Интенсификации растениеводства

По мере ухудшения почвенно-климатических и погодных условий в агроэкосистемах увеличивается расход не только естественной, но и не­восполнимой энергии на каждую единицу растительной массы. Поэто­му разработка основ адаптивного использования техногенных факторов интенсификации растениеводства приобретает особенно важное значе­ние в нашей стране.

Использование техногенных факторов интенсификации позволяет решать в растениеводстве две главные задачи:

1) механизировать процессы возделывания и уборки сельскохозяй­ственных растений, обеспечивая при этом максимальное снижение тру­довых затрат на единицу продукции, а также своевременное и качественное проведение работ.

2) оптимизировать абиотические и биотические компоненты внешней среды в агроценозах достигая на этой основе значительно большей по сравнению с естественными фитоценозами выход хозяйственно ценной продукции единицы площади.

В структуре затрат невосполнимой энергии на возделывание сельскохозяйственных культур отмечается устойчивая тенденция к увеличению удельного веса ее затрат на оптимизацию условий внешней сред (внесение удобрений, пестицидов, орошение) и одновременно к снижению доли энергии, расходуемой на механизацию производственных процессов. Техногенные факторы являются весьма эффективными среде вами увеличения не только потенциальной продуктивности агроценозо но и их устойчивости к нерегулируемым, в том числе и к экстремальным условиям внешней среды (морозам, заморозкам, засухам, суховеям и др.). Так, по данным Федосеева (1979), высокий уровень агротехники позволяет снизить коэффициент вариации урожайности озимой ржи по годам с 44 до 27%, яровой пшеницы с 48 до 27%, озимой пшеницы с 46 до 38%. Причем относительная вариабельность урожаев уменьшалась за счет внесения удобрений в 1,1 —1,7 раза, введения севооборотов или использования лучших предшественников в 1,2—2,3 раза, снегозадержания в 1,2—1,5 раза. Благодаря применению удобрений удается оптимизировать не только пищевой, но и водный режим рас- тений, непроизводительные затраты воды которых на удобренном фоне значительно ниже. Расчеты показывают, что в случае исключения пестицидов, на долю которых приходится лишь около 5% всех энергоза' рат в сфере интенсивного растениеводства, потери сельскохозяйствен- ной продукции превышали бы 40—50%. Использование орошения позво ляет не только увеличить урожайность зерновых культур в 2—3 раза, кормовых в 4—5 раз, но и обеспечить гарантированный урожай в за- сушливых условиях.

В зависимости от химических, физических и гидротермичееких свойств почвы, видового состава сорной растительности, а также адап- тивного потенциала культивируемых видов и сортов растений в значи тельной степени изменяется эффективность применения удобрений, пестицидов, орошения. Поэтому агроприем, эффективный для одних почвенно-климатических и погодных условий, например на склоне или тяжелых почвах, может оказаться совершенно непригодным для других (на водоразделе, в долине, на легких почвах). Вся практика растение-водства (особенно вРоссии) свидетельствует о том, что именно из-: недифференцированного использования природных ресурсов и техногенных факторов многие хозяйства получают продукции меньше, чем возможно, а невосполнимой энергии расходуют больше, чем нужно.

Преодолеть эти и другие трудности возможно лишь путем перехода к адаптивной интенсификации, базирующейся на экономически оправ- данном, но более дифференцированном, чем принято сейчас, использо- вании сельскохозяйственных угодий, техногенных факторов и адаптив- ных особенностей видов и сортов растений. Так, поглощение минераль- ного азота растениями кукурузы, в зависимости от способов и сроков внесения и влажности почвы, варьирует от 30 до 68% (Кларк, 1982), коэффициент использования азотных удобрений растениями пшеницы увеличивается с 30 до 50% по мере увеличения содержания доступной воды в почве. В зависимости от водообеспеченности изменяются оптимальные соотношения азота, фосфора и калия.

