Как остановить деградацию черноземов?

Текст: В. А. Воронцов; Ю. П. Скорочкин; Е. В. Дудова, Тамбовский НИИСХ — филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр им. И. В. Мичурина»

Ключевыми проблемами в современном земледелии являются сохранение и воспроизводство плодородия почвы, основа которого — ресурсы органического вещества. По этой причине необходимо ответственно подходить к их пополнению и обработке сельскохозяйственных черноземов, а также учитывать климатические условия и риски деградации.

В сельскохозяйственном производстве Тамбовской области используются хорошие черноземные почвы, плодородие которых определяется в основном содержанием гумуса. Более 100 лет назад данные площади содержали от 10 до 15% этого компонента. Сегодня, по сведениям ФГБУ ГЦАС «Тамбовский», в регионе отсутствуют участки с такой высокой концентрацией данного вещества: максимальная доля равняется 8–9% и сохранилась на 4,4% от всей пашни. На большей части угодий, составляющей 71,3%, объем гумуса составляет 6,1–8,1%, а территории с 5–6% достигают 17,6%.

ПРИОСТАНОВИТЬ ДЕГРАДАЦИЮ

Агроклиматические условия северо-восточной части Центрально-Черноземной зоны позволяют возделывать практически все культуры умеренного пояса. В регионе отмечаются заметные черты континентального климата с резкими колебаниями температуры и увлажнения в течение года, а почвенный покров Тамбовской области отличается разнообразием. Несмотря на то что преобладают высокоплодородные черноземы разных типов, требуется регулярное внесение органических и минеральных удобрений. Однако в последнее время объемы вносимых туков заметно сократились. Создавшееся положение усилило тенденцию деградации черноземов, выразившуюся в снижении потенциального плодородия почв. Для решения этой проблемы необходимы подключение всех возможностей севооборотов, применение удобрений и совершенствование системы обработки участков.

Исследования Тамбовского НИИСХ — филиала ФГБНУ «Федеральный научный центр им. И. В. Мичурина» за последние 20–30 лет показывают, что деградацию черноземов можно приостановить, используя способы регулирования плодородия в освоенных ротациях за счет насыщения их многолетними травами и менее затратными источниками органических удобрений — сидератами, соломой и другими растительными остатками. Также требуется применение оптимальных доз минеральных туков с учетом содержания питательных веществ в почве, биологических особенностей возделываемых культур и освоения энергоресурсосберегающих технологий обработки сельскохозяйственных угодий.

ПОВЫСИТЬ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Для получения устойчивых и возрастающих урожаев, сохранения и воспроизводства почвенного плодородия на основе многолетних исследований был разработан и определен комплекс мероприятий. Его важнейшим элементом является технология обработки участков вкупе с научно обоснованным применением средств химизации в различных севооборотах. Сейчас в технологических подходах возделывания сельскохозяйственных культур в Тамбовской области преобладает традиционная вспашка, поэтому совершенствование обработки почвы в современном земледелии остается насущной проблемой. Кроме того, важно выявить агроэкологическую и экономическую целесообразность применения того или иного способа воздействия в комплексе с использованием удобрений и средств защиты растений. Только в этом случае будет дана наиболее полная оценка эффективности отдельных приемов и их системы для выращиваемых видов в различных полевых севооборотах.

Важным фактором увеличения производства растениеводческой продукции является повышение эффективности методов адаптации к тем или иным почвенно-климатическим и биологическим условиям с учетом требований возделываемых сельскохозяйственных культур. Исходя из этого, специалистами Тамбовского НИИСХ — филиала ФГБНУ «Федеральный научный центр им. И. В. Мичурина» была поставлена задача выявить целесообразность ежегодной отвальной вспашки в целях установления менее энергоемких способов и систем обработки в рамках формирования ресурсосберегающих технологических комплексов выращивания сельскохозяйственных культур на типичных черноземах Тамбовской области.

