Какая обработка почвы является наиболее ресурсосберегающей

Обновлено: 05.10.2024

Одним из признанных подходов устойчивой интенсификации сельскохозяйственного производства с целью достижения продовольственной и экологической безопасности является почвозащитное и ресурсосберегающее земледелие (ПРЗ).

Прямой посев является главным элементом ПРЗ и признанной климатически оптимизированной практикой устойчивого управления почвенными ресурсами. В свою очередь, нулевая обработка подразумевает комплекс локально адаптированных агротехнических мер, позволяющих снижать энергетические и трудовые затраты, сохранять и более эффективно использовать почвенные и водные ресурсы.

Прямой посев успешно применяется в странах с развитым сельским хозяйством, таких как США, Канада, Аргентина, Бразилия, Австралия и других. По данным на 2016 год в мире под прямым посевом занято болeе 180 млн га и с каждым годом это значение увеличивается.

В России технология нулевой обработки, как составляющая зарубежной концепции ПРЗ, в том или ином масштабе применяется сельхозпроизводителями для возделывания зерновых, зерно-бобовых и масличных культур во многих регионах (преимущественно, в лесостепной, степной и сухостепной зонах европейской территории России и Западной Сибири). Однако, копирование зарубежной технологии без нормативно-правового обеспечения и научно обоснованной адаптации к локальным природным условиям часто приводит к отрицательным результатам.

Сельхозпроизводители зачастую несут экономические потери и отказываются от ее применения.

Сторонники данной технологии из сельхозпроизводителей и научного сообщества признают необходимость проведения комплексных системных исследований для ее адаптации к локальным почвенно-климатическим условиям. При этом, в концепциях развития АПК некоторых регионов России, в национальных докладах и региональных рекомендациях по интенсификации растениеводства признается перспективность внедрения нулевой обработки почвы.

Так, в Белгородской области в рамках региональной программы биологизации земледелия к 2015 году на 25% пашни (365 тыс. га) использовали технологию нулевой обработки, успешный опыт применения ПРЗ имеется в Республике Башкортостан, Ставропольском крае, Ростовской, Самарской, Саратовской областях и других регионах.

Текущая ситуация

В качестве ответа на глобальные вызовы продовольственной и экологической безопасности, связанные с масштабной деградацией почв, изменением климата, истощением водных ресурсов нафоне растущей численности населения планеты, международным сообществом разрабатываются и внедряются концепции и методы устойчивой интенсификации систем сельскохозяйственного производства. Одним из таких подходов является почвозащитное и ресурсосберегающее земледелие, которое с каждым годом все более широко внедряется в мире.

ФАО (Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН) определяет ПРЗ как подход к управлению агроэкосистемами, способствующий устойчивому сельскохозяйственному производству,снижению энерго- и трудозатрат, повышению эффективности использования почвенных и водных ресурсов, а также улучшению качества продукции.

Подход основан на трех базовых принципах, применяющихся наряду с другими успешными практиками растениеводства:

- постоянное минимальное механическое нарушение почвы путем прямого внесения семян и удобрений (прямой посев) и минимального воздействия на почву при любых операциях (уборке урожая, внесении препаратов и т.д.);

- постоянное присутствие как минимум на 30% поверхности почвы растительных остатков, по которым производится посев следующей культуры;

- диверсифицированные севообороты (не менее трех культур), подбор необходимых семян и гибридов, соблюдение нормативов обработки СЗР и посева.

Почвы играют важнейшую роль в производстве продовольствия, в глобальном углеродном цикле, хранении и фильтрации поверхностных вод и повышении устойчивости к наводнениям и засухам. По расчетам ФАО внедрение устойчивого управления почвенными ресурсами, в первую очередь обоснованной системы обработки почвы, может повысить производство продовольствия до 58% от нынешнего уровня.

Международным научным сообществом признан ряд экономических и экологических преимуществ внедрения ПРЗ:

- сохранение и восстановление почвенного углерода за счет исключения обработки почвы, сокращение выбросов СО2 и уменьшение влияние на негативное изменение климата;

- создание благоприятных условий для почвенной биоты, интенсификация естественных биологических процессов в почве и на ее поверхности;

- устранение уплотнения почвы, предотвращение эрозии и деградации почв;

- восстановление и повышение плодородия почв, в том числе благодаря стимулированию накопления почвами органического вещества;

- сохранение атмосферной влаги;

- снижение объемов внесения минеральных удобрений и пестицидов при длительном использовании технологии;

- сокращение текущих и инвестиционных расходов в среднем на 30% (на ГСМ до 70%, на СЗР, минеральные удобрения, семена до 20%);

- увеличение производительности до 70%;

- повышение эффективности использования поливных вод;

- увеличение урожайности до 30%;

- повышение качества продукции сельского хозяйства;

- увеличение биологического разнообразия агроэкосистем;

- уменьшение негативного влияния на окружающую среду.

В настоящее время в странах с высоким уровнем развития сельского хозяйства нулевая обработка неразрывно связана с применением технологий точного земледелия и контролируемого движения техники по полям (Control Traffic Farming - CTF).

Точное земледелие включает географические информационные системы (GIS), технологии глобального позиционирования, дистанционного зондирования земли (ДЗЗ),технологии оценки урожайности (Yield Monitor Technologies - YMT), технологию переменного нормирования (Variable Rate Technology - VRT). Данные технологии также способствуют снижению затрат на производство сельскохозяйственной продукции.