Эффективность использования удобрений разными видами культивируемых растений существенно различается. Более того, потребности растений в элементах минерального питания изменяются

и в течение вегетации. Показано, например, что растения степного типа способны запасать элементы минерального питания на ранних фазах развития и использовать их в дальнейшем для формирования урожая (Разумов, 1951). По данным Авдонина (1940, 1982), Заблуды (1951), Бахтеева (1955), растения ячменя потребляют значительную часть пи­тательных веществ в возрасте 15—30 дней (кущение — выход в труб­ку) и их недостаток в этот период наиболее отрицательно сказывается на урожае. Многими авторами отмечается высокая эффективность под­кормки озимых зерновых культур азотными удобрениями в первые дни вегетации (Бойченко, 1939, Филин, Грошев 1980;Иванов 2002,идр). Именно учет особенностей индивидуального развития растений в конкретных почвенно-климатических и погодных условиях лежит в основе сортовой агротехники.

— Важным показателем адаптивного применения техногенных факто­ров является степень использования интегративного эффекта их действия. Так, при внесении удобрений полевые культуры расходуют на образование 1 т биомассы на 19—28% меньше воды, чем на неудобрен­ном фоне (Годунов, 1980), благодаря чему в условиях недостатка вла­ги обеспечиваются высокие абсолютные и относительные прибавки. В то же время в условиях орошения прибавка урожая за счет удобре­ний возрастает, составляя на каждый кг д. в. №РК для озимой пшеницы 6_,1_9,1 кг, кукурузы 5,6—14,2 кг, риса 7,0—7,6 кг (Нарциссов, 1982). Причем чем выше' водообеспеченность, чем чаще проводится полив, тем эффективнее используется каждый килограмм азотных удобрении отмечает Кларк, 1982. Наибольшая прибавка урожая за счет внесения азот­ных удобрений оказывается при оптимальной плотности посев.

Однако интегрированность адаптивных реакций растений (которая усиливается в экстремальных условиях среды) может иметь не только положительные, но и отрицательные последствия. Известно, напри­мер, что внесение больших доз азотных удобрений, использование вы­соких поливных норм и загущение обычно снижают устойчивость посе­вов к морозам, заморозкам, суховеям, засухе, поражению болезнями и вредителями. Еще в 1770 г. А. Т. Болотов в своей работе «Об удобре­нии земель» отмечал полегание растений озимой пшеницы как следст­вие обильного удобрения почвы свежим навозом. Установлено,^ что высокие нормы удобрений обычно снижают морозостойкость у большинства сельскохозяйственных культур(за исключением бобовых)

усиливают полегание растении, оСОбенно при загущенных посе

вах, удлиняют период вегетации, нередко уменьшают биологическую ценность урожая, его транспортабельность и сохранность.

Необходимо учитывать последействие (прямое и косвенное) техноген ных факторов не только на культивируемые растения, но и на другие компоненты агроценозов и агроэкосистем. Так, на удобренных или орошаемых полях количество сорных растений на единицу площади как правило, возрастает в несколько раз. Причем увеличение засоренности и вредоносности происходит преимущественно за счет лишь не­которых видов сорняков, для которых создаются наиболее благоприят­ные условия. Внесение высоких доз азотных удобре­ний, усиливая гидролитическую направленность обмена веществ в рас­тениях, благоприятствует развитию ряда растительноядных насекомые и клещей. Поэтому каждый агротехнический прием следует разрабатывать с учетом его влияния на состояние эколо­гического равновесия в агроэкосистеме в целом (сохранение биологиче­ской активности почвы, полезной орнито- и энтомофауны и т. д.). По­скольку частота и интенсивность проявления некоторых болезней зави­сит от величины рН почвы, изменение этого показателя в зависимости от агротехники должно находится под постоянным контролем.

