Биологические факторы воспроизводства плодородия почвы в Краснодарском крае

Фото 1. Так выглядит почва после вспашки с оборотом пласта.Раздетая, голая, неприкрытая, подвержена разрушению дождями, ветрами, пыльными бурями

Пожнивные остатки

В 2002 году решением администрации края было запрещено сжигание пожнивных остатков и рекомендовано использование их в качестве органического удобрения. Это было знаковое решение, и действует оно до сих пор, причем весьма эффективно. Без особого напряжения, без особого администрирования, будто бы само собой, ежегодно как минимум 60% пожнивных остатков сельскохозяйственных культур используется в качестве органического удобрения. Всего это составляет около 7 млн. тонн пожнивных остатков, что по агрономической ценности соответствует внесению в крае ежегодно на каждый гектар пашни по 5 тонн полуперепревшего навоза. Последние достижения Краснодарского края по урожайности и валовым сборам сельскохозяйственных культур обусловлены именно внедрением минимальной мульчирующей системы обработки почвы и использованием пожнивных остатков в качестве органического удобрения.

Мульчирование почвы пожнивными остатками является тем агротехническим приёмом, который в определённой степени способен устранить или уменьшить отрицательные явления, связанные с голой, неприкрытой почвой при проведении вспашки. Положительное влияние мульчи определяется ее различными свойствами. Мульча сохраняет влагу в почве в связи с уменьшением испарения, понижает температуру почвы, подавляет развитие сорняков, повышает доступность растениям элементов минерального питания, а также плодородие почвы.
Система минимальной обработки почвы и мульчирование в сочетании с более эффективными химическими средствами защиты растений и применением новой мульчирующей широкозахватной высокопроизводительной техники можно назвать принципиально новым направлением в земледелии.

Сохранение и рациональное использование пожнивных остатков в качестве мульчи и органического удобрения являются одним из главных элементов системы, которому необходимо уделять особое внимание, потому что пожнивные остатки — это органическое вещество, основа русских чернозёмов, определяющих физические, химические и биологические свойства почвы, её плодородие.

Мульчирующий слой из пожнивных остатков возделываемых культур создаётся при уборке комбайном с одновременным измельчением и равномерным разбрасыванием пожнивных остатков по полю. Равномерность распределения измельчённых пожнивных остатков по полю - очень важный момент в системе мульчирующей минимальной обработки почвы, играющий большую роль в формировании урожайности сельскохозяйственных культур. Поскольку трудно добиться равномерности разбрасывания пожнивных остатков, особенно при работе отечественных комбайнов, в обязательном порядке сразу после уборки необходимо обработать поле эффективным механическим биостимулятором — механизмом вертикальной обработки —  мульчировщиком RTS фирмы Salford (фото 2). В этом случае в 2 раза уменьшается период разложения пожнивных остатков.

Фото 2. Турбокультиватор RTS — специалист по обработке растительных остатков. Механизм вертикальной обработки почвы

Только после обработки мульчировщиком RTS проводится мелкая, на 5 – 7 см, обработка почвы дисковым культиватором с оставлением на поверхности мульчи из растительных остатков. Такая обработка почвы с точки зрения экологизации производства оценивается высоко, т. к. она приближает агроландшафт по устойчивости к природному. Создаваемый при этом мульчирующий слой из пожнивных остатков в определённой степени играет такую же роль, как лесная подстилка в лесу или дернина в дикой природе. Кроме того, мульча из пожнивных остатков имеет большое значение в предотвращении дефляции и эрозии почвы, в сохранении влаги, предотвращает заиливание почвы и образование корки, мульчированная почва не образует трещин при засухе, обогащает почву органическим веществом.