ПРЗ существенно отличается от традиционной системы интенсивного земледелия и имеет определенные ограничения и особенности. Перед сельхозпроизводителями, при переходе на ПРЗ, встают следующие задачи:

- разработка севооборотов для каждого поля в зависимости от почвенно-климатических условий, подбор сортов, сроков посева, глубины заделки и норм высева;

- техническое перевооружение: подбор сеялок прямого посева, комбайнов с измельчителями соломы (растительных остатков), оборудования для внесения удобрений и СЗР;

- подбор систем защиты растений (СЗР) для борьбы с сорняками и вредителями растений, количество которых увеличивается в первые годы перехода на технологию нулевой обработки;

- достижение баланса макро- и микроэлементов путем внесения минеральных и органических удобрений.

В настоящей статье мы будем придерживаться термина ПРЗ, в силу того, что он признан ФAO и другими международными организациями как название концептуального подхода к ведению сельского хозяйства, и термина нулевая обработка, как первого и важнейшего составного принципа ПРЗ.

Распространение в мире

Сбор сведений о внедрении ПРЗ в мире ведет ФАО на своей платформе AQUASTAT, а также национальные и международные организации и эксперты.

Наибольшее распространение ПРЗ получило в Южной и Северной Америке, далее в порядке убывания: Австралия и Новая Зеландия, Азия, Россия и Украина, Европа и Африка.

Международныеи национальные организации увеличивают поддержку распространения ПРЗ, поскольку они признали его эффективность в устойчивой интенсификации сельскохозяйственного производства. К таким организациям относятся: ФАО, Международный фонд сельскохозяйственного развития (IFAD), Всемирный банк, ЕС, Новое партнерство в интересах развития Африки Африканского Союза (AU-NEPAD), Французская организация международного сотрудничества для научных исследований в области сельского хозяйства (CIRAD), некоторые подразделения Международного центра тропического сельского хозяйства (CIAT).

А также национальные ассоциации сторонников ПЗР : AAPRESID (Ассоциации фермеров - сторонников нулевой обработки почвы Аргентины), FEBRAPDP (Ассоциация фермеров - сторонников нулевой обработки почвы Бразилии), ANAPO (Ассоциация производителей сои и пшеницы Боливии), AUSID (Ассоциация фермеров - сторонников нулевой обработки почвы Уругвая), WANTFA и SANTFA (Ассоциация фермеров - сторонников нулевой обработки в Австралии), ECAF (Европейская Федерация Сберегающего Земледелия), AEAC/SV (Ассоциации сберегающего земледелия Испании), FINCA (Финская ассоциация сберегающего земледелия), APAD (Ассоциация фермеров - сторонников нулевой обработки почвы во Франции), SCCC (Канадская ассоциация по сберегающему земледелию), SDNTA (Ассоциации фермеров - сторонников нулевой обработки почвы США) и др. Значительную роль играют механизмы взаимной поддержки и информационного обмена внутри аграрного сообщества.

В частности, в результате сотрудничества CIMMYT (один из центров CIAT), ФАО, Всемирного банка и Правительства Республики Казахстан за 10 лет (2002-2012 г.г.) площади под ПРЗ в Казахстане выросли практически с нуля до 1,8 млн га, и страна вошла в первую десятку стран по площади применения данного подхода.

Внедрение ПРЗ зафиксировано от субарктической зоны (Финляндия) до 50° южной широты (Фолклендские острова), включая экваториальную зону (Кения, Танзания, Уганда). Данный подход применяется на приморских равнинах и в горной местности до высоты 3000 м над уровнем моря, и адаптирован в совершенно разных климатических условиях (от влажных тропических районов с количеством осадков 2500 мм в год до крайне засушливых территорий, где количество осадков не превышает 250 мм в год). Нулевая обработка практикуется на почвах разного гранулометрического состава: от почв с 90% песчаной фракции (например, прибрежные тропические ландшафты Африки, в Средиземноморье и Австралии) до почв с 80% глинистой фракции.

Статус и распространение ПРЗ в России

Официальная статистика о применении ПРЗ в России отсутствует. Это является частью региональной проблемы учета использования и состояния сельскохозяйственных земель в России. Однако у данной технологии в России имеются глубокие исторические корни.

В рамках программы сельскохозяйственным организациям было поставлено 257 ед. современной техники. К 2006 г. площадь под ресурсосберегающими технологиями составила 600 тыс. га.

По данным ФАО и НДСЗ общая площадь пашни под ПРЗ в России составила на 2015-2016 годы около 5 млн га.

В тройку регионов с наибольшими площадями применения ПРЗ (прямого посева) входят : Белгородская область (около 400 тыс. га) Ростовская область (по разным оценкам - от 300 до 400 тыс. га) и Ставропольский край (около 270 тыс. га).

Прямой посев в регионах

Для исследования ситуации в области внедрения ПРЗ нами были выбраны два субъекта земледельческой зоны России с различными природными условиями: Ростовская область (Южный федеральный округ) и Самарская область (Приволжский федеральный округ).

Площадь Ростовской области составляет 10,09 млн га. Посевная площадь в 2018 году составила в хозяйствах всех категорий 4,62 млн га.

Климат области - умеренно-континентальный (средняя температура воздуха в январе составляет -7°С, в июле + 23°С, среднегодовое количество осадков от 650 мм на западе области, до 400 мм – на востоке).

Ростовская область расположена в умеренном природно-сельскохозяйственном поясе в двух зонах: степной – обыкновенных и южных черноземов и сухостепной – темно-каштановых и каштановых почв.