При используемых в настоящее время технологиях возделывание сельскохозяйственных растений потери удобрений, пестицидов, полив­ной воды достигают 50—90%. Так, по данным Нарциссова (1982), коэф­фициент полезного действия азотных минеральных удобрений в пер­вый год составляет в среднем 65%, порошковидного суперфосфата — 20%, гранулированного при внесении в рядки — 40%, калийных — 70%. ВагЬег (1976) считает, что хотя усвоение растениями вносимых удобре­ний и зависит от многих факторов, в среднем количество поглощаемого элемента составляет для N 50%, Р 10% и К 20—40%. В опытах Мака­рова, Никитиной (1976) показано, что коэффициент использования удо­брений варьирует в зависимости от вида растений для азота от 27 до 48%, фосфора от 7 до 17 и калия от 28 до 75%. Причем с повышением_; например, дозы азотных удобрений их потери (особенно нитратов) уве­личиваются в результате воздействия инфильтрационных вод (Синке-вич, 1978). Поскольку при внесении высоких доз азотных удобрений содержание азота в почве снижается не только в связи с поглощением его растениями, но и вследствие вымывания и денитрификации, после­действие минеральных азотных удобрений на последующую культур> чаще всего бывает ничтожным (Демолон, 1961). Аналогичная ситуация складывается и с использованием поливной воды, потери которой при современных способах полива составляют в среднем 65%. Кроме того, в условиях орошения постоянно происходит вторичное засоление зе­мель. Ковда (1971) считает, что около 50—60% засоленных почв — это результат орошения.

Весьма перспективным для повышения ресурсо-энергоэкономичнос-ги и природоохранности промышленных технологий возделывания сель­скохозяйственных культур является переход к прогрессивным спосо­бам полива (капельное, аэрозольное, дождевание), от сплошного к локальному внесению пестицидов и удобрений. Последнее особен­но важно, поскольку корни растений контактируют лишь с 1 или 2 /о объема почвы, а расстояния возможной диффузии N. Р и К составляют соответственно 1 см, 0,2 см, 0,02 см (среднее расстояние между корня­ми, например, кукурузы в верхнем 15-сантиметровом слое почвы не превышает 0,7 см) (ВагЬег, 1976). Поэтому разная мощность и архи­тектура корневой системы, весьма специфичные для каждого вида растений, в найбольшей мере и обусловливают неодинаковую возмож ность поглощения ими элементов минерального питания. Однако зная эти особенности, можно регулировать размеще­ние удобрений в почве, обеспечивая за счет нелокального внесения наибольший контакт с корневой системой растений. Кроме того,' при локальном и дробном внесении удобрений (по сравнению со сплош­ным и разовым) снижается поражение растений фузариозом, корневой гнилью и другими патогенами. Аналогично удобрениям локал ьное внесение ядохимикатов позволяет снизить их расход в 5—10 раз.

Мировой опыт свидетельствует о том, что самые «чистые» в эко­логическом отношении технологии в конечном счете оказываются и наи­более экономически эффективными. В связи с этим необходим пере­смотр традиционных представлений о способах эксплуатации природ­ной среды, в том числе и критериев оценки интенсификационных про­цессов в растениеводстве. Особенно важно при этом выяснить грани­цы энергетического, экологического, биологического и экономически оправданного «насыщения» ископаемой энергией агроэкосистем. В фи­зике, например, известны закономерности ограничений плотности по­тока энергии (П. Капица, 1981). Можно предположить, что максималь­но допустимые пороги плотности потока энергии имеют место и в агро-экосистемах. Так, согласно 51ттопз (1977), величина 15 ГДж/га ока­зывается тем критически возможным уровнем антропогенной «нагруз­ки» на экосистемы, за пределами которого использование дополнитель­ного количества невосполнимой энергии приводит к необратимому на­рушению экологического равновесия. Между тем при интенсивном воз­делывании риса, сорго, кукурузы затраты невосполнимой энергии дости­гают соответственно 55,60 и 145 ГДж/га. Энергетическое и экологическое насыщение проявляется в этой ситуации в потенциальном росте затрат техногенной энергии на каждую дополнительную единицу продукции (углеводов, жиров, белков, витаминов), а также загрязнении и разру­шении природной среды. Избыточные нормы минерального азота (свы­ше 200 кг/га) уже угнетают культивируемые растения, снижают устой­чивость посевов к абиотическим и биотическим стрессам, то есть нали­цо биологический эффект «насыщения». Аналогичная ситуация может складываться и при длительном орошении, когда из-за отсутствия дре­нажных систем происходит засоление почвы. Поскольку даже при поли­ве водой с низким содержанием солей ежегодно на каждом гектаре их количество увеличивается на 2,5—3,7 т, предполагается, что уже к 2000 году 50—65% всех орошаемых земель станут непригодными для сельскохозяйственного использования вследствие засоления почв.

