Раздел 4. Фитомелиорация почв

Цель: освоить основные эффективные фитомелиорационные приемы. Преобладание процессов минерализации над процессами гумификации органического вещества на легких по механическому составу почвах и излишне обрабатываемых средних суглинках, а также слабая противоэрозионная устойчивость почв в регионе предопределяют необходимость защиты их как вегетирующими растениями, так и растительными остатками, тем более что внесение навоза и других органических удобрений значительно дороже и менее эффективно по сравнению со средствами фитомелиорации. Залужение низкопродуктивных эродирующих участков пашни.

Во время освоения целинных и залежных земель в регионе были распаханы участки, расположенные на крутых склонах, засоленные территории, приборовые пески. Значительная часть их была залужена в шестидесятые годы прошлого столетия, однако много таких земель обрабатывается до настоящего времени. Ведение зернового хозяйства на этих землях требует дополни- тельных затрат и не всегда окупается урожаями. Залужение таких земель дает значительную экономию средств по сравнению с возделыванием зерновых культур, а выход кормов в пересчете на кормовые единицы, как правило, существенно превышает выход зерновой продукции. В первую очередь из пашни необходимо выводить почвы эродированные, особенно на склонах. Почвы этих территорий легко поддаются водной эрозии вследствие того, что почвообразующими породами являются лессовидные суглинки, которые потенциально не способны обеспечить высокий уровень оструктуривания почв, сформированных на этих породах. Исключить из пашни также следует почвы легкого механического состава: песчаные и супесчаные, которые легко поддаются эрозии и дефляции. Подход к залужению полей, выведенных из пашни, должен быть дифференцированным в связи с почвенно-климатическими особенностями регионов. Так, для залужения каштановых почв сухостепной зоны набор трав весьма ограничен. Одной из главных культур является житняк. Он обладает высокой засухоустойчивостью, имеет мощную сильноразветвленную корневую систему, способную сохранить почву от разрушающего действия эрозии. Из бобовых трав возможно возделывание эспарцета и люцерны желтой. На лугово-каштановых почвах в условиях более благоприятного водного режима в травосмеси с житняком можно использовать кострец безостый. Обычно многолетние травы высеваются под покров зерновых и кормовых культур, в данном случае необходимо высевать без покрова, а при недостатке семян и пониженными нормами – с увеличением площади питания. Посев на зональных незасоленных почвах – каштановых и черноземных – можно проводить как ранней весной, так и летом. Для залужения черноземов, выводимых из пашни, можно использовать большой набор как злаковых, так и бобовых трав. Наиболее распространенными многолетними травами в зоне засушливой степи на черноземах и каштановых почвах являются кострец и житняк. Их лучше высевать в смеси. Житняк обеспечит высокий урожай при недостатке влаги, а кострец – в более увлажненных условиях. Для повышения продуктивности травосмеси и более эффективного воздействия на плодородие почвы в состав травосмеси вводится донник..Эта травосмесь является долговечной – продуктивность сохраняется до 10-12 лет. Из других бобовых культур на этих почвах можно возделывать эспарцет и люцерну. Они способствуют расширенному воспроизводству почвенного плодородия, но посевы их продуктивными сохраняются не более 5-6 лет. Для создания долголетних культурных пастбищ и сенокосов, как на черноземах, каштановых, так и на различных засоленных почвах имеется новое кормовое злаковое растение – ломкоколосник ситниковый сорта «Гуселетовский». Это самый высокоурожайный вид в зоне колочной степи. Благодаря высокой питательности и урожайности можно реально получать даже на средне- и сильнозасоленных почвах 3000–3500 кормовых единиц с одного гектара. Это культура чрезвычайно низкозатратная. При широкорядных посевах (междурядья 75 см) требуются минимальные затраты на уход, а продолжительность использования около 30 лет, что является рекордом для кормовых культур.