Ростовская область по уровню плодородия почв сельхозугодий в России занимает 10-е место. Однако в регионе наблюдается прогрессирующее распространение процессов деградации почв: водная и ветровая эрозия, дегу- мификация, засоление, осолонцевание, переуплотнение, переувлажнение, опустынивание.

По данным Министерства сельского хозяйства и продовольствия Ростовской области (на 01.08.2018 г.) технология нулевой обработки почвы внедрена в северо-западной, северо-восточной и центральной орошаемых, а также южной природно-хозяйственных зонах области.

Из 43 административных районов Ростовской области нулевая обработка применяется в 27 районах. Из 3,7 млн га пашни, занимаемых этими районами, технология применяется на площади 297,47 тыс. га, что составляет 8% от общей площади этих районов и 5,9% от площади пашни в Ростовской области.

Период внедрения технологии в хозяйствах региона составляет от 1 года до 10 лет. Наиболее длительно (от 8 до 10 лет) технология применяется в Октябрьском, Песчанокопском, Чертковском и Верхнедонском районах.

Площадь Самарской области составляет 53,6 тыс. км2, почти в 2 раза меньше, чем площадь Ростовской области. Земли сельскохозяйственного назначения составляют в структуре земельного фонда Самарской области 75,9%. Площади пашни составляют 2,85 млн га (70,3% от площади земель сельскохозяйственного назначения). По данным Росстата посевная площадь в Самарской области в 2018 году составила 2,09 млн га.

Самарская область расположена в лесостепной и степной зонах. Свыше 97% пахотных земель представлено различными типами черноземов. Климат области континентальный с резкими температурными колебаниями (летом до +41°С, зимой до -47°С), дефицитом влаги, высокими ветровыми нагрузками, способствующими эрозии почв. Обеспеченность пахотных почв гумусом: на 1 января 2019 – 4,24%.

Группировка почв по содержанию гумуса: очень слабогумусированные - 0-2 %, слабогумусированные 2,1-4%, малогумусные - 4,1-6%, среднегумусные - 6,1-8%, высокогумусные - 8 -10%.

Данные опроса сельхозпроизводителей

Специалистами Евразийского центра и НДСЗ был проведен опрос сельхозпроизводителей для сбора информации об опыте внедрения ПРЗ в 10 сельхозпредприятиях Самарской и Ростовской областей, практикующих прямой посев в различных почвенно-климатических условиях.

По результатам проведенного опроса, основной целью перехода на технологию нулевой обработки в обоих регионах является снижение затрат на постоянно дорожающее дизельное топливо, повышение рентабельности и эффективности сельскохозяйственного производства и сохранение плодородия почв.

В качестве преимуществ технологии сельхозпроизводители признают наиболее эффективное использование атмосферной влаги, восстановление плодородия почвы, уменьшение интенсивности водной и ветровой эрозии, повышение качества продукции.

Основными возделываемыми культурами в опрошенных хозяйствах являются:

- зерновые: озимые и яровые пшеница, ячмень, тритикале, кукуруза, сорго;

- зернобобовые: горох, соя, нут, чечевица;

- масличные: подсолнечник, горчица, рапс, лен.

Также в севообороты включаются многолетние травы, в том числе многолетние бобовые травы (донник, люцерна, эспарцет, вика). Доля бобовых и многолетних бобовых трав в севооборотах опрошенных хозяйств составляет от 10 до 25%, и, по словам сельхозпроизводителей, постоянно увеличивается.

По данным сельхозпроизводителей урожайность указанных культур при нулевой обработке не уступает, а в некоторых случаях и превышает урожайность культур при традиционной технологии в аналогичных почвенно-климатических условиях. Однако, основным фактором, лимитирующим урожайность в средней полосе и на юге России при любой технологии возделывания сельскохозяйственных культур, остаются агроклиматические условия. Даже при условии четкого соблюдения агротехнических мероприятий (сроков и норм высева, внесения удобрений, обработки полей СЗР и так далее) урожайность сильно варьирует, прежде всего, в зависимости от количества атмосферных осадков.

Все опрошенные сельхозпроизводители применяют различные средства защиты растений (СЗР). Ни одно из опрошенных хозяйств, использующих прямойпосев, не обходится без применения минеральных удобрений (аммофос, аммиачная селитра, карбамид, КАС 32, КАС 24). Тем не менее, опрошенные сельхозпроизводители свидетельствуют о возможности снижения количества применяемых минеральных удобрений и пестицидов, перехода на биологические СЗР и удобрения что позволит снизить затраты и повысить качество получаемой продукции. Однако большинство сельхозпроизводителей сообщили, что на данный момент не используют биопрепараты, т.к. не отработаны практические рекомендации по их применению в прямом посеве.

Основные сложности, с которыми сталкиваются сельхозпроизводители при переходе на нулевую обработку, заключаются в отсутствии научного обоснования адаптации зарубежной технологии к локальным природно-климатическим условиям.

Возникают сложности с подбором севооборотов, семян и гибридов для различных почвенно-климатических условий, оптимальных сроков посева, СЗР, технических характеристик машин и оборудования.

ПРИСТУПАТЬ к ней следует выборочно, в первую очередь на тех участках, где она начинает созревать раньше всего. В основном это бывает на песках, супесях на песках или легких суглинках, подстилаемых песками. На таких участках первой обработкой должно быть боронование зяби, а на более связных — культивация без борон на глубину 5—7 см. Ранневесенняя обработка должна проводиться в максимально сжатые сроки, но обязательно при спелости почвы.