Таким образом, для повышения эффективности применения техно­генных факторов интенсификации растениеводства необходим переход к адаптивным технологиям, базирующимся прежде всего на диф­ференцированном использовании природных ресурсов, техноген­ных факторов и адаптивного потенциала культивируемых видов и сор­тов растений. Реальная ситуация в этой области состоит в том, что не­достаточно дифференцированное, а следовательно, неправильное ис­пользование указанных факторов интенсификации растениеводства не­возможно компенсировать все возрастающими затратами невосполни­мой энергии. Недостаток знаний, писал Д. Н. Прянишников (1952), нельзя заменить избытком удобрений.

 

Лекция№7

1. Научные основы сберегающего земледелия

В настоящее время в нашей стране и в мире возрастает значение научно-обоснованного ведения сельскохозяйственного производства и рационального использования ресурсов, вовлеченных в него - почвенных, водных, энергетических, биологических, финансовых и трудовых.

Эффективное использование земельных ресурсов предопределяет возможность устойчивого развития сельского хозяйства и, соответственно, уровень продовольственной безопасности. Научно-обоснованное земледелие позволяет, с одной стороны, наращивать масштабы сельскохозяйственного производства, а с другой - обеспечивать экологическое равновесие окружающей среды, ее сохра­нение и воспроизводство.

Оптимальные условия для жизнедеятельности растений складываются из оптимальной структуры почвы, содержания гумуса, азота, фосфора, калия и микроэлементов, наличия дождевых червей, оптимального водного режима, состояния эродированности почвы, фотосинтетически активной радиации, а также действия субъективного фактора - устойчивости различных культур к болезням и вредителям. На рисунке представлены факторы (X;) формирования оптимальных условий жизнедеятельности растений (рис. 1)

Условные обозначения:

XI - структура почвы

Х2 - гумус

ХЗ - содержание азота, фосфора,

калия и микроэлементов в почве Х4 - микроорганизмы Х5 - дождевые черви Х6 - почвенный углерод Х7 - растительные остатки Х8 - эрозия почвы Х9 - устойчивость к болезням и

вредителям Х10 - фотосинтетически активная радиация

Рис. 1 «Бочка Либиха»

Продуктивность почвы зависит от пропорциональных соотношений между всеми наличествующими факторами. Максимальная продуктивность ограничивается фактором, находящимся в недостатке. На рисунке 1 это фактор Х₇, который ограничивает наполнение «Бочки Либиха» выше, указанного предела.

В основе формирования любой технологии лежит понимание системы взаимосвязей между элементами земледелия и факторами внешней среды.

Успешное решение поставленных задач, учитывая специфику земледелия как отрасли сельскохозяйственного производства - особой сферы, сложной многокомпонентной системы - предполагает применение системного подхода для исследований и обоснования всего комплекса факторов, принимаемых технических и технологических решений, ресурсосбережения.

Традиционная система земледелия с использованием плуга, который полностью переворачивает почву и сильно ее рыхлит, вызывает разрушение структуры, также при соприкосновении с воздухом почвенный углерод преобразуется в углекислый газ и улетучивается, в результате чего наблюдаются потери почвенного углерода, почва становится мене плодородной. Это также происходит вследствие удаления соломы или ее сжигания и заделки растительных остатков глубоко в почву, а также гибели агрономически полезной макро- и мезофауны почвы, микроорганизмов. Интенсивная обработка почвы оказывает отрицательное воздействие на качество почвы, воды, воздуха, а также на климат и ландшафты.

Существенным недостатком обработки почвы плугом является повышенная опасность эрозии. Выбытие почв из оборота по причине эрозии представляет собой большую экологическую проблему. По оценкам специалистов во всем мире безвозвратно потеряно 6 млн. га сельскохозяйственных угодий вследствие водной и ветровой эрозии. В Российской Федерации каждый третий гектар подвержен эрозии, то есть из 50 млн. га, занятых под зерновыми культурами, около 27 млн. га эродированы.