Донник как зеленое удобрение. В последние годы в связи с острым недостатком минеральных удобрений, а также резким удорожанием транспортных расходов на вывозку навоза и перегноя в пахотных почвах поволжского региона повсеместно сложился отрицательный баланс элементов минерального питания и гумуса. Усугубляется положение преимущественным возделыванием озимой пшеницы и как следствие, нарушением научнообоснованных севооборотов. Пожнивные остатки озимой пшеницы и других зерновых культур не восполняют потери гумуса, который в этих условиях подвергается чрезмерной минерализации. Кроме того, происходит разрушение почвенной структуры из-за использования тяжелой техники. Структурная почва образуется лишь в том случае, когда в почву поступает достаточное количество свежих растительных остатков или навоза. Известно, что почвенная структура является регулятором всех почвенных режимов: водного, воздушного, теплового и пищевого, то есть структура определяет плодородие почвы. Структурные почвы также сильнее противостоят водной и ветровой эрозии. Односторонний вынос элементов питания озимой пшеницей истощает почву, поэтому урожайность будет стабильно снижаться. В сухой степи и на черноземах засушливой степи, кроме недостатка элементов питания, фактором, лимитирующим урожай, является и недостаток влаги. Наиболее эффективное средство улучшения влагообеспеченности культур в севооборотах – чистый пар. Однако и этот прием не всегда решает проблему влагонакопления, так как расход воды на испарение достигает огромных величин, кроме того, в пару происходит усиленная минерализация гумуса. За период парования его теряется около 3 т/га. Между тем решение вопроса положительного баланса гумуса и элементов питания в почвах полевых севооборотов можно достичь путем возделывания сидеральных культур, содержащих большое количество азота и других минеральных элементов в надземных органах. В условиях Поволжья наиболее эффективно на сидеральное удобрение применять донники: белый или желтый. Донник, обладая мощной азотофиксирующей способностью, обеспечивает расширенное воспроизводство почвенного плодородия. Иногда рекомендуют в качестве сидерального удобрения однолетние небобовые культуры – горчица, рыжик,рапс и др. Однако эти растения не способны к азотофиксации, поэтому после их запашки в почву поступает столько же азота и других элементов минерального питания, сколько эти культуры выносят. В почву дополнительно поступает углерод этого растения, который был накоплен при фотосинтезе. Донник удобно использовать во всех севооборотах, в том числе в севооборотах с короткой ротацией. Он обладает высокой солеустойчивостью, засухоустойчивостью, очищает почву от корневых гнилей, проволочника, зерновых нематод. Донник на втором году жизни только в надземной массе может накапливать около 100 кг/га биологически чистого азота. Кроме того, такое же количество азота накапливается корневой системой. При заделке 100 ц зеленой массы в почве остается около 80 ц/га корней, что эквивалентно внесению 18 т/га навоза. Зеленое удобрение из донника более чем в десять раз дешевле, чем внесение навоза, и в несколько раз меньше стоимости минераль- ных удобрений, вносимых в эквивалентных дозах. Зеленое удобрение доступно хозяйствам всех форм собственности и особенно необходимо тем, которые не занимаются животноводством и не имеют навоза. Донник – культура двухлетняя. На первом году жизни розетки не образует, надземная масса формируется за счет сильного ветвления одиночных стеблей. В благоприятных условиях при беспокровном посеве на первом году жизни урожайность его зеленой массы достигает 100- 250 ц/га. Цветет и дает семена донник на втором году жизни и после этого отмирает. Урожайность его зеленой массы на втором году жизни достигает 300-350 ц/га, а семян – до 5–7 ц/га. Средняя уро- жайность составляет 3–5 ц/га исходя из биологии донника. Вводить в полевой севооборот донник нужно в том случае, когда он возделывается на сидеральное удобрение, мульчу и кормовые цели (сенаж, травяная мука). Сено из донника заготавливать не следует, так как при уборке теряется основная масса листьев. На семена его лучше возделывать в кормовых севооборотах, когда засорение поля семенами донника не мешает культурам, идущим на корм. Среди бобовых культур донник является самым неприхотливым растением к почвенному плодородию. Он успешно произрастает на эродированных почвах, на почвах со снятым гумусовым горизонтом, на почвах засоленных с содержанием солей около одного процента, а также солонцах корковых и мелких при хлоридно-сульфатном засолении, только при содовом засолении он не способен осваивать корковые солонцы. Донник неплохо переносит кислые почвы, его можно возделывать на почвах с величиной рН до 4,5 единиц.