Классическая обработка под яровые зерновые состоит из двух операций — закрытия влаги и предпосевной обработки. Зачастую ранневесеннее закрытие влаги не проводят. Это способствует растрескиванию поверхности почвы и, как следствие, испарению влаги. Среднесуточные ее потери эквивалентны осадкам на 3—5 мм.

Весной наибольшие потери влаги наблюдаются на гребнистой зяби. На этих полях во всех случаях обязательным технологическим элементом должно быть боронование или культивация в первые 1—3 дня после созревания почвы. При этом необходимо максимально задействовать широкозахватные агрегаты (захват 6 м и более — КП-6, АБ-6, АБ-9, АБ-12, или зарубежного производства Kockerling, Horsch, Strom, Lemken, Kverneland). На полях, где качественно проведена зяблевая обработка и которые будут засеяны в первые 3—4 дня после выхода в поле, закрытие влаги можно не проводить.

Под рано высеваемые культуры (овес, зернобобовые, однолетние травы) работы следует начинать с внесения удобрений и заделки их культиватором на глубину 8—10 см, а предпосевную обработку проводить комбинированным агрегатом АКШ-6,0; 7,2, 9,0 или любой другой аналогичной техникой на глубину 5—7 см. Кроме АКШ, в Беларуси выпускают агрегаты для АКП-3, АКП-4 и АКП-6 с активными рабочими органами. Они более качественно проводят предпосевную обработку на тяжелых почвах.

Под культуры позднего сева (гречиху, просо и др.) обязательно проведение ранневесеннего закрытия влаги и систематическая культивация для улучшения в почве происходящих биологических процессов. На сильно засоренных ползучим пыреем участках следует применять весенний полупар. При этом первая культивация проводится по мере появления сорняков. Каждая последующая выполняется в диагонально-перекрестном направлении к предыдущей.

Один из элементов весенней обработки — предпосевное прикатывание. В нем очень нуждаются торфяно-болотные, супесчаные и песчаные почвы. Такая технологическая операция проводится для уплотнения чрезмерно взрыхленного слоя, выравнивания и дробления крупных глыб, усиления притока влаги в верхнюю часть пахотного слоя. Прикатывание обеспечит лучший контакт семян с землей, более равномерную их заделку и дружные всходы. На переувлажненной почве прикатывание не проводится, так как она сильно уплотняется и при высыхании образуется корка.

Отрицательные результаты дает прикатывание тяжелых дерново-подзолистых участков. На легких посевах мелкосемянных культур рекомендуется и послепосевное прикатывание.

При этом нужно иметь в виду, что оно не только способствует прорастанию семян культурных, но и сорных растений. На полях, где весной проводилась обработка почвы АКШ или использовались катки, обычно отмечается увеличение засоренности посевов. На таких участках необходимо тщательно планировать мероприятия по борьбе с сорняками, предусмотрев применение в оптимальные сроки высокоэффективных гербицидов.

Комбинированные почвообрабатывающе-посевные агрегаты — основа посевного парка хозяйств. При их выборе необходимо учитывать особенности почвы. На закамененных, подверженных эрозии, легких, быстро пересыхающих предпочтительно использовать машины с пассивным принципом обработки почвы отечественного (АПП-6П, АППА-6Д) и зарубежного (Horsch Pronto, Vдderstadt Rapid и др.) производства. На средне- и тяжелосуглинистых для комбинированной обработки почвы и посева используются машины с активным принципом обработки Lemken, Amazone, а также отечественного белорусского производства АПП-6 АБ, АПП-6 АБ-Д, АПП-6 АБ-АЛ.

Глубина обработки почвообрабатывающей секции посевных машин должна быть равна глубине при работе агрегатами типа АКШ и варьироваться в зависимости от культуры: под яровые ячмень и пшеницу, зернобобовые — 5—7 см, под овес — 4—5 см, под крестоцветные культуры, травы — 2—3 см.

В случае неблагоприятных погодных условий перезимовки озимых зерновых или рапса для их пересева яровыми проводить перепашку нецелесообразно. Кроме перерасхода топлива, затягивания сроков посевной, проведение весенней вспашки приводит к значительной потере почвенной влаги. И снижению урожайности. Поэтому на таких участках обработку почвы целесообразно проводить чизельными культиваторами КЧ-5,1 с приставками ПКД-5,1, специальными агрегатами для бесплужной обработки почвы АКМ-4 (6) АДУ-4АКЧ (6АКЧ), АДУ-6АК, АДУ-6АКД, чизельно-дисковыми культиваторами КЧД-6 или их зарубежными аналогами Horsch, Lemken, Kverneland, Kockerling.

При посеве яровых культур после погибших озимых предпосевную обработку агрегатами типа АКШ необходимо заменить комбинированными почвообрабатывающе-посевными агрегатами, совместив обработку почвы с посевом.

Выполнение предлагаемых рекомендаций позволит оптимизировать сроки сева, повысить качество работ, более продуктивно использовать почвенную влагу, сохранить благоприятное фитосанитарное состояние полей. А в результате — повысить урожайность сельхозкультур.

НАИБОЛЬШАЯ эффективность первой весенней азотной подкормки озимых достигается тогда, когда сумма весенних положительных температур от начала активной вегетации растений (перехода среднесуточной температуры воздуха через 5 градусов) и до начала подкормки достигает 100—120 градусов. В этом случае оплата одного килограмма азота зерном достигает 9—15 и более килограммов.

Более ранняя (до накопления 100 градусов) азотная подкормка нецелесообразна в условиях ранней весны. Снижается эффективность азота минеральных удобрений из-за недостаточного всасывания корневой системы и вялотекущей вегетации.

