No-till в США: производство озимой пшеницы на Тихоокеанском Северо-Западе


Нередко на Тихоокеанском Северо-Западе США проливные дожди покрывают дороги вязким слоем смытой с соседних полей почвы
Фермеры Тихоокеанского Северо-запада США ежегодно засевают около 2,2 миллионов акров озимой пшеницы, в процессе сельхозпроизводства от 1,3 до 22,3 тонн илисто-глинистой почвы подвергаются эрозии.

— Иногда дороги вокруг нашей лаборатории покрываются толстым слоем смытой почвы глубиной до 30 см, — говорит Дэн Лонг, руководитель работ от службы исследований Научного центра по сберегающему земледелию Колумбийского плато (Пендлтон, штат Орегон). – Однако, до недавних пор серьезных работ по замерам степени эрозии почвы в процессе сельхозпроизводства в регионе не проводилось, исследовали только небольшие участки земли.

Несмотря на очевидные потери из-за эрозии почв, аграрии Тихоокеанского Северо-запада по большей части используют в производстве озимой пшеницы традиционные методы обработки почвы со вспашкой. Вплоть до начала века точных сведений о том, как различные методы обработки почвы могут уменьшить эрозию, просто не было. Так продолжалось до тех пор, пока гидролог научно-исследовательской сельскохозяйственной станции Джон Вильямс не начал изучать уровень водосборной площади земли, чтобы понять, как производство при отсутствии обработки почвы (технология «no-till» или прямой посев) может помочь остановить водную эрозию.
— Производство пшеницы с использованием технологии no-till применяется на Среднем Западе и юго-востоке страны, — рассказывает Вильямс. Но у нас, на Тихоокеанском Северо-западе, где каждый год происходит множество циклов замерзания-оттаивания и нередки резкие колебания температур, прямой посев долгое время не применяли.

Особенности климата

Тихоокеанский Северо-Запад — район весьма своеобразный по природно-климатическим условиям. Хребты и обширные плато Кордильер занимают почти всю территорию района, а сельскохозяйственные земли концентрируются в немногих низменностях и речных долинах. Важнейшие из них — низменность Пюджет-Саунд, Уилламсттская долина, равнина р. Колумбии. Каскадные горы — своеобразный климатический барьер для влажных воздушных масс, поступающих с океана, поэтому территория к западу от водораздельного хребта характеризуется мягким океаническим климатом и относится к зоне избыточного увлажнения — сумма годовых осадков здесь самая высокая в США (более 2000 мм). К востоку от Каскадных гор климат резко континентальный, засушливый.
Сельское хозяйство Северо-Запада в силу природно-климатических условий носит своеобразный для тихоокеанских штатов характер. Так, в Уилламеттской долине и по берегам залива Пюджет-Саунд сформировался крупнейший на Западе ареал молочного животноводства. В масштабах страны район специализируется как поставщик ягод и фруктов умеренных широт (в отличие от субтропической Калифорнии) — яблок, груш, вишен. На сравнительно засушливом Колумбийском плато сложился самый крупный на Западе пшеничный район.

Сравнение традиционной обработки земли и no-till

В Пендлтоне ученые Вильямс, Лонг и специалисты в области почвоведения Хиро Голлани и Стюарт Вьюэст изучили уровни водостока, эрозии почвы и урожайности в условиях применения традиционной системы производства озимой пшеницы с интенсивной обработкой земли. Они сравнили их с теми же показателями в условиях выращивания пшеницы с использованием сбалансированного севооборота и применения технологии no-till в течение четырех лет. Ученые определили участки для исследования на двух небольших временных дренажных системах бассейна Вайлдхорс Крик в северо-восточном Орегоне и измерили уровни водостока и содержания наносов в устье каждого дренажного канала на изучаемой территории.

Ученые выяснили, что эрозия в 52 раза больше, а размывание почв на 70% интенсивнее на традиционно обработанных полях, нежели на полях, где использовалась технология no-till. Данные анализа убедили их, что, если бы производители пшеницы в восточном Орегоне и Вашингтоне использовали прямой посев, они бы значительно снизили эрозию почвы и улучшили качество и экономность использования воды. При вспашке эрозия в 52 раза больше, а размывание почв на 70% интенсивнее.

