Нынешний год объявлен годом ресурсосберегающих технологий.
7 февраля в Барнауле, на базе Алтайского НИИ сельского хозяйства состоялся семинар «Практика реализации системы земледелия No-till», организованный фирмой «Август» и ее дилерской компанией «АгроХимСервис». Большой конференц-зал АНИИСХ едва вместил всех участников – на семинар приехало около 340 земледельцев из многих районов Алтайского края, а также Новосибирской, Омской, Кемеровской и других областей Западной Сибири. Доклад о научных основах системы земледелия No-till сделал доцент кафедры земледелия и гербологии Национального аграрного университета (Украина) Николай Павлович КОСОЛАП. Приводим его выступление с небольшими сокращениями.
Традиционно сложилось так, что основой любой технологии возделывания сельскохозяйственных культур мы всегда считали механическую обработку почвы. Именно она должна обеспечить объемную массу пахотного слоя 1,1 - 1,3 г/см3, общую пористость почвы 50 - 55 %; содержание водопрочных агрегатов (0,25 - 10 мм) – свыше 70 %, твердость – до 30 кг/см2, воздухоемкость почвы – не менее 15 % объема, водопроницаемость – свыше 30 мм/ч и предотвратить эрозионные процессы. Из этого и делали вывод о том, что вспашка необходима для выращивания культур, растительные остатки нужно заделать в почву или сжечь, и что содержание почвы без покрова длительное время – это нормальное явление.
И что же получаем в результате? Ухудшение структуры пахотного слоя почвы (переуплотнение, потеря влаги и т. д.), разрушение агрономически ценной структуры почвы, усиление эрозии, повышение темпов минерализации органического вещества и… высокие затраты на выполнение механических обработок (30 - 40 % энергетических и 20 - 25 % трудовых затрат от объема полевых работ).
Сегодня мы должны признать, что каждую последующую за пахотой операцию мы проводили скорее для облегчения прохода следующего агрегата, чем по требованиям культуры, поэтому пожнивные остатки мешали, и работа с ними сводилась к тому, что их либо использовали на корма, либо пытались заделывать в почву. Глубже, мельче, но всегда убирали с поверхности.
Придавая большое значение обработке почвы, до недавнего времени мы были согласны вкладывать в нее огромные материальные средства и большие трудовые затраты. Но когда «вилка» цен на сельхозпродукцию и средства для ее производства начала стремительно увеличиваться, поняли, что в этой гонке цен мы проиграем и начали искать выход из создавшейся ситуации. Анализ влияния агротехнических мероприятий на урожайность сельхозкультур при совместном их применении показал, что около 40 % приходится на долю удобрений, 15 - 25 % – на защиту растений, 20 % – на сорта и гибриды и всего 15 - 20 % – на обработку почвы, самый ресурсозатратный элемент технологии.
Диспаритет цен характерен как для Украины, так и для России: постоянно дорожает топливо, техника, удобрения, средства защиты, а на сельхозпродукцию цены повысились только в прошлом году. Поэтому нам необходимы система земледелия и технологии, которые обеспечивают высокий уровень рентабельности растениеводства, при этом не приводят к почвенной деградации и позволяют оставить будущим поколениям достаточно плодородную почву.
Такой технологией является no-till, при которой растениеводство является управляемым, прогнозируемым и экономически эффективным. И если при нынешней организации сельского хозяйства урожай на 80 % зависит от природы, то в системе no-till влияние погоды и климата на эффективность сельхозпроизводства сведено к 20 %. Остальные 80 % приходятся на технологические операции и управление в сельском хозяйстве, объединенные в одну систему.