В этом году, как и прошлом, возобновление вегетации озимых зерновых культур произошло по югу республики в начале, а по северу – в середине третьей декады февраля. В связи с тем, что среднесуточная температура воздуха еще не достигла 5 градусов, а почва оттаяла не на всю глубину промерзания, наблюдается вялотекущая вегетация.

В таких условиях спешить с проведением первой азотной подкормки на хорошо перезимовавших посевах не следует по двум причинам. Во-первых, из-за высокой вероятности промывания весенними дождями внесенного азота в более глубоко лежащие слои почвы, а во-вторых, получившие азот растения активизируют ростовые процессы, резко снижая при этом устойчивость к возможным весенним заморозкам, высокая вероятность которых в марте сохраняется.

Оптимальный срок проведения подкормки хорошо перезимовавших посевов озимых зерновых при сохранении температурного режима наступил по югу республики 7—10, в центре наступит 10—15, а на севере — с 15 марта. Оптимальная продолжительность проведения первой азотной подкормки — 10—12 дней.

Оптимальная доза азотных удобрений в первую подкормку для озимых пшеницы и тритикале — 60—70 кг/га д.в., а для озимой ржи — 60 кг/га д.в. На влажной почве подкормку посевов нужно проводить жидкими азотными удобрениями КАС машинами РОСА-0,5. При дневных температурах воздуха менее 10 ° С удобрение можно использовать без разведения его водой.

В дальнейшем позволяется переходить на твердые азотные удобрения (карбамид, аммиачную селитру). Поверхностное внесение карбамида на влажных почвах эффективно из-за снижения газообразных потерь азота. Однако при использовании твердых форм необходимо обеспечить равномерность распределения удобрений по поверхности почвы (показатель неравномерности не должен превышать 10 проц.). Поэтому на этих работах нельзя использовать центробежные машины типа МРУ-0,5, РУМ-5, РУМ-8, 1РМГ-4, у которых минимально возможный показатель неравномерности распределения удобрений 20 проц.

Сверхранняя (в первых числах марта) подкормка оправдана только на поврежденных посевах зимними морозами или возбудителями снежной плесени независимо от агроклиматической зоны расположения. Проводить ее целесообразно из-за высокой вероятности вымывания азота сниженной дозой до 30—40 кг/га д.в.

Первая подкормка азотными удобрениями посевов озимого рапса в этом году должна проводиться после оценки перезимовки растений в максимально сжатые сроки — не больше чем за 5—7 дней. При опоздании с ее проведением формируется меньше боковых побегов и цветков на растении. Оптимальная доза азота в первую подкормку 100—120 кг/га д.в. Ее цель — в усилении листо- и побегообразования растений. В этот период закладываются длина центральной и боковых ветвей, количество будущих цветков. На одном растении озимого рапса может сформироваться при благоприятных условиях до 3 тысяч цветочных бугорков, а если сохранить хотя бы 10 процентов из них — это 50—60 ц/га маслосемян.

Большинство используемых в отечественном земледелии технологий обладает повышенной ресурсоэнергоемкостью. В условиях высоких цен на горюче-смазочные материалы, запчасти для сельхозтехники, удобрения и пестициды производителям необходимо переходить на ресурсосберегающие методы, позволяющие снизить уровень совокупных затрат и обеспечить высокое качество продукции.

Максимальная реализация почвенно-климатического потенциала местности, научно обоснованное использование минимальных обработок почвы, одновременное выполнение нескольких технологических операций, внесение подходящих доз минеральных удобрений, мелиорантов и средств защиты растений и прочие приемы позволяют сегодня добиться оптимального уровня ресурсосбережения. Современные аграрные технологии призваны сокращать затраты при производстве сельскохозяйственной продукции, сохраняя хорошие качественные показатели и почвенное плодородие.

Все внедряемые в хозяйствах ресурсосберегающие технологии должны отвечать определенным задачам. Основные из них: сохранение почвенного плодородия, снижение негативного воздействия на окружающую среду, продуктивное рациональное применение средств защиты растений, удобрений и мелиорантов, а также ведение научно обоснованных севооборотов и их биологизация. Не менее важно приобретение современных высокоурожайных сортов и гибридов интенсивного типа, внедрение ресурсосберегающих минимальных обработок почвы, снижение энергоемкости технологических приемов и уменьшение их количества за счет одновременного выполнения. Другие задачи: использование современной энергоэффективной и многофункциональной сельскохозяйственной техники, уменьшение расхода ГСМ и переход на альтернативные источники энергии, а также ввод ресурсосберегающих приемов при уборке, транспортировке и хранении выращенной продукции.

Сегодня в отечественном земледелии наблюдается чрезмерное использование зарубежных технологий без учета специфики местных условий. Частично это связано с отсутствием механизмов взаимодействия российской аграрной науки с сельскохозяйственным производством, активной пропагандой западных ценностей и массовой рекламой зарубежной аграрной техники, а также достижений селекции. Скорее, преимущество иностранных методик заключается в комплексном подходе к решению проблемы ресурсосбережения в агротехнологиях, нацеленном на эффективную работу каждого задействованного ресурса. В таком случае ресурсосберегающую технологию необходимо рассматривать как комплекс приемов, ведущих к снижению потребления ресурсов и повышению рентабельности производства продукции.