Вспашка снижает инфильтрацию дождевых осадков и другой доступной влаги. Это происходит потому, что поверхность почвы остается без растительных остатков. Дождь и талые воды размывают кусочки почвы, вымывают илистые частицы, которые закупоривают естественные поры. При закупорке и нарушении сети взаимосвязанных почвенных пор образуется плотная плужная подошва, которая ограничивает развитие корневой системы растений и накопление вегетативной массы, что отрицательно сказывается на урожайности.

Кроме того, в традиционном земледелии применяется значительное количество техники. Многочисленные проходы сельскохозяйственных машин по полю оказывают повышенную нагрузку на почву, что приводит к ее уплотнению, уменьшению инфильтрации влаги и увеличению смыва верхнего слоя.

Научные исследования и практический опыт привели к разработке и внедрению различных технологий, основанных на безотвальной обработке почвы, взамен плужной и созданию системы почвозащитного земледелия. Существенный вклад в развитие этого направления внесли такие ученые и практики, как: И. Е. Овсинский, Н. М. Тулайков, Т. С. Мальцев, А. И. Бараев, У. Фолкнер, Е. Рассел, X. П. Аллен и многие другие.

В настоящее время наряду с необходимостью защиты почвы от всех видов эрозии обостряется проблема рационального использования ресурсов производства. Особую важность эта проблема приобретает в условиях вступления в ВТО, в связи с чем все более актуальной становится внедрение сберегающего земледелия.

Сберегающее земледелие - это долгосрочная стратегия менеджмента каждого хозяйства, основанная на применении ресурсосберегающих технологий и адаптивно-ландшафтного земледелия, одним из главных звеньев которого является точное земледелие. Сберегающее земледелие предлагает возможность повышения эффективности производства при одновременном снижении затрат труда,средств и минимизации ущерба, наносимого окружающей среде.

Технологии сберегающего земледелия - это технологии, основанные на минимальной и нулевой обработке почвы в их системном понимании, дополняемые включением в процесс сельскохозяйственного производства передовых информационных технологий.

Цель системы сберегающего земледелия - получение оптимальных стабильных урожаев независимо от погодных условий, повышение рентабельности производства и увеличение конкурентоспособности отрасли.

Задачи:

-Улучшение почвенных условий жизни растений путем лучшего накопления и рационального расходования влаги, элементов питания за счет мульчирования поверхности почвы растительными остатками, повышения биологической активности почвы.

-Сокращение затрат топливно-энергетических ресурсов и труда на основе использования современной техники и технологий возделывания,основанных на минимальной и нулевой обработке почвы.

-Снижение затрат на средства химизации путем подбора севооборотов, а также наиболее продуктивных, экономически выгодных культур и сортов, устойчивых к абиотическим и биотическим стрессам.

- Устранение процессов эрозии и деградации почвы, обеспечение условий для расширенного воспроизводства почвенного плодородия.

- Улучшение экологической ситуации на территории землепользования и снижение риска глобального потепления климата

- Совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур и повышение рентабельности на основе использования геоинформационных систем и глобальной системы позиционирования.

В основе сберегающих технологий лежат следующие принципы:

• отсутствие или минимизация механической обработки почвы;

• сохранение растительных остатков на поверхности почвы;

• использование севооборотов, включающих рентабельные культуры и культуры, улучшающие плодородие почв;

• интегрированный подход в борьбе с вредителями и болезнями;

• использование сортов, отзывчивых к ресурсосберегающим технологиям.

Минимальная обработка почвы

Минимальная обработка почвы включает одну или ряд мелких обработок почвы культиваторами или боронами. Солома и стерня находятся в виде мульчи в верхнем слое почвы (мульчирующий слой). По мелко обработанной почве в мульчирующий слой осуществляется мульчированный посев. Мульчирующий слой уменьшает испарение влаги, устраняет опасность водной и ветровой эрозии.

Расходы на топливо сокращаются. Плодородие почвы повышается, структура улучшается. Создаются благоприятные условия для развития почвенной фауны.