Широкое распространение технологии no-till в странах с интенсивным аграрным сектором (США, Канада, Бразилия и другие страны Латинской Америки) говорит о том, что она отвечает современным экономическим, экологическим и социальным условиям. Реально ее история началась с появления гербицидов сплошного действия, когда поля, обработанные ими, почти сразу же были готовы для посева без риска для семян сельскохозяйственных культур. Первые рекомендации для практиков, подготовленные на основе многолетних исследований ученых Англии и Северной Америки, были изданы в США в 1969 году. Но основной «бум» по внедрению этой технологии приходится на последние 10 лет. 2003 году на Втором всемирном конгрессе по сберегающему земледелию были сформулированы три основные принципа no-till: минимальное механическое воздействие на почву, постоянный растительный покров и максимально адаптированные севообороты. Соблюдение этих принципов позволяет, с одной стороны, максимально сохранить и повысить плодородие и микробиологическую активность почвы, улучшить ее структуру, обеспечить максимальное сохранение и повышение уровня почвенной влаги, наименьшее потребление энергии. С другой стороны, появляется возможность снизить капиталовложения, а также расход топлива, затраты на ремонт, уменьшить необходимое рабочее время. Рассмотрим подробнее основные принципы no-till.
Минимальное механическое воздействие на почву
Многие боятся того, что отказ от вспашки сразу же приведет к уплотнению почвы. В течение 20 лет ученые кафедры земледелия и гербологии нашего университета проводили исследования по различным способам обработки почвы (отвальная, безотвальная, чизельная, варианты сочетаний и др.). На первом этапе (1981 - 1985 годы) плотность черноземов колебалась в пределах 1,2 - 1,3 г/см3, что является оптимальным для зерновых культур (1,1 - 1,3 г/см3). Но через 20 лет (2001 - 2006 годы) на всех вариантах плотность почвы возросла до 1,35 г/см3, и это косвенно свидетельствует о том, что механическая обработка независимо от ее интенсивности со временем приводит к агрофизической деградации почвы. Парадокс – чем больше рыхлим почву, тем она становится плотнее!
Что же происходит при переходе на no-till? В первые два года плотность почвы возрастает примерно на 20 %. Много это или мало? Если при возделывании зерновых оптимальной является плотность 1,1 - 1,3 г/см3, то увеличение ее до 1,27 г/см3 соответствует биологическим требованиям культуры. Уже на третий год плотность почвы при использовании технологии no-till была даже ниже (1,18 см3), чем при традиционной после вспашки и культивации (1,27 г/см3). Таким образом, мы пришли к выводу, что отсутствие механической обработки позволяет со временем улучшить физическую структуру почвы. Все опасения о ее переуплотнении при переходе на технологию no-till не подтверждаются как в наших исследованиях, так и по данным зарубежных ученых.
Постоянный растительный покров
Технология no-till подразумевает максимальное использование растительных остатков предыдущей культуры для того, чтобысохранить влагу, защитить почву от перегрева в период засухи и от переохлаждения в экстремальных зимних условиях, сократить количество сорняков в посевах, защитить почву от эрозии. Пожнивные остатки являются основой для восстановления плодородного слоя и дают возможность отказаться от малоэффективных и экономически невыгодных паров.Остановимся подробнее на вопросах сохранения и накопления влаги. Климатические условия меняются, глобальное потепление климата, о котором мы только говорили 5 - 10 лет назад, сегодня становится реальностью. В 2007 году на Украине в 17 областях из 25 была жесточайшая засуха. Особенно пострадали хозяйства в Николаевской, Херсонской, Одесской и других южных и центральных областях. Прошлым летом здесь не было дождей в течение 50 - 60 дней, а температура держалась на уровне 35 - 38 ?С.
В наших условиях урожай формируется не столько зимними запасами влаги, сколько осадками вегетационного периода, на их долю приходится 65 - 75 %. И если мы не умеем их накапливать, высоких результатов в сельхозпроизводстве ждать не приходится. На конференции по проблеме no-till в «Агро-Союзе» провели очень показательный эксперимент, для того чтобы определить, как поверхность почвы может работать на сохранение влаги. Для этого кюветы с четырьмя образцами почв толщиной 5 см на 15 мин. поставили в специальную установку, в которой имитировался дождь с интенсивностью, характерной для летнего периода в степной зоне Украины. В первой кювете находился образец живого растительного покрова, во второй – с недостаточным покровом растительными остатками после вспашки, в третьей – с достаточным покровом растительными остатками (из расчета 4 - 5 т/га измельченной соломы), и в четвертой – голая непокрытая почва. И что же мы получили после 15-минутного дождя?