Основной целью внедрения ресурсосберегающих технологий должны быть не просто высокие уровни урожайности сельскохозяйственных культур, а устойчивые и более рентабельные показатели. Потому одним из важных условий эффективного использования имеющихся ресурсов является варьирование типов технологий возделывания. Как показывает практика, лучшие результаты обычно получают в передовых хозяйствах, где применяются интенсивные методики. Однако является ли подобный способ ведения земледелия ресурсосберегающим? Этот вопрос следует рассматривать с двух сторон: насколько возделывание культур по интенсивным технологиям более рентабельно, чем по базовым методикам, и отвечают ли инновационные технологии экологическим требованиям, так как иногда совершенно не ясны последствия их влияния на почву, растения, воду.

Согласно нашим исследованиям, при возделывании большинства зерновых культур следует использовать базовые стандартные технологии, ориентированные на пятидесятипроцентную реализацию биологического потенциала сортов, и вносить оптимальные дозы подкормок и средств защиты растений. Помимо этого необходимо применять методики экстенсивного типа на плодородных, малозасоренных почвах после удобренных пропашных культур.

Одним из основных факторов эффективного внедрения ресурсосберегающих технологий является применение научно обоснованных структуры посевных площадей и системы севооборотов. Как известно, возделываемые сельскохозяйственные культуры различаются как по биологическим особенностям, так и по требованиям к условиям произрастания. Например, наиболее пригодны для выращивания по ресурсосберегающим технологиям в Нечерноземье озимая рожь, озимая пшеница, яровой ячмень, овес, гречиха; в Центрально-Черноземном регионе — озимая рожь, озимая и яровая пшеница, яровой ячмень, овес, просо, гречиха, соя, люпин; в районах Поволжья и Южного Урала — озимые и яровые пшеница и ячмень, овес, соя. На территории Северного Кавказа хорошо возделываются озимые и яровые пшеница и ячмень, а в областях Западной и Восточной Сибири — озимая рожь и пшеница, яровые пшеница и ячмень.

Табл. 1. Примерная структура севооборотов для разных природно-климатических зон

Благоприятно влияющее на окружающую среду устойчивое сельское хозяйство предполагает увеличение производства сельскохозяйственной продукции при сохранении биоразнообразия в агроценозах, способствует накоплению в почвах гумуса, снижает эрозию, переуплотнение почвы, вымывание питательных веществ, а также накопление токсичных соединений в почве. Многие страны ЕС в рамках развития концепции устойчивого сельского хозяйства достаточно широко внедряют ресурсосберегающие технологии обработки почвы без вспашки, которые называют сохраняющей или консервирующей (минимальной) обработкой почвы. Обратимся к опыту европейских стран, где ресурсосбережение активно изучается и внедряется на протяжении как минимум нескольких десятилетий, что позволяет делать обоснованные выводы о целесообразности отказа от оборота пласта почвы плугом.

Предпосылки для внесения изменений в систему земледелия

В хозяйствах в настоящее время доминирует плужная обработка почвы. При зяблевой вспашке плуг глубоко заделывает в почву осыпавшиеся семена сорняков, падалицу предшествующих культур севооборота, органические удобрения и зимующих на растительных остатках вредителей, чем обеспечивает подготовку почвы к возделыванию полевых культур.

Однако длительное использование плуга может приводить к негативным изменениям в почвенной среде, что сегодня замечают многие аграрии, в том числе и в нашей стране. Интенсивное рыхление почвы на большую глубину ускоряет процесс разложения ценного гумуса. Потери органического вещества после 20 лет интенсивной обработки почвы плугом могут достигать 50% (Kinsella J., 1995), что отрицательно сказывается на структуре почвы, ее влагоемкости и биологической активности. Подверженность водной и ветровой эрозии также увеличивается, особенно на больших площадях без разделительных лесополос или на большом удалении от лесных массивов.

Верхний слой почвы становится слишком сухим, несущая способность почвы снижается, а частое использование тяжелых тракторов для обработки и транспортировки нередко вызывает чрезмерное переуплотнение, в том числе и подпахотного горизонта. Почва после вспашки требует доработки, что увеличивает затраты на возделывание культур, потребление энергии и рабочего времени, а также создает проблемы с соблюдением оптимальных агротехнических сроков.

Значительная деградация почвенной среды, спровоцированная интенсивным воздействием на почву машин и орудий, заставляет искать новые технологии обработки почвы, способствующие защите почвы и восстановлению естественных биоценозов в районах с интенсивным сельскохозяйственным производством.

В настоящее время значение обработки почвы в качестве приема, доставляющего культурам питательные вещества и отвечающего за снижение засоренности полей сорняками, больше не является приоритетом. Больше внимания уделяется защите окружающей среды: почвы, воды и воздуха. В последние десятилетия стратегия обработки почвы в странах Европы претерпела определенную переоценку и базируется на:

накоплении влаги и снижении непродуктивных потерь в почве;
ограничении потерь органического вещества (увеличении связывания органического углерода почвой);
повышении биологической активности почвы;
ограничении интенсивности водной и ветровой эрозии;
улучшении структуры почвы, дренажа и снижении к образованию на поверхности корки;
снижении поверхностного стока и вымывания питательных веществ;
снижении затрат на выращивание культур, рабочего времени и энергии.

На Ставрополье успешно применяют технологию No-till

Консервирующая (минимальная) обработка почвы — это концепция сельскохозяйственного производства, основной целью которой является сохранение природных ресурсов при одновременном получении высоких урожаев. Эта технология основана на поддержании естественных биологических процессов в почве. Все виды обработки почвы сведены к необходимому минимуму. В системе ресурсосберегающего земледелия применяются необходимые для производства средства органического или синтетического происхождения, способные восстанавливать биологическую жизнь и естественную структуру почвы. Ресурсосберегающее земледелие определяется тремя основными характеристиками:

длительной, существенно ограниченной интенсивностью воздействия на почву;
круглогодичным покрытием поверхности почвы мульчей из пожнивных остатков или промежуточных культур;
существенным расширением севооборота с включением зернобобовых и промежуточных культур.