Нулевая обработка почвы

Нулевая обработка почвы предусматривает прямой посев, который производится по необработанному полю с отказом от всех видов механической обработки почвы. Растительные остатки (стерня и измельченная солома), которые сохраняются на поверхности поля, способствуют задержанию снега, сокращению эрозионных процессов, улучшению структуры почвы, защите озимых культур от низких температур, накоплению питательных веществ. Значительно увеличивается популяция дождевых червей и почвенных микроорганизмов. Существенно снижаются производственные затраты, в том числе на топливо, сохраняется окружающая среда.

Сравнительные характеристики систем обработки почвы приведена в таблице 1.

 

Таблица 1 Сравнительные характеристики систем обработки почвы

Виды обработки почвы	Особенности посева	Воздейст вие на почву	Характерные особенности технологии
Традицион­ная обработка почвы (с оборотом пласта)	После вспашки с оборотом пласта	Эрозия почвы	Осуществляется по хорошо обработанной и подготовленной к посеву почве; отвальной или безотвальной вспашке и ряду мелких обработок почвы. Технология интенсивная, высокозатратная. Растительные остатки на поверхности почвы отсутствуют. Почва легко подвержена водной и ветровой эрозии. Наблюдается повышенное испарение влаги и расхода топлива, ухудшается структура и плодородие почвы. Применяется при отсутствии химических средств защиты растений.
Безотваль­ная обработка почвы	После вспашки безотваль­ным способом	Эрозия почвы
Минималь­ная обработка	Мульчиро­ванный посев	Уплотне­ние почвы	Осуществляется по мелко обработанной почве с созданием мульчирующего слоя из стерни. Мульчирующий слой уменьшает испарение влаги, устраняет опасность водной и ветровой эрозии. Расходы на топливо сокращаются. Плодородие почвы повышается, структура улучшается.
Нулевая обработка	Прямой посев	Наблюю-дается улучше­ние состоя­ния почвы	Прямой посев производится по необработанному полю с отказом от всех видов механической обработки почвы. Посев производится при сохранении стерни и равномерно разбросанной измельченной соломы. Стерня способствует задержанию снега и накоплению влаги. Подверженность ветровой и водной эрозии отсутствует.
			Повышается плодородие почвы. Сохраняется влага, экономится топливо. Сохраняется окружающая среда.

Внедрение минимальной и нулевой обработок почвы в технологии возделывания полевых культур способствует сокращению технологических операций (табл. 2).

2 Сравнение технологических операций выполняемых в технологиях с отвальной, минимальной и нулевой обработками почвы

 

Элементы технологий, основанных на традиционной обработке почвы	Элементы технологий,	Элементы технологий, основанных на нулевой обработки почвы
	основанных на
минимальной обработки
	почвы
1.	Лущение стерни	1.	Внесение	1. Посев с
2.	Внесение минеральных		минеральных	внесением
	удобрений		удобрений	минеральных
3.	Вспашка	2.	Культивация	удобрений
4.	Боронование	3.	Посев	2. Обработка
5.	Культивация	4.	Обработка	гербицидами
6.	Посев		гербицидами	3. Обработка
7.	Обработка гербицидами	5.	Обработка	фунгицидами
8.	Обработка фунгицидами		фунгицидами	4. Обработка
9.	Обработка инсектицидами	6.	Обработка	инсектицидами
	. Уборка	7.	инсектицидами Уборка	5. Уборка

Важнейшее значение минимизация обработки почвы имеет для удержания в почве углерода, он является основой для формирования гумуса и создает основу плодородия. Содержания органического вещества является динамическим показателем и реагирует на изменение методов обработки почв. Значение гумуса выражается не только в предоставлении питательных веществ для растений, но и в создании благоприятных физических и физико-химических свойств почвы.

Основной функцией органического вещества в отношении уменьшения подверженности почвы эрозии является стабилизации почвенных агрегатов на поверхности за счет сокращения образования корки и закупоривания поверхности почвы. Увеличение органического вещества в почве оказывает огромное влияние ^на менеджмент почвенной влаги, так как это способствует повышению инфильтрации и способности почвы удерживать воду. Почвы с более высоким содержанием органического вещества могут удерживать больше влаги после каждого дождя, причем эта влага более доступна для растений.