— Мы обращали внимание почти на каждое выпадение осадков в течение четырех лет, — сообщил Вильямс. Мы заметили, что 13 случаев выпадений осадков из всех, произошедших за это время, спровоцировали эрозию почвы на традиционно обработанных полях, и только 3 случая выпадения осадков послужили причиной эрозии на полях, обработанных с применением технологии no-till. Это соотношение показывает, насколько эффективным может быть применение технологии no-till на Тихоокеанском Северо-западе США. Прямой посев не разрушает поверхность почвы, так как при этом на поверхности сохраняются пожнивные остатки, почва остается пористой, вследствие чего ее способность к инфильтрации влаги увеличивается. Сток воды происходит над поверхностью почвы, которая защищена органическим материалом, и, как результат, почва не подвергается эрозии.

— В ходе данного исследования не было замечено существенных различий в урожайности при применении этих двух систем, — добавляет Лонг, — но, с точки зрения перспектив рентабельности, прямой посев снижает количество проходов техники по полю, которые производит фермер в процессе работ, что, в свою очередь, помогает экономить топливо и время.

Наблюдения за эрозией почвы

Исследователи также заметили, что за длительные промежутки времени при отсутствии обработки почвы ее оползание происходит гораздо медленнее, в отличие от обычного уровня эрозии почвы, который типичен для регионов с обильными осадками.

Голлани изучила различия в органическом веществе почвы при различных условиях обработки (вспашке и прямом посеве). Часть ее работы была связана с наблюдением за движением питательных веществ в процессе оползания почвы. Производство с использованием прямого посева обеспечило повышение уровня органического углерода в почве, а это привело к улучшению структурирования почвы, что в свою очередь, повысило ее устойчивость.

— Конечно, я ожидала увидеть существенные различия в степени эрозии при условии применения этих двух технологий, но их значимость поразила меня, — говорит Голлани. Пока мы не произвели точные замеры, я и не представляла, насколько сильно оползание почвы, происходящее при традиционной обработке полей.

Вьюэст также поделилась впечатлениями от исследований:
— Я представила результаты исследований местным фермерам, и на их лицах читалось откровенное удивление, когда мы говорили о столь существенных потерях от эрозии на полях, обработанных традиционными методами.

Вильямс использовал данные своего исследования, чтобы оценить пригодность модели проекта по прогнозированию водной эрозии департаментом сельского хозяйства Соединенных штатов (USDA WEPP) для измерения гидрологических и эрозийных процессов почвы на полупустынных пахотных угодьях Колумбийского плато. Данный проект был разработан учеными сельскохозяйственной исследовательской станции, как способ, который можно было бы использовать в области сбережения воды и почвы, экологическом планировании и оценке. Модель проекта воспроизводит многие важные физические процессы, происходящие при эрозии почвы, включая фильтрацию, водосток, выпадение осадков и расслоение частиц почвы при поверхностном стоке, а также смещение наносов, накопление осадков, рост растений и распад растительных остатков.

Вильямс обнаружил, что когда данные полевых исследований, которые они собрали, использовались для запуска данного проекта, программа произвела хорошие показатели для объема грунтовой воды и урожайности при применении обоих видов технологий, а также надземной биомассы в случае использования прямого посева. Полученные при осуществлении проекта данные по водостоку и степени эрозии упорядочили полевые измерения.

В результате своих наблюдений, Вильямс заключил, что в течение нескольких лет, которые характеризовались средними по интенсивности осадками, в условиях мягких погодных условий и слабого водостока, модель осуществляемого проекта способна определять гидрологическую динамику, смещение наносов и рост растений на полях северо-восточного Орегона, обрабатываемых как традиционными методами, так и с помощью технологии no-till.

Водораздел, расположенный в ходе исследования близ Пендлтона, штат Орегон, показывает количество остатков, нетронутых с октябрьского посева с использованием технологии no-till (слева) и части поля, обработанного традиционным методом со вспашкой (справа).

— Это послужило хорошим началом на пути выявления возможностей нашего проекта для дополнительной корректировки при воссоздании модели почвенной эрозии, — замечает Вильямс. Корректировка моделей, разработанных в другой местности, с целью использования их в нашем регионе была непростой задачей, но мы смогли выверить программу, используя точные данные, полученные на Тихоокеанском Северо-Западе.


Поле, обработанное традиционным методом, без растительных остатков, у водораздела в Пендлтоне, штат Орегон (сверху), участок с применением прямого посева (внизу).
— Оба эти проекта имеют большое значение для производителей пшеницы в восточном Орегоне, — замечает Лонг, — помогая уравновесить скорейшую экономическую отдачу с продолжительным управлением растениеводческим хозяйством. Как показала практика, здешние фермеры оценили эту работу, так как теперь впервые появилась возможность измерить степень различия между производством с использованием традиционных технологий и прямым посевом

Энн Пери, Agricultural Research Service (Служба сельскохозяйственных исследований), США.

0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.