Только в первом и третьем вариантах практически вся вода осталась в почве, потому что солома и живая растительность приняли на себя всю энергию капель, влага проникла в почву и осталась в ней. В вариантах при отсутствии или недостатке покрова растительных остатков вода не задержалась внутри почвенного слоя, т. е. не произошло накопления влаги, образец не промок даже на 5 см. Более того, вместе с водой утекла и почва, а с ней деньги, вложенные в обработку полей, удобрения, средства защиты растений.
Почему это произошло? Обыкновенный дождь по количеству энергии на 1 га эквивалентен 5-тонной бомбе. И вот эту энергию принимает на себя открытая почвенная поверхность. Если учесть, что диаметр обычной капельки в среднем составляет 3 мм (0,25 - 10 мм), а частицы почвы при подготовке поля к посеву мы доводим до тех же 0,25 - 10 мм, то можно себе представить, насколько разрушительным для почвы становится дождь. Выпавшие осадки теряются, растекаясь ручейками по поверхности земли. Можно не знать физики, свойств почвы, достаточно посмотреть, на какую высоту после дождя забрызгивается грязными каплями стена дома. Вот также разлетаются частички почвы на поле. Более того, при этом забиваются все почвенные поры, и влага уже не проходит внутрь. А после этого под действием солнца и ветра образуется почвенная корка. Высказываясь в пользу вспашки, мы аргументируем это тем, что создаем условия для накопления влаги в осенне-зимний период. Но ведь, вспахав поле, мы сразу же отдаем 18 % влаги, причем ее потери происходят не только в пахотном, но и в подпахотном слое. Почва теряет влагу и в том случае, если с ней ничего не делать, но в четыре с лишним раза меньше!
Накопление влаги зависит от скорости инфильтрации (способности почвы поглощать) и емкости (способности удержать). По данным зарубежных исследователей, при традиционных механических обработках почва поглощает 38 мм/ч. При переходе на no-till через 5 лет скорость инфильтрации увеличивается до 52 мм/ч, через 10 лет – до 64, а через 13 лет – до 81 мм/ч. То есть водопроницаемость увеличивается более чем в два раза, и это говорит о том, что при отсутствии механических обработок почва с каждым годом становится лучше. Это знали и наши прадеды, когда оставляли землю «отдыхать» на несколько лет. На фотографиях в начале этой статьи видно, что произошло на обработанных и необработанных участках после того, как выпало 42 мм осадков, а также конечный результат возделывания на этих полях кукурузы. В прошлом году в хозяйствах Кировоградской области тот, кто применил технологию no-till, получил пусть небольшой (70 ц/га), но урожай зерна кукурузы. Остальные скосили высохшую кукурузу на силос, причем получили его примерно столько же, около 70 ц/га.Далее рассмотрим вопросыконтроля сорняков. Существует устойчивое мнение, что глубокая заделка семян сорных растений позволяет уничтожить их. Но вот парадокс – ни одно поле после вспашки не бывает чистым – всходят семена, вывернутые из глубоких горизонтов почвы. Механизмом запуска прорастания примерно у половины видов сорняков является энергия прямого солнечного света. Стоит солнечному лучу попасть на семя – и процесс пошел. Важную роль играют, естественно, температура и влажность, но не столько определенные величины, сколько их перепад. Поэтому при технологии no-till из всей массы оставшихся на поверхности почвы семян сорняков выживут 10 - 15 %, остальные погибнут под действием ветра, солнца, перепада температур, влаги. Если мы заделываем семена в почву, то попросту кладем в холодильник, где меньше перепад температур, стабильная влажность, тем самым даем им возможность спокойно переждать неблагоприятные условия и при первом же удобном случае взойти.
Многие утверждают, что растительные остатки мешают бороться с сорняками. Хотя на самом деле они сами это делают, без нас! Чем больше соломы распределено на поверхности почвы, тем сложнее прорасти сорнякам. Внедряя no-till, нужно научиться качественно работать с растительными остатками.