Агротехника донника не сложная, но для успешного возделывания ее нужно строго соблюдать. Семена донника надо обязательно скарифицировать на специальных скарификаторах. Нескарифицированные семена имеют всхожесть не более 70%, а остальные семена всходят в последующие годы и засоряют посевы. Семена донника в благоприятных условиях могут долго сохранять всхожесть. Семена донника при нормальных условиях хранения даже через 10-15 лет имеют всхожесть на уровне 70-75%. Сроки сева донника во всех зонах региона ранневесенние, но при наличии влаги приемлемы и летние посевы. Для получения максимального выхода продукции и уменьшения затрат в ранние сроки его высевают под покров ячменя, пшеницы (можно овса), в поздние – проса, суданки и других теплолюбивых культур. Лучше всего высевать донник зернотравяной сеялкой по прикатанному полю, а при ее отсутствии сеялками СЗП-3,6. Вначале высевается зерновая культура нормой, уменьшенной на 1/3. Поле прикатывается, а затем высевается донник на глубину 2–3 см. После посева поле снова прикатывается. При недостатке семян донника можно вы- севать 6–8 кг/га. Глубину заделки донника нужно строго соблюдать. При глубокой заделке он не всходит. Это одна из важнейших причин неудачи возделывания данной культуры. Уход за посевами донника и покровных культур сводится к борьбе с вредителями в период появления всходов. Покровные культуры надо убирать не ниже 15 см с тем, чтобы на стеблях донника оставались листочки, которые бы обеспечивали фотосинтез и способствовали накоплению питательных веществ в осенний период.

Заделку зеленой массы на удобрение можно производить дисковой бороной на глубину до 10-12 см в 2–3 следа в фазу бутонизации. Для создания благоприятных условий гумусообразования и нитрификации поле следует прикатать. После заделки донника в сидеральном пару нитратов меньше, чем в черном, но к осени содержание нитратов выравнивается в обоих видах паров, а весной следующего года в сидеральном пару нитратов становится больше, чем в черном. Сидеральный пар положительно влияет на структурообразование, улучшает теплофизические свойства и способствует более активному усвоению осеннзимних осадков. Разложение запаханного донника в почве и выделение элементов минерального питания идут постепенно, что дает возможность растениям, посеянным по сидеральному пару, получать элементы минерального питания постоянно, на протяжении всего периода вегетации. Растения, идущие как по действию сидерального пара, так и по последействию, находятся в более благоприятных условиях, чем идущие по чистому пару. Все это положительно сказывается на урожайности возделываемых культур. Урожайность пшеницы, идущей по действию и последействию сидерального пара на 2,5–5 ц/га выше, чем по черному пару. При этом качество зерна пшеницы по сидеральному пару выше, чем по черному. Опытами многих агрономов и сотрудников научных учреждений установлено, что сидеральные пары эффективны во всех зонах Нижнего Поволжья. Однако наибольший эффект от них получают в более увлажненные годы. Эффективно использование сидерального пара и под кормовые и технические культуры. Экономическая оценка показывает, что себестоимость продукции ниже, а чистый доход и рентабельность в севооборотах с сидеральным паром выше, чем в севооборотах с чистым паром. Мульчирование полей соломой. Опыты с мульчированием почвы соломой были проведены еще в 30-е годы прошлгого века в некоторых почвенно-климатических зонах страны: в Поволжье,Западной Сибири, в Краснодарском