Потеря почвенного плодородия: профилактика и лечение

Падение плодородия почв является сегодня одной из главных проблем, от которой зависит будущее развитие не только растениеводства, как отрасли сельского хозяйства, но и существования человечества в целом. Об этой проблеме сегодня говорят много, но зачастую вопросы почвенного плодородия переводят только в плоскость количества применения минеральных удобрений для выращивания сельскохозяйственных культур.

Однако есть вопросы, лежащие на поверхности и связанные с проблемой снижения плодородия почв, решение которых может значительно увеличить объем производства в растениеводстве с одновременным повышением рентабельности.

Переуплотнение почв – фактор снижения плодородия
Серьезной проблемой в современном растениеводстве является переуплотнение почв, от которого страдают и рост растений, и урожайность культур, и почвенное плодородие.

По данным Федерального научного агроинженерного центра ВИМ, переуплотнению в нашей стране сегодня подвержено более 80% сельхозугодий, что приводит к потере более 30% урожаев и доходов сельхозпроизводителей. Недобор урожая от уплотнения почвы ежегодно по РФ составляет до 30 млн тонн, перерасход топлива — до 3 млн тонн.

Современные многооперационные технологии в растениеводстве с применением энергонасыщенной техники, имеющей большую эксплуатационную массу и высокое удельное давление на почву, приводят к ее уплотнению за вегетационный период на площади до 60−80% до уборки и до 98% после уборки урожая.

Переуплотнение — один из наиболее грозных факторов деградации почв. Для того чтобы растения развивались нормально, требуется определенное соотношение между основными частями почвы: твердыми частицами, водой и воздухом. Оптимальной будет такая почва, в которой твердые частицы составляют 50%, вода — 30% и воздух — 20%.
Если почва переуплотнена, разрушается структура почвы, нарушается ее влагообеспеченность, изменяется биота почвы.

Машинная деградация почв
В последние десятилетия в специальной литературе появился термин «машинная деградация почв». Он обозначает комплекс вредных последствий, вызываемых колесами, гусеницами и рабочими органами почвообрабатывающих машин.

Уплотняющее действие от колес и гусениц распространяется до 1 м в глубину и до 0,8 м в поперечном направлении и может сохраняться до следующего вегетационного периода. Качество работы при выполнении технологических операций на уплотненных участках по следам сельхозмашин не отвечает агротехническим требованиям. На поверхности поля остаются следы глубиной до 0,12 м, по которым плотность почвы существенно превышает оптимальные значения, не выдерживается заданная глубина обработки культиваторами, до 48% семян зерновых не заделываются на заданную глубину, увеличивается тяговое сопротивление рабочих органов, работающих на уплотненных участках, ухудшается качество уборочных работ.

Всю сельхозтехнику, которая сегодня применяется в растениеводстве, можно представить как систему, состоящую из двух частей:
1) орудия для обработки почвы и растений:
2) трактор — «тягач», который перемещает орудия.

Главная функция системы «тягач + орудие» — обрабатывать почву и растения в соответствии с заданной технологией выращивания сельхозкультур.

В последние годы производители сельхозтехники, исходя из стремления повысить производительность техники, увеличивают ширину захвата посевной техники. Но при этом растет вредное уплотняющее действие трактора и колес орудий на почву.
Получается некий замкнутый круг: чтобы трактор мог тянуть широкозахватную сеялку, он должен быть мощным и иметь хорошее сцепление с почвой, но мощный «тягач» больше весит, а значит, сильнее разрушает и уплотняет почву.

Выходит, что для того, чтобы эффективно работать и при этом не уплотнять почву, «идеальный трактор» должен быть одновременно и мощным, и легким. Но, по мнению экспертов, на сегодняшний день эта задача невыполнима. Кроме этого, в последние годы наблюдается тенденция к утяжелению техники для сбора урожая.
Получается, что чем тяжелее становятся тягачи, тем больше должны быть орудия для обработки почвы. Получается, что более 80% энергии в земледелии тратится на то, чтобы с помощью одних машин возместить ущерб, нанесенный другими машинами.

Гигантские машины расплющивают и прессуют пахотный слой почвы, который обычно наполовину состоит из воздушных полостей. И тогда глубоко в почве образуется недоступный ни для какого плуга уплотненный слой, который мешает росту корней, вентиляции и проникновению влаги, значительно снижая почвенное плодородие.

Уплотнение вредит почве и на биологическом уровне. Еще Чарльз Дарвин мечтал о «возделывании земли посредством жизнедеятельности червей», которые не только постоянно перепахивают, но и удобряют почву несколькими тоннами отходов на гектар в год. Согласно результатам исследования почвоведа-зоолога Стефана Шрадера из Брауншвейга (Германия), из-за уплотнения «количество мелких червей — это около 6 тысяч на квадратный метр — после воздействия тяжелых машин уменьшается вдвое».