Основным преимуществом консервирующей обработки почвы является рыхление почвы без оборота пласта. На практике это означает отказ от плуга как основного орудия обработки почвы. В зависимости от интенсивности и глубины рыхления растительные остатки остаются на поверхности почвы или в ее подповерхностном слое. Нулевая обработка почвы, именуемая прямым посевом — это крайний вариант технологии, при котором обработка почвы ограничивается рыхлением только посевной борозды. Во время движения агрегата семена высеваются на дно посевной борозды и закрываются.

Интересным решением является технология полосной обработки почвы и посева Strip-till до глубины 30 см, при которой рыхлится узкая полоса, в которую вносятся удобрения, готовится семенное ложе и рядами высеваются культуры. Все эти приемы выполняются за один проход специальными агрегатами, которые уже доступны на рынке Беларуси. По этой технологии возделывают рапс, кукуруза, саханая свекла, зерновые, бобовые и даже промежуточные культуры. Наиболее важные преимущества Strip-till:

глубокое рыхление почвы только в полосе;
сохранение структуры почвы;
противодействие уплотнению почвы частыми проходами техникой;
снижение потерь влаги за счет испарения из почвы;
накопление органического углерода;
низкий риск водной и ветровой эрозии;
локальное внесение удобрений и эффективное использование питательных веществ культурами;
низкий расход энергии (топлива) и рабочего времени по сравнению с плужной обработкой.

Воздействие на окружающую среду

Многолетними исследованиями установлено, что снижение воздействия на почву агрегатами значительно уменьшает ее деградацию и потери воды, что отлично вписывается в стратегию ограничения негативного воздействия изменения климата на окружающую среду.

В результате внедрения ресурсосберегающих бесплужных технологий с оставлением растительных остатков на поверхности поля, после переходного периода (4-8 лет) за счет снижения частоты проходов техники и орудий в почве растет содержание органического вещества, улучшаетсчя структура и биологическая активность, накапливается больше влаги и гумуса, что подтверждается многочисленными исследованиями ученых разных стран (Biskupski A. et al., 1998; Davidson E. A. et al., 1993; Kinsella J., 1995; Smagacz J., 2012, 2015, 2016 и др.).

Длительная бесплужная обработка почвы приводит к более высокому сопротивлению почвы к переуплотнению по сравнению с оборотом пласта плугом (Weyer T., 2008).

Ученые установили (Kozicz, 1971), что интенсивная обработка почвы плугом, наряду с увеличением периода между первым и последним рыхлением почвы, значительно повышает плотность почвы, а также уменьшает общую пористость, приводит к формированию плужной подошвы, что негативно сказывается на развитии корневой системы и урожайности (табл. 1).

Вспаханная почва, лишенная растительного покрова, подвергается прямому разрушительному воздействию атмосферных осадков и ветров, усиливающих эрозионные процессы.

В условиях длительной бесплужной обработки почвы увеличивающая масса растительных остатков и повышенное содержание гумуса улучшают водопроницаемость почвы. Сразу после вспашки почва показывает лучшую водопроницаемость по сравнению с вариантами многолетней бесплужной обработки или прямого посева, однако уже через несколько недель почва быстро проседает, увеличивается ее уплотнение в верхних слоях.

В условиях достаточного количества растительных остатков на поверхности поля в первые годы использования бесплужной обработки почвы наблюдается более высокая влажность верхних слоев почвы по сравнению со вспашкой. Многие исследования в этой области указывают на положительное влияние систем бесплужной обработки почвы, в основном прямого посева, на повышение влажности, особенно в верхних слоях почвенного профиля (Biskupski A. и др., 2003; Rasmussen K. J., 1999; Schillinger W. F., 2001).

В зависимости от количества растительных остатков и погодных условий прирост органического вещества в почве может составлять 0,2% в год. Каждый 1% органического вещества сберегает 150 м³/га влаги. Покровные культуры снижают потери влаги на 30% по сравнению с плужной обработкой (Friedrich Th. и др., 2008).

Исследования по оценке влажности почвы в различных системах обработки почвы показывают, что прямой посев наиболее существенно повышает уровень увлажнения в слое 0-35 см и особенно в слое 0-5 см по сравнению с плугом (табл. 2, 3).

Гумус и внесение азота

Многолетние исследования влияния различных приемов консервирующей обработки почвы (бесплужной, полосного и прямого посева) свидетельствуют о значительном накоплении органического вещества в поверхностном слое почвы, что способствует повышению биологической активности почвы, но в то же время может привести ко временной иммобилизации азота. Однако после разложения органических остатков (пожнивных или промежуточных культур) в результате повышения биологической активности почвы азот снова превращается в формы, доступные растениям. После нескольких лет внедрения ресурсосберегающих систем обработки в верхних слоях почвы устанавливается новое состояние равновесия между повышенным содержанием органического углерода и минеральными формами азота.

Низкая температура почвы весной в условиях прямого посева и бесплужной обработки почвы обуславливают меньшую доступность азота из первой стартовой дозы. Поэтому в условиях длительного использования нулевой обработки почвы с последующим прямым посевом первую дозу азота следует увеличивать (5-8 кг N в физ. весе на 1 т соломы) по сравнению с дозой при вспашке плугом.