крае. И во всех экспериментах оно способствовало увеличению урожая на 15–40%. Объяснить это можно тем, что соломенное мульча сохраняет тепло и усиливает этим деятельность в почве свободноживущих азотофиксаторов, другой полезной микрофлоры. И хотя на рост и развитие яровых культур в первые фазы вегетации растений мульчирование не оказывает существенного влияния, зато в фазу выхода растений в трубку–начала колошения и к концу вегетации пшеницы и ячменя различия становятся более заметными. С внедрением в степных районах почвозащитной системы земледелия, которая предусматривает плоскорезную или нулевую обработку почвы, эффективность мульчирования возрастает. На поверхности почвы мульча сохраняется длительное время, защищая ее от ветровой и водной эрозии. При заделке в верхний слой почвы быстро разлагается микроорганизмами и тем самым пополняет запасы органического вещества. Внесенная солома увеличивает к тому же водопроницаемость почвы и уменьшает сток. Наибольшее влияние на урожайность этот прием оказывает на смытых почвах. Проведенными опытами выявлено, что внесение соломы существенно улучшает водно-физические свойства пахотного слоя. Содержание водопрочных агрегатов размером более 0,25 см в слое 0–20 см после трех-четырехлетнего внесения соломы повышалось на 10–11%. Наблюдения за изменением влажности несмытой почвы показали, что если количество соломы ежегодно увеличивать, то запасы влаги в метровом слое существенно повышаются. Так, при внесении 4 т соломы перед посевом пшеницы в первые два года запасы влаги в метровом слое увеличиваются на 17 мм, в последующие два – на 47. Если же вносить 6 т, то запасы соответственно растут на 24 и 59 мм. Отмечено, что и на среднесмытых почвах влажность возрастала на третий и четвертый годы внесения соломы. Положительное влияние оказывает солома и на фитосанитарное состояние поля. Так, за период всходы–кущение пшеницы выпад растений с типичным поражением корневой гнилью на контрольных вариантах опыта составлял 6–10 растений на квадратном метре. Две тонны запаханной соломы понижали выпад до 5–9, четыре – до 3,5–4,5шт.на м². Мульчирование поверхностного слоя пожнивными остатками значительно снижает потери влаги на испарение, а также понижает температуру на поверхности почвы в жаркие летние дни. Анализ урожайных данных выявил вполне четкие закономерности. При внесении соломы в течение четырех лет в первые два года достоверных прибавок урожая не получено. В последующие два года, как на несмытой, так и на среднесмытой почве благодаря мульче урожайность пшеницы повышается на 3,5–4,7 ц/га, причем с возрастанием количества соломы прибавки увеличиваются. Внесение азота из расчета 10 кг/га, как правило, усиливало влияние соломы. Технология мульчирования хорошо отработана в опытах ВолгоградскогоГАУ, где все растительные остатки оставляют в поле. При уборке урожая на комбайны вместо копнителей навешиваются приспособления для измельчения и разбрасывания соломы – ПУН-5. Если приспособлений нет, днище копнителя убирается, а остающийся после обмолота валок соломы измельчается такими измельчителями кормов, как КИР-1,5 и др. Чтобы повысить противоэрозионную устойчивость и продуктивность чистых паров в степных районах, можно выращивать на мульчу донник, горчицу,рыжик, рапс и просо. Результаты испытания обнадеживающие – смыв и дефляция почвы на таких парах уменьшаются в 10-15 раз. Урожай первой культуры по пару не снижается, объем органического вещества в почве на гектаре возрастает на две-три тонны.

Система обработки почвы. Механическая обработка почвы является очень важным элементом системы земледелия в любом хозяйстве. На нее приходится до 30–50% всех затрат в растениеводстве. От основной и предпосевной обработок почвы, которые проводятся ежегодно практически на каждом поле, зависят агрофизические, агрохимические и биологические показатели плодородия почвы, во многом определяющие величину и качество будущего урожая. Правильная система обработки почвы, принятая в хозяйстве, обеспечивает сохранение и повышение плодородия, эффективное ис- пользование удобрений, осадков, поливной воды, успешную борьбу с засухой, ветровой и водной эрозией, сорняками, болезнями и вредителями растений, т. е. создает благоприятные условия для роста и развития посевов сельскохозяйственных культур. И, наоборот, неправильная, без учета местных почвенно-климатических условий обработка ведет к ухудшению водно-физических, агрохимических и биологических свойств почвы, может вызвать ее эрозию, сопровождается резким снижением урожая. В настоящее время в хозяйствах АПК применяются следующие способы основной обработки почвы: вспашка на разную глубину, безотвальная (по Т.С. Мальцеву), плоскорезная (по А.И. Бараеву), чизельная, поверхностная, минимальная, комбинированная (вспашка + безотвальная обработка), ярусная (на солонцах, подзолистых и дру- гих почвах), плантажная (под плодовые культуры), нулевая (когда механиче- ская обработка почвы не проводится, а сорняки уничтожаются гербицидами). Система обработки почвы разрабатывается для каждого севооборота или его звена с учетом требований высеваемых культур и технологий их возделывания, особенностей почвенного покрова, предшественника, намеченных доз и приемов внесения удобрений, а также других требований.

Система удобрения. В условиях интенсивного земледелия система удобрения полей приобретает особое значение и определяет конкретные методы воспроизводства почвенного плодородия. Удельный вес удобрений в формировании урожая составляет 30–50%. Планируются производство и внесение органических удобрений, применение минеральных, бактериальных и микроудобрений под каждую культуру с учетом выноса питательных веществ с урожаем, содержания их доступных форм в почве, возможных потерь и потребностей растений в элементах питания на планируемый урожай. Органические удобрения – не только важный источник пополнения запасов питательных веществ и гумуса в почве, но и эффективное средство улучшения ее водно-физических и биохимических показателей, повышения сопротивляемости разрушению машинами, водной и ветровой эрозии. Минеральные и микроудобрения являются главным источником легкодоступных растениям питательных веществ, мощным средством повышения урожаев и качества продукции. Вместе с тем надо всегда помнить, что неправильное и избыточное применение минеральных удобрений может привести к ухудшению агрохимических (рН и др.) показателей плодородия почвы, снижению качества продукции (например, при избытке нитратов) и за- грязнению окружающей среды. Наибольший эффект дает совместное применение органических и минеральных удобрений в оптимальных дозах. Мелиоративные мероприятия направлены на коренное улучшение земель и микроклимата. К ним относятся орошение и осушение земель, строительство прудов и водоемов, химическая мелиорация (известкование кислых и гипсование щелочных почв), культуртехнические работы (уничтожение кочек и кустарника, выравнивание, коренное улучшение сенокосов и пастбищ, сбор камней и т. д.), рекультивация нарушенных земель, мелиоративная обработка почвы (поделка микролиманов, лунок, водозадерживающих и водорегули- рующих валов, канав, щелевание, кротование, чизелевание, ярусная вспашка солонцов и подзолистых почв), агролесомелиорация и т. д. Комплекс мероприятий по защите почв от водной и ветровой эрозии. Предусматривается на эрозионноопасных и эродированных землях в виде почвозащитных севооборотов, способов обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур,агролесомелиорации, гидротехнических противоэрозионных сооружений. Для районов проявления водной эрозии разрабатываются и внедряются противоводно-эрозионные комплексы, для районов проявления ветровой эрозии – противодефляционные комплексы, для районов совместного проявления водной и ветровой эрозии – противоэрозионнодефляционные комплексы. В горных районах применяются противоселевые сооружения, на орошаемых землях – комплекс мер по предотвращению ирригационной эрозии почв.