Обратимся к севооборот. Его внедрение позволяет снизить распространение сорняков, уменьшить уровень заболеваемости сельхозкультур, оптимизировать использование питательных веществ и влаги, рационально распределить нагрузку на технику, увеличить потенциальную рентабельность хозяйства. Севооборот есть и в традиционном земледелии, но механическая обработка в значительной степени нивелирует его влияние: вспахав, заделав растительные остатки, мы высеваем семена в свободную от предыдущей культуры почву. В системе no-till, наоборот, – растительные остатки предыдущей культуры лежат на поверхности, семена заделываются в почву под них, поэтому продукты разложения растительных остатков непосредственно контактируют с прорастающими семенами, эффект от предшественника – это как воздействие на оголенный нерв. Поэтому значение севооборота в no-till на два порядка выше, чем при традиционной обработке. Для наших хозяйств мы разработали ряд севооборотов, позволяющих увеличить продуктивность культур и при этом решить проблемы засоренности, как например, четырехпольный севооборот, включающий пшеницу, кукурузу, сою и горох.
Эрозия – бич многих сельскохозяйственных регионов. В 2007 году из-за сухой весны в Николаевской области (Украина) пыльные бури унесли в ряде хозяйств почву с полей, отлично подготовленных к посеву с учетом всех требований агротехники, в том числе с внесенными удобрениями, а в некоторых и с высеянными семенами. И винить ветер, сухой май бессмысленно, люди сами все сделали для того, чтобы это произошло.
Массовая деградация почв происходит и в России. По данным И. Г. Мельцаева и А. А. Борина («Приемы повышения плодородия почв»), за последние 50 - 60 лет почвенное плодородие в РФ уменьшилось более чем в два раза. В почвах Центрально-Черноземной зоны, например, количество гумуса сократилось с 8 - 10 % до 3 - 4 %. В некоторых регионах происходит интенсивная биологическая и физическая деградация, содержание гумуса снизилось до критического – 1,3 - 1,4 %. Многие площади в степной зоне юга России подвержены ветровой эрозии и превращаются в полупустыни. В результате деградации почв происходит вывод сельскохозяйственных земель из производственного процесса. Всего этого можно избежать, отказавшись от механических обработок почвы, сохраняя пожнивные остатки.
У нас есть уникальный снимок поля, с которого пыльная буря унесла ту часть земли, что была разрыхлена пахотой, боронованием, культивациями. Оставшийся «скелет» из уплотненных следов проходивших агрегатов наглядно показывает, сколько раз техника проходила по полю. Глядя на него, хочется задать вопрос противникам no-till: кому нужна технология, при которой мы так травмируем почву?!
Не меньший урон для сельского хозяйства и экологии наносит и смыв почвы. Исследования по определению количества стоков воды, смыва почвы и пестицидов при традиционном и беспахотном методах обработки земли (имитация дождя 63 мм/ч на суглинках, склон 12 %) показали следующее. При традиционной обработке почвы теряется примерно на 40 % стока воды больше, чем при беспахотном методе, и все это уходит на загрязнение окружающей среды. Но самое страшное происходит с почвой! Ее смывается более чем в шесть раз больше, чем при технологии no-till. Вместе с водой, почвой в реки, озера уходят и пестициды, и удобрения, которые должны работать на урожай. И всего этого можно избежать, если не трогать почву. Оставленные растительные остатки примут на себя всю энергию дождя, пропустят воду в почву, и сохранят ее в дальнейшем от испарения. Мы уже говорили о том, что соблюдение принципов no-till позволяет повысить плодородие почвы. Рассмотрим более детально, за счет чего это происходит. Можно внести азот, фосфор, калий, микроэлементы и т. д., но является ли этот путь оптимальным? Внесенные питательные элементы не могут заменить гумус, основу плодородия любой почвы в любой части земного шара. В 1900 году в Центральном кукурузном поясе США уровень гумуса составлял 7 %. После распашки земель к 1960 году 53 % плодородия почвы исчезло, а удобрений, я думаю, здесь применяли намного больше, чем в любой другой стране, ведь уровень поддержки сельского хозяйства там, наверное, самый высокий. За последние сто лет выращивания сельскохозяйственных культур по интенсивным технологиям в Аргентине содержание гумуса снизилось с 6 до 2,5 %. На Украине это снижение еще более ощутимо. Достаточно вспомнить, что полтавский куб черноземов стоит в Международной палате мер и весов во Франции как образец высокоплодородной почвы. В. В. Докучаев называл российские черноземы главным богатством страны. Но сегодня на Полтавщине гумус для такого куба плодородной почвы можно собрать только с трех кубов. Я уверен, что если агрономы проанализируют историю своих полей, то увидят, что и у них ситуация мало чем отличается.