Многолетние исследования, проведенные разными авторами (Jankowiak J., Małecka I., 2008; Blecharczyk A. и др., 2007), свидетельствуют о том, что применение консервирующей обработки почвы способствует увеличению органического углерода и общего азота в верхних слоях почвы. Также повышается содержание усвояемого фосфора, калия и магния по сравнению с показателями почвы, обрабатываемой плугом (табл. 4, 5).

Таблица 4. Влияние 33-летней плужной обработки и прямого сева на некоторые химические свойства почвы, Lenart i Sławiński, 2010

Таблица 5. Содержание гумуса (%) после уборки озимой пшеницы в зависимости от системы обработки и глубины почвы (GI Rogów, среднее за 2010-2013 гг.), Smagacz, 2016

Энергоэффективность

Установлено, что в зависимости от культуры от 40 до 70% энергии, потребляемой в полевом производстве, используется в земледелии (Orzech и др., 2004; Gonet Z., 1991; Dzienia S. и др., 1994).

Опыты с озимой пшеницей на различных по гранулометрическому составу почвах при их обработке плугом, по минималке и нулевому посеву показали, что суммарные затраты энергии при обороте пласта плугом превышали затраты на технологию с минимальной обработкой почвы. При сопоставимой урожайности в сравниваемых технологиях обработки почвы показатель энергоэффективности при бесплужной технологии был выше (Krasowicza i Madeja, 2010).

Orzech К. с коллегами, проведя исследования с озимой пшеницей, кормовыми бобами и яровым ячменем в севообороте, установил, что наибольшее потребление энергии отмечалось в варианте с плужной обработкой почвы. Однако различия в энергозатратах здесь оказались относительно небольшими (., 2004). В среднем за 6 лет наибольший энергетический показатель урожая был получен при возделывании озимой пшеницы по плужной технологии, наименьший — у ярового ячменя в условиях прямого посева. В целом агротехника кормовых бобов и ярового ячменя оказалась более энергоемкой, чем озимой пшеницы. Эта система касается всей агротехники в севообороте на средних по плодородию почвах.

Введение прямого посева привело к снижению доли технических средств и топлива в структуре энергозатрат (по сравнению с плужной обработкой почвы) и увеличению применения химических средств защиты растений.

Подводя итог, следует отметить, что консервирующая технология обработки почвы, благодаря более низким энергозатратам в отдельных энергетических потоках и сопоставимой урожайности, более энергоэффективна по сравнению со вспашкой плугом.

Влияние на экологию

Исследования показали, что обработка почвы плугом по сравнению с бесплужной и нулевой обработкой является основной причиной повышенного выброса углекислого газа в атмосферу (Lascala N. и др., 2006). Выделение CO₂ связано с минерализацией гумуса в результате интенсивного воздействия сельскохозяйственных агрегатов на верхний слой почвы. В условиях бесплужной обработки почвы происходит накопление гумуса от 0,6 до 1,8 т/га в год. Одна тонна органического вещества может связать около 2 т углекислого газа.

Повышение стабильности почвенных агрегатов в системе консервирующей обработки почвы приводит к связыванию органического углерода почвой и сокращению выбросов в атмосферу. С другой стороны, интенсивная обработка плугом разрушает устойчивую комковатую структуру, что способствует увеличению выбросов CO₂. Снижение интенсивности обработки почвы также приводит к значительному снижению расхода топлива и меньшему загрязнению окружающей среды. Замена вспашки плугом минимальной технологией обработки почвы может снизить общий выброс CO₂ в атмосферу на 4,1% (Smithi, 1998).

Исследования выбросов закиси азота (N₂O) при возделывании кукурузы, проведенные Rutkowską (2017), также указывают на значительную зависимость этого параметра от технологии обработки почвы. Бесплужная обработка почвы характеризуется меньшими выбросами N₂O в атмосферу практически во всех местах испытания.

Выбросы N₂O в сельском хозяйстве могут быть косвенно сокращены за счет:

поддержания минимальной концентрации минерального азота в почве (дробление доз азота, выращивание промежуточных культур);
точных методов определения доз азотных удобрений — почвенные и растительные тесты, методы точного земледели (карты урожайности);
ограничения попадания азота в окружающую среду (выщелачивание, газовые потери);
усовершенствованных технологий внесения минеральных удобрений в почву, особенно органических;
правильного управления органическим веществом почвы.

Заключение

Технология обработки почвы в современном сельском хозяйстве, помимо влияния на уровень и стабильность урожая, должна создавать условия для роста и поддержания плодородия почвы, снижать негативное воздействие АПК на окружающую среду. Этим требованиям соответствует ресурсосберегающая обработка почвы, основанная на рыхлении без плуга с мульчированием поверхности пожнивными остатками и промежуточными культурами. Оставление пожнивных остатков на поверхности поля снижает поверхностный сток и увеличивает накопление влаги в почве. Снижение интенсивности обработки почвы замедляет разложение органического вещества почвы и сокращает выбросы в атмосферу парниковых газов — CO₂ и N₂O.

Существует потребность в проведении научных исследований и разработок, касающихся экономических и экологических эффектов ресурсосберегающей обработки почвы. Любая небрежность при внедрении технологии может привести к увеличению засоренности посевов преимущественно многолетними сорняками, к резкому снижению урожайности и экономической рентабельности производства. В то же время грамотный подход, основанный на опыте и знании процессов, происходящих в почве при смене принципов ее обработки, приносит ожидаемые положительные результаты.

Читайте также: