторинга содержания элементов питания, что требует соответствующего уровня механизации процессов и квалификации занятого в сельскохозяйственном производстве персонала.

Оптимизация доз минеральных удобрений, предотвращение загрязнения окружающей среды содержащимися в них веществами – важнейшее условие эффективности системы удобрений. Так, например, в странах ЕС вводят новые нормы экологической безопасности при внесении минеральных удобрений, которые предполагают снижение допустимого содержания нитратов в грунтовых водах с 50 мг NO3  на литр, до 25, при этом разрешено применение только сертифицированных удобрений при наличии централизованной документации, обязательное почвенное обследование по азоту – каждые 3 года, по  фосфору – каждые 6 лет. Внесен запрет на внесения удобрений при агрономической неготовности почв, а также на подтопленных, перенасыщенных влагой, замороженных почвах или почвах покрытых слоем снега толщиной более 5 см и т.д.

Однако следует учитывать, что даже при высокой эффективности реализации система удобрений не может быть построена лишь на внесении минеральных удобрений как прямого, так и косвенного действия. Только наличие необходимого количества органического вещества в почве определяет ее агрофизическое, агрохимическое и биологическое состояние, является инструментом самовосстановления её плодородия. Поэтому обязательным условием современного земледелия является применение органических  удобрений (растительных остатков, навоза, компоста, сидератов), биопрепаратов, активаторов роста и т.д.

По сочетанию цены и получаемого экономического эффекта современные биопрепараты в большинстве своем пока уступают применяемым удобрениям прямого действия, что сдерживает уровень их использования в сельскохозяйственном производстве и говорит о необходимости дальнейшего развития работ в данном направлении. Также ограничено внесение удобрений в виде различных форм навоза, которое сегодня могут себе позволить немногочисленные хозяйства с развитым животноводством. 
В связи с этим особое внимание следует уделить вопросу использования промежуточных фитомелиоративных культур, высеваемых сразу после уборки и занимающих площадь поля в осенне-зимний период.

Промежуточные фитомелиоративные культуры в системе безотвальной обработки почвы обладают следующими свойствами:

-         разуплотняют и мульчируют почву;

-         уменьшают объем механизированных работ;

-         повышают доступность элементов минерального питания в почве;

-         обладают симбиотической азотфиксацией;

-         затеняют почву в период между уборкой и посевом основных культур севооборота;

-         увеличивают запас органического вещества в почве;

-         повышают плодородие почвы;

-         позволяют сдерживать развитие некоторых возбудителей  болезней;

-         способствуют активизации полезной почвенной биоты.

Согласно  данным применение поукосных сидератов позволяет в сочетании с растительными остатками ежегодно на каждом гектаре севооборота формировать до 88 центнеров сухого органического вещества, что по агрономической ценности соответствует 28 тоннам навоза. Однако эффективность применения промежуточных фитомелиоративных культур зависит от многих факторов и требует взвешенного, системного подхода к реализации.

В целом проведенная агроэкологическая оценка рассматриваемых технологий возделывания сельскохозяйственных культур позволяет сделать вывод о целесообразности применения безотвальной глубокой системы обработки почвы и ограниченных доз минеральных удобрений в сочетании с обязательным использованием органических удобрений, в том числе – в виде промежуточных фитомелиоративных культур.


Последнее изменение: среда, 16 октября 2019, 11:23