Что мы получаем, отказавшись от традиционной обработки и перейдя к no-till? Приведу несколько примеров из мировой практики. В США, где сейчас эта технология применяется на 25 % пахотных земель, за 16 лет произошло увеличение гумуса с 2 до 3,5 %. Пионер no-till в Бразилии Нона Перейра перешел на него 30 лет назад. Он начал с 1 % гумуса, сегодня у него 4 %. За это время урожайность кукурузы выросла с 40 до 80 ц/га, а количество применяемых удобрений уменьшилось с 400 кг/га до 260. При этом цена земли стала вдвое выше, чем у его соседей.
Если мы отказываемся от механической обработки почвы, почва «оживает», и первым показателем этого является увеличение количества земляных червей, в наших опытах – в семь раз. А что такое дождевые черви? Идеальный природный плуг, причем не просто механически переворачивающий землю. Почва, прошедшая через пищеварительную систему червей, становится втрое более плодородной. А след, который оставил червь в почве, – это не тот промежуток между частицами почвы, который оставил плуг, а пора, покрытая клеящим веществом. Именно эти вертикальные поры и являются основой устойчивости, несущей способности почвы к тяжелой сельхозтехнике. В определенной степени они работают как пружинки.
Поры, созданные живыми организмами и корнями, оказываются более эффективными, чем те, что получаются при механической обработке почвы. На второй год они часто бывают занятыми корневой системой растений. Когда же корень разлагается, биологически активная пора остается и на следующий год.
Кроме того, при переходе no-till резко увеличивается разнообразие микрофауны. По данным Н. К. Шикулы, при традиционной обработке в почве присутствует шесть групп микробиологического ценоза, а при отказе от вспашки за 3 - 5 лет постепенно прибавляются еще три группы, что соответствует микробиологическим ценозам целинных почв. Таким образом, мы получаем биологически активную почву, способную разложить, переработать, перераспределить всю органику, которую мы в ней оставляем.
В заключение мне хотелось бы остановиться на еще одном важном вопросе – на глобальном потеплении климата. Одной из причин парникового эффекта является выделение в атмосферу углекислого газа, и 20 % в мировом выбросе этого газа приходится на сельское хозяйство. Установлено, что через пять минут после культивации вспаханной почвы в десятисантиметровом слое остается в три раза меньше углекислого газа, чем до обработки. Сегодня сельское хозяйство – это единственная отрасль в мире, которая может не увеличивать выброс СО2, а накапливать его в почве с пользой для сельхозпроизводства и окружающей среды, и общество согласно платить деньги за то, что мы откажемся от механических обработок почвы.
В декабре 1997 года в дополнение к Рамочной конвенции ООН об изменении климата в Киото (Япония) был принят Киотский протокол, ставший первым глобальным соглашением об охране окружающей среды, основанным на рыночных механизмах регулирования международной торговли квотами на выбросы парниковых газов. Уже сейчас действует несколько бирж, в том числе Чикагская биржа углекислого газа. По условиям некоторых контрактов фермеры отказываются от механических обработок земель, а электростанции платят им за это деньги. По расчетам Департамента сельского хозяйства США, рынок СО2 составляет 5 млрд долл. США. Россия ратифицировала Киотский протокол в 2005 году, и к началу 2008 года подготовлено 50 проектов в рамках совместного сотрудничества с зарубежными концернами.
Подводя итог, хочу подчеркнуть, что сегодня no-till – это, прежде всего, интенсивная и высоконаукоемкая технология, и тот, кто считает, что отказавшись от каких-то приемов в обработке, можно позволить себе знать меньше, глубоко заблуждается. Эта технология дает возможность получать высокие урожаи при минимальных затратах. Практика показывает, что отказ от вспашки снижает текущие расходы сельхозпредприятий на 30 – 80 %, происходит предотвращение эрозии почвы и повышение ее плодородия. Поэтому ресурсосберегающее земледелие было признано на Первом Всемирном конгрессе земледелия наиболее перспективным решением экономических, социальных и экологических проблем во всем мире.