Мульчирование почвы растительными остатками создаёт благоприятные условия для размножения дождевых червей, т. к. мульчирующий слой почвы является для них легкодоступной пищей, защищает почву от иссушения. Почему-то у многих специалистов сложилось мнение, что органическое вещество, будь то навоз, зелёные удобрения или пожнивные остатки, обязательно нужно запахивать, что на поверхности почвы органическое вещество разлагается на углекислый газ и воду и ничего в почве не остаётся. Это принципиальный вопрос, и при его изучении мы убедились, что это совсем не так. Во-первых, мы исходили из закономерностей, которые доказывает природа. Обогащение верхних слоёв почвы пожнивными растительными остатками, их измельчение и смешивание с почвой, что происходит при мульчирующей минимальной обработке системой вертикальной обработки почвы RTS (Salford), создают дополнительное биологическое и экологическое преимущество. Повышается микробиологическая активность верхнего слоя почвы, происходит ингибирование нитрификационных процессов органического вещества, в связи с чем в почве накапливается органический азот и продолжительное время остаётся в почве, повышается урожайность сельхозкультур, улучшается пищевой режим почвы, хорошо размножаются дождевые черви и другие почвенные насекомые. Во-вторых, если органическое вещество действительно обязательно надо запахивать, то как же тогда умудрилась матушка-природа, не имея плуга, не запахивая и даже не перемешивая с землёй опад растений, оставляя его ежегодно на поверхности почвы, в процессе почвообразования создать богатейшие кладовые почвенной энергии (гумусный слой до 2 м) и создаёт до сих пор?

Выдающийся русский учёный-почвовед П. А. Костычев ещё в конце 19-го века писал: «При внесении в почву навоза или растительных остатков глубоко запахивать вредно. Их необходимо прикрывать тонким слоем почвы, чтобы к ним свободно доходил воздух».

Об эффективности мелкой обработки почвы при использовании промежуточных сидеральных культур у нас имеются собственные данные, говорящие о благотворном влиянии на состояние почвы при измельчении их биомассы и смешивании с почвой на 7 – 8 см.

Весной, через пять месяцев (апрель), проведённые исследования показали повышение содержания в почве органического вещества, увеличение количества микроорганизмов, существенное увеличение элементов питания.

Кроме этого у нас имеются данные весьма убедительных научных исследований в стационарном опыте. На фоне трёх систем обработки почвы (фото 1) - вспашка и две минимальные мульчирующие - в течение 10 лет вносили все пожнивные остатки, и только на системах мульчирующей минимальной обработки содержание органического вещества повысилось на 18% и 22%. На вспашке содержание органического вещества не увеличилось, осталось прежним. И вообще при проведении вспашки, что бы вы ни вносили - навоз, зелёное удобрение или пожнивные остатки, — увеличения органического вещества в почве не будет никогда, а без этого состояние почвы не улучшится.

Промежуточные (покровные) сидеральные фитомелиоративные культуры

При недостатке навоза зелёное удобрение в качестве одного из элементов системы удобрения должно стать весьма мощным средством поднятия урожая и повышения плодородия почвы.
Д. Н. Прянишников

В настоящей ситуации с плодородием почвы в крае особое значение приобретает использование зелёного удобрения, которое некоторые авторы называют «навоз, растущий на поле». Опыт мирового земледелия наглядно показывает, что этот элемент органического удобрения по своей агрономической ценности не уступает другим видам органических удобрений. Тем более его доступность и сравнительная дешевизна использования делают его более перспективным удобрением, способным значительно уменьшить дефицит органики и повысить плодородие почвы. Значение промежуточных сидеральных культур в том, что для их производства используется бесплатная кинетическая энергия солнца, которая, превращаясь в потенциальную энергию органического вещества, становится удобрением.

Многие агрономы, да и некоторые ученые, понимают вопрос возделывания промежуточных сидеральных культур так, что растения очень много берут из почвы и при возвращении их в почву в итоге ничего не дают, а только обедняют ее. Естественно, это было бы так, если бы материал растения строился только из почвенных составляющих. Но само растение образуется из солнечной энергии на 90%, а основным его строительным материалом является углерод, получаемый из атмосферы воздуха. Система сидерации почвы, по сути, это тот же почвообразовательный процесс в природе.