СИСТЕМА ОБРАБОТОК

Исследования проводились в длительном стационарном факториальном полевом опыте, заложенном в 1989 году. В течение первого этапа, длившегося 12 лет, на фоне севооборота «горох — вика — овес — озимая пшеница — кукуруза на силос — ячмень» изучались четыре варианта системы основной обработки почвы. На первом участке применялся традиционный отвальный способ на переменную глубину: под кукурузу вспашка велась на 25–27 см, под остальные культуры — на 20–22 см. На второй делянке реализовывалась бессменная поверхностная обработка — дискование на 8–12 см под все виды, на третьей — бессменный безотвальный метод на переменную глубину в зависимости от культуры. Четвертый вариант предполагал комбинированную обработку на переменную глубину: под кукурузу — вспашка на 25–27 см, под остальные растения — безотвальная технология на 20–22 см.

Работы велись на удобренном фоне N60P60K60 ежегодно под каждый компонент севооборота. В качестве минеральной подкормки использовалась азофоска с соотношением питательных элементов 16:16:16. Во всех случаях вслед за уборкой предшественника осуществлялось предварительное лущение дисковой бороной на глубину 8–10 см. Система защиты растений состояла из агротехнических мер, к которым добавлялась неотъемлемая часть в виде протравливания семян.

АГРОТЕХНИКА И ПИТАНИЕ

На втором этапе исследований, начавшемся в 2001 году и длившемся 11 лет, продолжалось изучение различных схем основной обработки почвы на фоне зернопаропропашного севооборота, состоявшего из пара черного, озимой пшеницы, сахарной свеклы и ячменя. В этом случае традиционная отвальная технология осуществлялась на переменную глубину: под сахарную свеклу — на 27–30 см, под остальные культуры и пар — на 20–22 см. Бессменная поверхностная обработка предусматривала дискование на 8–12 см под все виды, при этом бессменная безотвальная технология реализовывалась также на указанную переменную глубину в зависимости от компонентов ротации. Комбинированная схема включала вспашку под сахарную свеклу на 27–30 см, а под остальные культуры и пар — безотвальную обработку на 20–22 см.

В течение 11 лет изучение различных систем в зернопаропропашном севообороте проводилось на нескольких фонах минерального питания. Низкий вариант предполагал применение N40P30K30 кг/га действующего вещества, причем под сахарную свеклу использовалась комбинация N60P60K60, под озимую пшеницу — N30 в подкормку, ячмень — N30P30K30 под основную обработку. Средний фон минерального питания составлял 53 кг/га азота, фосфора и калия, в том числе под сахарную свеклу вносилось N90P90K90, озимую пшеницу — N30P30K30, ячмень — N40P40K40. При высоком фоне, предполагавшем применение 80 кг/га основных элементов, под сахарную свеклу доза азофоски составляла N120P120K120, озимую пшеницу и ячмень — по N60P60K60. Система защиты растения состояла из агротехнических мер с добавлением протравливания семян зерновых и ручной прополки посевов сахарной свеклы, а также с реализацией первой операции и использованием пестицидов по вегетации видов севооборота.

НОВАЯ КУЛЬТУРА

Сегодня наблюдается не только непрерывно расширяющийся ассортимент высокоэффективных гербицидов и других средств защиты, но и введение в севооборот бобовых, среди которых большой интерес вызывает еще мало распространенная в Тамбовской области соя. Данные аспекты послужили основанием для включения в ротацию вместо сахарной свеклы этой культуры. В результате третий этап исследования, стартовавший в 2012 году и продолжающийся по настоящее время, проводится на фоне зернопарового севооборота, включающего пар черный, озимую пшеницу, сою и ячмень.

Схема опыта также подразумевала определенные варианты основной обработки почвы. Традиционная отвальная вспашка применялась под сою на глубину 25–27 см, зерновые и пар — на 20–22 см. Бессменная поверхностная технология реализовывалась на 8–12 см под все виды, а бессменный безотвальный подход использовался под сою на 25–27 см, под остальные варианты — на 20–22 см. Комбинированная отвально-безотвальная вспашка применялась под бобовую культуру на глубину 25–27 см, безотвальная — под зерновые и пар на 20–22 см. Также комбинированная отвально-поверхностная схема была задействована под сою — вспашка на 25–27 см, под остальные растения и пар — поверхностное рыхление на 10–12 см. Системы основной обработки почвы изучались на трех фонах минерального питания. Первый вариант предполагал низкие объемы внесения туков: N20P10K10 кг/га действующего вещества, где соя возделывалась без удобрений, под озимую пшеницу использовался N30 в подкормку, ячмень — N30P30K30 под основную обработку. Средний фон предусматривал применение N33P33K33, при этом под бобовые растения вносилась комбинация N30P30K30, под ячмень — N40P40K40. В третьем случае под каждую культуру ежегодно была задействована азофоска N60P60K60. Схема защиты состояла только из протравливания семян и фона, а также последнего с обработкой пестицидами по вегетации культур севооборота.

РАЗУМНОЕ ЧЕРЕДОВАНИЕ

Наибольший интерес в проведенных исследованиях вызывали результаты по изменению продуктивности чернозема типичного в зависимости от способов основной обработки, которая, модифицируя физическое состояние почвы и микробиологические биохимические процессы, влияла на эффективное плодородие. Данная мера представляет собой один из факторов мобилизации питательных элементов, о чем свидетельствуют многочисленные научные работы, проводимые в разных регионах. Сегодня большинство ученых считают, что наиболее приемлемым решением проблемы регулирования почвенных процессов является не противопоставление плуга плоскорезу и наоборот, а разумное чередование в севооборотах вспашки с поверхностными и безотвальными воздействиями.

В рамках опыта были выявлены закономерности динамики содержания и распределения элементов питания в пахотном горизонте в зависимости от применяемых систем основной обработки почвы в севообороте, а также установлено, что вниз по профилю участка их количество уменьшалось. Следует отметить, что наиболее заметным этот процесс был на вариантах с систематическим использованием бесплужных технологий. В результате дифференциации пахотного слоя по плодородию на фоне постоянной обработки без оборота пласта содержание питательных компонентов в верхней части увеличивалось, а в нижней — уменьшалось. Особенно отчетливо данное явление наблюдалось в отношении концентрации подвижного фосфора и обменного калия. Так, на фоне поверхностной технологии разница в содержании первого элемента между верхним и нижним слоем составила 59 мг/кг, а второго — 63 мг/кг. При безотвальной схеме этот показатель равнялся 48 и 44 мг/кг почвы соответственно.

СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ПОДХОД

В технологиях, основанных на отвальной вспашке и комбинированной отвально-безотвальной обработке, в большинстве случаев содержание питательных элементов по профилю пахотного слоя оказалось более равномерным. Разница по концентрации Р2О5 и К2О между верхним и нижним горизонтами составляла 20 и 24 мг/кг почвы в первом случае, 21 и 31 мг/кг — при реализации второго обозначенного подхода. Установленная закономерность была характерна в том числе при анализе количества нитратного азота. В зернопаропропашном севообороте схемы основной обработки также заметно влияли на распределение подвижных питательных компонентов по профилю пахотного горизонта перед посевом. Кроме того, эти технологии по-разному воздействовали на процессы накопления и разложения органического вещества. В традиционной отвальной и систематической поверхностной обработках по истечении трех ротаций зернопропашного севооборота наблюдалось снижение содержания гумуса от исходного на 0,38 и 0,32% соответственно. Его концентрация по завершении третьей ротации также уменьшалась — по вариантам технологий она составляла 0,01–0,06%.

Таким образом, результаты наблюдений за динамикой ключевых подвижных форм питательных элементов и гумуса показали, что основная обработка почвы на изменение их количества существенного влияния не оказывала. Систематическое применение минеральных удобрений в севообороте способствовало повышению объема необходимых веществ в пахотном слое. При длительном использовании технологии без оборота пласта, особенно поверхностного систематического способа, усиливались процессы дифференциации горизонта по плодородию с увеличением концентрации минералов в верхней его части. Равномерному их распределению по профилю пахотного слоя и несколько большему содержанию помогала схема комбинированной отвально-безотвальной обработки в севообороте.