Достоинством ресурсосберегающих технологий является минимальное ^в°здействие, а при нулевой обработке вообще отсутствие вмешательства в естественные процессы биологической «пульсации гумуса» и взаимосвязи °Рганического вещества и углерода в почве. Секвестрация (удержание) Почвенного углерода имеет большое значение как фактор, сокращающий выбросы атмосферу парниковых газов, а значит уменьшающий эффект глобального потепления. Для решения этой весьма остро стоящей проблемы для планеты ведущими странами мира был подписан Киотский протокол, лимитирующий выбросы в атмосферу парниковых газов. Протокол предусматривает возможность продажи квот на выбросы углекислого газа.

Таким образом, при внедрении ресурсосберегающих технологий наряду со значительным сокращением затрат на производство продукции отмечается значительный экологический эффект, выражающийся в сокращении выбросов углекислого газа в атмосферу, сохранении почвенного плодородия, снижении подверженности почвы ветровой и водной эрозии.

Учеными Самарского НИИСХ им. Н. М Тулайкова, запатентовавшими термин «ресурсо- и влагосберегающие технологии обработки почвы», установлено, что почвы с содержанием гумуса 3,5% и более не нуждаются в интенсивных обработках для регулирования агрофизических процессов. Они способны поддерживать оптимальную для большинства культурных растений! плотность 1-1,25 г/см³ под влиянием естественных факторов.

На полях, где проводится мульчированный либо прямой посев,! растительные остатки не дают структурным частичкам почвы размываться дождевыми каплями. При этом в почве остается больше естественных пор и каналов, позволяющих воде легче просачиваться. За счет естественных факторов природы плужная подошва разрушается. Это очень важно для проникновения! влаги в глубокие слои почвы, для снижения стока воды и испарения с поверхности почвы. А каждые 7,5-8,0 мм влаги могут обеспечить дополнительный урожай пшеницы в 100 кг.

При применении прямого посева почва обладает более высокой слитностью, что обеспечивает накопление большого объема воды. Кроме того, прямой посев при дефиците влаги способствует увеличению урожайности за счет потребления питательных веществ, находящихся глубоко в почве.

Исследования немецкого ученого Ф. Тебрюгге показали, что применение прямого посева на 40% сокращает потери азота в результате смыва поверхностными водами и ежегодно увеличивает содержание углерода в почве! на 0,77 тонн на гектар.

Постоянное применение мелкой обработки почвы с созданием мульчирующего слоя из растительных остатков и измельченной до мелкокомковатого состояния почвы создают благоприятные условия для, гумусообразования даже при посеве однолетних растений, а сокращение темпов минерализации органического вещества почвы способствует восполнению ее плодородия. Длительное изучение прямого посева показывает, что он не только противодействует потерям гумуса, но и способствует обогащению верхнего слоя) почвы органикой (углеродом). Прямой посев положительно влияет на стабильность почвенных агрегатов (образование водопрочных почвенных частиц под действием биогенных факторов), которые в свою очередь в значительной мере препятствуют заплыванию верхнего слоя почвы, являющегося существенной причиной почвенной эрозии.

Длительные исследования Д. Клаппертон (Исследовательский центр, г. Лесбридж, Канада) показали, что при использовании прямого посева повышается микробиологическая активность почвы в верхнем слое, где находится большая часть корневых систем (ризосфера). Технология нулевой обработки почвы приводит к значительному увеличению количества и многообразия почвенных организмов, особенно клещей, питающихся микроскопическими грибами. Клещи используют часть азота, а оставшаяся часть азота используется растениями и другими организмами.

Повышенная микробиологическая активность почвы способствует быстрому превращению растительных остатков в питательные вещества, а также обеспечивает ускоренное разложение загрязняющих химических соединений.

Ограниченное механическое вмешательство в почву и повышенное количество растительных остатков в сберегающем земледелии способствуют увеличению популяции дождевых червей. Дождевые черви полезны тем, что они обеспечивают повторную утилизацию сельскохозяйственными культурами питательных веществ, получаемых из растительных остатков, и создают в почве большие поры, которые облегчают инфильтрацию воды. Также дождевые черви улучшают структуру почвы и содействуют более глубокому проникновению корней растений.

В 2003-2004 годах в России впервые был сделан анализ влияния долговременного использования ресурсосберегающих технологий на показатели плодородия почвы. Специалистами ЗАО «Системы менеджмента и производства» был проведен мониторинг плодородия и агрофизических свойств почвы на полях хозяйств Самарской области, осуществляющих системное внедрение сберегающих технологий в течение 5-6 лет.

В хозяйствах, участвующих в областной целевой программе «Совершенствование производства зерна в Самарской области с применением ресурсо- и влагосберегающих технологий», был проведен отбор 180 почвенных образцов на агрохимический, агрофизический анализ и определение физико-механических свойств почвы. В качестве контроля пробы отбирались на полях с постоянной отвальной вспашкой.

Данные мониторинга свидетельствуют о значительном снижении темпов минерализации гумуса на полях, где использовались сберегающие технологии возделывания озимой пшеницы. На полях, где с 1998 г. началось внедрение почвозащитных технологий с оставлением соломы в качестве удобрения, падения гумуса не отмечено. Например, в СПК «Имени Ленина» за 21 год интенсивной обработки пашни при активной минерализации гумуса под парами и пропашными культурами без внесения органических удобрений (навоз, солома) произошло значительное снижение содержания гумуса (на 14,5-32,8% от исходного состояния). В то же время на полях, где с 1998 года началось внедрение ресурсосберегающих технологий, падения гумуса не отмечено. Положительные же изменения содержания органического вещества занимают 5-10 лет для того чтобы стать заметными.

При постоянном использовании технологий минимальной и нулевой обработки происходит увеличение содержания наиболее подвижной (лабильной) части гумуса в верхних слоях почвы, где концентрируется наибольшее количество органики в виде соломы и пожнивно-корневых остатков. Например, в ООО «Зерно» установлена величина лабильного гумуса на 18-28% выше, чем при традиционной технологии.

Применение минимальной технологии возделывания зерновых культур в сочетании с использованием азотных удобрений положительно влияет на азотный режим почвы. Повышается масса легкоразлагающейся органики с высоким содержанием азота.

Данные мониторинга свидетельствуют в пользу накопления подвижного фосфора и обменного калия в поверхностном слое почвы при минимальной и нулевой обработке.

В наибольшей степени при технологиях без оборота пласта идет обогащение подвижными питательными веществами верхнего слоя почвы, где накапливаются легко разлагающиеся органические вещества растительных остатков (стерни, пожнивных и корневых остатков, а также соломы).

В АФХ «Культура» Самарской области при минимальной обработке и нулевой обработке в слое 0-10 см по сравнению со слоем 10-20 см накопилось соответственно на 6 и 27 мг/кг больше подвижного фосфора, а при ежегодном проведении вспашки содержание подвижного фосфора осталось одинаковым по всей глубине пахотного слоя. Обменного калия в слое 0-10 см накопилось соответственно на 36 и 46 мг/кг больше, чем в слое 10-20 см, а при ежегодном проведении вспашки содержание обменного калия осталось одинаковым по всей глубине пахотного слоя.

Также было установлено, что применение ресурсосберегающих технологий создает оптимальное структурно-агрегатное состояние почвы: по сравнению с постоянной вспашкой увеличивается количество глыбистых фракций (диаметром более 10 мм) и в 2-2,5 раза уменьшается количество пылеватых, эрозионно-опасных частиц (диаметром менее 0,25 мм). Природные процессы разуплотнения почвы под воздействием общих физико-механических, физико-химических факторов структурообразования, а также самих корневых систем культур позволяют сохранять благоприятную структуру для зерновых культур без осенней обработки почвы. В то же время при постоянной пахоте увеличивается количество микроструктурных частиц, способствующих уменьшению водопроницаемости почвы, снижению эффективности использования осенне-зимних осадков и повышению эрозионной опасности в виде стока и выветривания почвы. нимизации обработки При минимализации почвы на черноземах не наблюдается сильного уплотнения и повышения твердости почвы в нижнем горизонте.

К настоящему времени заложены теоретические и практические основы применения технологий сберегающего земледелия. Большие потенциальные возможности ресурсосберегающих технологий заключаются в улучше