Разуплотнение почв в традиционном земледелии
Образование плужной подошвы — бич системы земледелия, где используется механическая обработка почвы. В прежние годы, когда использовались для пахоты гусеничные трактора, уплотненный слой мог быть незначительным, и его наличие часто контролировалось изменением глубины вспашки. Применение тяжелых тракторов, особенно на пахоте, привело к появлению массивного уплотненного горизонта, обычно ниже уровня обработки до 45−55 см глубины.
Обычно эти почвы начинают плохо функционировать. Они накапливают мало влаги атмосферных осадков, которые не аккумулируются в достаточной мере в метровом слое почвы, а интенсивно испаряются с переувлажненной поверхности или скатываются по рельефу, являясь причиной водной эрозии.

Для контроля уплотнения используют различные прицепные орудия. Начиная от лап-почвоуглубителей на комбинированных агрегатах для обработки почвы (обычно на глубину до 35 см) и чизеля, до щелерезов и плугов параплау импортного или отечественного производства. Глубина обработки здесь ставится, согласно произведенным измерениям, индивидуально для каждого конкретного поля или земельного массива. Есть условный коэффициент — 0,5 л дизельного топлива на 1 см углубления. Цена агроприема — от 1,5 до 2,5 тыс. рублей на гектар в зависимости от цены агрегата и уровня разуплотнения. Применение щелерезов более бюджетно — 0,5−1 тыс. рублей, хотя должного качества работы они могут не дать. Само выполнение процедуры разуплотнения тяжелым финансовым бременем ложится на сельхозпроизводителя. Часто положительного влияния процедуры разуплотнения на урожай фермеры не понимают, предпочитая работать на уплотненных почвах, иметь недополученную прибыль, а в случае засухи иметь большие потери от недобора урожая. И мало кто из них осознает, что все претензии должны быть адресованы к производителям тяжелых колесных тракторов, и к тем, кто допускает их работу на узкой резине, особенно для почвообработки на наших полях.

Технологические методы профилактики уплотнения почв
Есть мнение, что решить проблему уплотнения почвы можно, если снизить среднее удельное давление колес на почву до 0,15 кг/см2. Пока что сделать это, не используя шины большого размера, не удается.
Однако, радикального сокращения площади следов от машин до 14% от площади обрабатываемого поля позволила добиться технология управляемого движения по полям (Controlled Traffic Farming — CTF), которая сокращает уплотнение почвы до минимума благодаря постоянной технологической колее и позволяет повысить экономическую эффективность использования полевого транспорта. К сожалению, в нашей стране широкого распространения эта система пока не получила. Хотя в Австралии повсеместное применение этой системы в значительной степени решило проблему потерь урожая от уплотнения почв в регионах с низким количеством осадков, и внедрение этого опыта было бы очень ценным для наших аграриев, работающих в условиях сухих степей.
Рассмотрим, как эта система выглядит на практике.

Земледелие с использованием «постоянной технологической колеи», или, как его называют зарубежные исследователи, «управляемое движение по полям» — это отделение зон движения от зон возделывания растений.
Все транспортные средства, оснащенные системами управления GPS, передвигаются по полю по постоянной технологической колее с взаимно согласованной шириной захвата. На практике это означает, что одни и те же колесные колеи используются для обработки почвы, посадки растений, опрыскивания и уборки.

За пределами следа машины не ездят. Благодаря этому, в зависимости от ширины захвата, как минимум на 2/3 площади создаются условия для устойчивого улучшения структуры почвы. Стратегия проезда по полю учитывает тот факт, что 80% повреждений почвы за счет уплотнений возникает при первом проезде. Потому важно, чтобы проезд техники происходил по минимальной площади. При этом колеса всех тракторов и машин установлены на одну и ту же ширину колеи.

У большинства фермеров, которые не используют движение техники по постоянным колеям, ширины колей машин разные, и двигаются они по полю в разных направлениях, что приводит к покрытию следами колес более 80% площади поля.

В Германии еще в 1980-е годы провели масштабное многолетнее исследование, в рамках которого сравнивалась площадь покрытия поля следами колес от машин при переходе от традиционной технологии обработки поля к технологии без вспашки (no-till) и затем к использованию постоянной технологической колеи.
Сравнение основано на трехметровой ширине колеи машин. Ширины захвата уборочного комбайна, опрыскивателя и культиватора кратны трем метрам и в данном случае составляют 9 метров. Возможно использование и большего оборудования, например, 15-метрового опрыскивателя.

В качестве радикального шага в профилактике уплотнения почв можно рассматривать технологию прямого посева (систему no-till), так как она предполагает сокращение числа агротехнических операций, а следовательно, требуется меньше проходов техники по полям, что сокращает площадь следов машин на поле до 46%.
Марат Сафиулин, журнал «Ресурсосберегающее земледелие» №1, 2018
Продолжение следует

0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.