За счет солнечной энергии в системе промежуточной сидерации, также как и в природе в системе почвообразования, образуется органическое вещество растения, которое, попадая в почву, с помощью микроорганизмов передаёт ей свою энергию в качестве образовавшегося гумуса.

Великий учёный К. А. Тимирязев считал, что зелёные растения в жизни Земли играют космическую роль и только благодаря им идёт развитие на нашей планете. В одной из своих работ он сравнивал труд земледельца с трудом шахтёра, говоря, что «…чёрный уголь — только солнечный луч, схоронившийся в земле, а какие большие потоки этих лучей излучает солнце на бесконечные просторы. Если мы так озабочены извлечением из недр земли тех лучей солнца. которые рабочий обречён добывать в беспросветном мраке шахты, то почему не позаботиться нам ранее о лучшем использовании тех неисчислимых сокровищ даровой силы, которые он может добывать на вольном воздухе под ясными лучами для всех равно светящего солнца? И не забудем, что этот чёрный уголь никогда не убудет от нас, а каждый луч солнца, не уловленный зелёной поверхностью поля, — богатство, потерянное навсегда и за растрату которого более просвещённый потомок осудит своего невежественного предка».

Фото 3. Культура сои в пожнивном промежуточном посеве, 2011 год

Как же мы используем эти лучи солнца? В зернопропашных севооборотах Краснодарского края продолжительность времени от уборки озимых колосовых культур до посева пропашных культур (кукуруза, подсолнечник, соя) составляет 270 – 280 дней. То есть ¾ года солнечная энергия на наших полях не используется совсем. За этот период сумма эффективных температур составляет как минимум 1800° С, которых вполне достаточно, чтобы вырастить определённый объем зелёной массы промежуточной культуры, которого будет хватать для возмещения отчуждаемой доли органического вещества, проявления агробиоценотических принципов новой системы земледелия.

Фото 4. Культура кукурузы в промежуточном пожнивном посеве, 2016 год

И просто грех такими природными условиями не воспользоваться, тем более количество атмосферных осадков для этого достаточно. Мало того, все это за счёт возобновляемой солнечной энергии.

Мы рекомендуем возделывание именно не сидеральных паров, а промежуточных (покровных) фитомелиоративных сидеральных культур, поскольку это экономически более выгодная форма сидерации, так как используются сидеральные культуры, выращенные в виде пожнивных промежуточных культур. Пожнивные и другие промежуточные сидераты более выгодны тем, что для их выращивания не требуется на всё лето занимать поле. Промежуточные сидераты дают урожай зелёной массы в промежуток времени между возделыванием основных культур.
Промежуточные фитомелиоративные культуры являются основным элементом агробиоценотической системы земледелия и возделываются с целью использования в качестве органических удобрений.

Сидерация в истории мирового земледелия имеет богатый опыт и должна занимать в Краснодарском крае особое место. Промежуточные сидеральные культуры, используемые в качестве органического удобрения, обладают огромным разнообразием специфических свойств, чем отличаются от других видов органических удобрений, что делает их ценным удобрительным материалом для многих сельскохозяйственных культур. Всё дело в том, что сидеральные удобрения по своему химическому составу и по соотношению питательных элементов близки к потребностям удобряемых культур севооборотов.

Урожайность зелёной массы промежуточных сидеральных культур в условиях края, как правило, составляет 250 - 350 ц/га и по агрономической ценности не уступает традиционным видам органических удобрений (навоз, торф) (таблица).

Содержание элементов питания в зеленой массе основных сидеральных культур — % к сырой массе

Промежуточные фитомелиоративные культуры в системе мульчирующей минимальной обработки почвы в системе земледелия обладают следующими свойствами:

• разуплотняют и мульчируют почву;
• уменьшают объем механизированных работ;
• увеличивают доступность элементов минерального питания в почве;
• обладают симбиотической азотфиксацией;
• затеняют почву в период между уборкой и посевом основных культур севооборота;
• увеличивают запас органических веществ в почве;
• повышают плодородие почвы.

В настоящий период, когда на сельскохозяйственных предприятиях края в достаточном количестве имеются широкозахватные высокопроизводительные орудия для минимальной мульчирующей обработки почвы, сеялки прямого посева, появились благоприятные условия для возделывания промежуточных фитомелиоративных сидеральных культур. Но, чтобы эффективно заниматься промежуточными сидеральными фитомелиоративными культурами и ежегодно получать планируемые урожаи, надо знать некоторые почвенно-климатические особенности нашего региона и при возделывании выполнять их.

Рекомендации по возделыванию промежуточных (покровных) фитомелиоративных культур для использования в качестве органического удобрения и мульчи.

Главное - ответственно отнестись к настоящей проблеме. Ничего не откладывать на завтра. Наметить план посева, т. е. на каких полях, под какие культуры по севообороту вы планируете посев сидеральной культуры. Посев производить в день уборки озимых колосовых культур или на следующий день после уборки. Перед посевом в обязательном порядке провести обработку поля механизмом вертикальной обработки почвы — турбокультиватором RTS — специалистом по обработке растительных остатков фирмы Salfоrd.

RTS выполняет следующие функции:

• выравнивание и равномерное распределение растительных остатков на поле;
• измельчение и обработка растительных остатков с целью борьбы с насекомыми и болезнями;
• увеличение микробной активности и ускорение процесса разложения остатков;
• помощь в сбалансировании соотношения азота/углерода в почве;
• улучшение эффекта применения гербицидов и провокация сорняков.

При использовании пожнивных остатков в качестве мульчи и органического удобрения турбокультиватор RTS фирмы Salford является незаменимым орудием. Он измельчает пожнивные остатки, создаёт максимальный их контакт с почвой и равномерно распределяет по полю. Таким образом, RTS выполняет роль уникального механизма повышения эффективности работы почвенных микроорганизмов. Интенсивность разложения пожнивных остатков при этом повышается в два раза.

В качестве сидеральных культур в мире используется огромное множество разнообразных сельскохозяйственных культур, обладающих различными хозяйственно биологическими свойствами, относящихся к различным семействам. Основными из них, чаще упоминающимися в литературе, являются бобовые культуры: люпин однолетний узколистный, жёлтый и белый, люпин многолетний, сераделла, донник белый и жёлтый, вика, фацелия, люцерна, клевер, лядвенец рогатый.

В последнее время чаще всего для целей сидерации в крае используются культуры из семейства капустных: горчица белая, редька масличная, рапс, сурепица.

Мы часто задавались вопросом: почему на сельхозпредприятиях, понимая большую пользу сидеральных культур в повышении плодородия почвы, не сеют промежуточные сидеральные культуры? Поступал ответ: «Они получаются один раз в три года». Действительно, когда мы серьёзно занялись сидеральными культурами и технологиями их возделывания, то поняли, что специалисты предприятий правы. Промежуточные сидеральные культуры, перечисленные ранее, действительно давали приемлемый урожай один раз в три года.

Тогда была поставлена задача разработать технологию возделывания промежуточной сидеральной культуры, которая в любой год должна давать урожайность зелёной массы как минимум 250 ц/га. В первый же год многочисленных опытов мы пришли к выводу, что промежуточная культура должна быть крупносемянной, чтобы можно было сеять её в почву на глубину 6 - 7 см, где в большей степени сохраняется влага. В 2011 году мы посеяли сразу же после уборки озимого ячменя сеялкой прямого сева сою на глубину 6 - 7 см и донник белый на 2 - 3 см. После посева прошёл дождь 12 мм, и мы были рады, что получим всходы и положительный результат. Действительно, через несколько дней получили всходы и донника, и сои. Но дело в том, что в этот период (июль) в Краснодаре самая высокая температура воздуха, и нас ожидало разочарование. Через 3 - 4 дня всходы донника белого засохли, а всходы сои были в отличном состоянии (фото 3).

Кроме того, все перечисленные культуры, которые являются лучшими сидеральными, мало того, что мелкосемянные, но и культуры длинного дня, т. е. при длинном дне у них все фазы вегетации укорачиваются. Они быстро зацветают, переходят в генеративную фазу и дают низкую урожайность зелёной массы.

То есть мы пришли к выводу, что для условий Краснодарского края, когда в период уборки зерновых колосовых культур самый длинный день (22 июня) и самое жаркое время года, для гарантированного получения всходов и высокой урожайности зелёной массы в качестве промежуточной сидеральной культуры должна быть культура крупносемянная (соя, кукуруза, подсолнечник) и с коротким фотопериодом, что также характеризует все эти три культуры. Кроме этого семена данных трёх культур очень легко найти, они всегда под рукой.

В 2016 году промежуточную культуру (кукуруза) в пожнивном посеве (после озимой пшеницы) мы посеяли сеялкой прямого сева ДВ-44 в конце июля на площади 600 га (фото 4). Получили урожайность зелёной массы 290 ц/га, в переводе на воздушно-сухое органическое вещество это 74,5 ц/га, в переводе на навоз — 20 т/га (рисунок).

Эффективность посева промежуточной сидеральной культуры (кукуруза), 2016 год

Итак, только стоимость элементов питания выращенной зелёной массы составляет 9,0 тыс. руб.

на 1 га, а затраты на посев сидеральной культуры всего 1,5 тыс. руб/га. Рентабельность этого мероприятия - 500%, не считая выгоды от повышения плодородия почвы.

В связи с этим для получения своевременных всходов, продолжительной вегетации и высокой урожайности биологической массы промежуточных культур в Краснодарском крае они должны быть культурами короткого дня и крупносемянными, чтобы можно было сеять их сеялками прямого сева на глубину 6 - 7 см сразу же после уборки озимых колосовых и обработки поля турбокультиватором RTS. Это кукуруза, соя, подсолнечник. В этом случае гарантированно можем получать всходы и урожайность биологической массы 250 - 350 ц/га.

Если ежегодно сеять такой промежуточной культуры 20% площади пашни, то при настоящей урожайности в переводе биологической массы по агрономической ценности на навоз мы ежегодно дополнительно будем вносить на каждый гектар пашни 4 тонны навоза. Результаты наших научных исследований в многолетних стационарных опытах показывают, что при настоящей интенсивности земледелия для сохранения бездефицитного баланса гумуса в почве необходимо ежегодно вносить на каждый гектар пашни 9 тонн полуперепревшего навоза. По нашим расчётам, при использовании пожнивных остатков в пересчёте на их агрономическую ценность мы в крае ежегодно вносим 5 тонн навоза на 1 га и, если будем ежегодно сеять 20% пашни промежуточных культур, — ещё 4 тонны навоза. Итого 9 тонн на каждый гектар пашни. Это реальное решение вопроса воспроизводства плодородия почвы в Краснодарском
крае.

По сути, обработка почвы без оборота пласта, возделывание промежуточных фитомелиоративных сидеральных культур и эффективное использование пожнивных остатков являются основой новой агробиоценотической системы земледелия, так как эти элементы системы определяют принципиальный уровень главных требований, которым она должна соответствовать: сохранение и увеличение плодородия почвы. Именно эти факторы воспроизводства почвенного плодородия могут решить настоящие проблемы.

П. ВАСЮКОВ, руководитель технологического центра ФГБНУ «Национальный центр зерна имени П. П. Лукьяненко», д. с.-х. н., профессор