Как повысить плодородие почвы при переходе на органическое земледелие?

Как повысить плодородие почвы при переходе на органическое земледелие?

Текст: А. В. Дедов, д-р с.-х. наук, проф.; М. А. Несмеянова, канд. с.-х. наук, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. Петра I»; А. А. Дедов, канд. с.-х. наук, ООО «Прогрейн»

При переводе интенсивного земледелия на органическое, которое связано с максимальным использованием биологических факторов, необходимо решить множество вопросов. Главным из них является воспроизводство плодородия почвы, достигаемое в том числе путем внедрения специальных севооборотов.

Продуктивность земельных угодий во многих хозяйствах снижается, что особенно сильно проявляется на предприятиях, где структура посевных площадей перенасыщена чистым паром, кукурузой и подсолнечником. Актуальность решения данной научной проблемы, имеющей важное практическое значение, сегодня не вызывает сомнения.

УВЕЛИЧИТЬ БИОМАССУ

Для ослабления процессов деградации черноземов, что важно при биологическом земледелии, в севооборотах необходимо использовать дешевые источники пополнения почвы органическим веществом. Ими могут выступать формирование бинарных посевов культур с многолетними бобовыми травами, применение на удобрение соломы зерновых, сидерация в пару и пожнивно, а также сочетания с другими факторами интенсификации. Важная роль в решении этой задачи отводится растительным остаткам в пахотном слое при использовании приемов повышения плодородия. С целью изучения влияния такого подхода специалисты ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. Петра I» провели научные исследования. Они предполагали применение трех севооборотов при возделывании подсолнечника — с чистым паром, яровой викой и эспарцетом. В рамках опыта было заложено несколько вариантов: фон, то есть неудобренный контроль, использование соломы ячменя, редьки масличной пожнивно на сидерат и внесение (NPK)24 кг/га д. в. Кроме того, на пятой делянке применялся фон, солома ячменя и (NPK)24, на шестой — редька масличная на сидерат с зерновой культурой, на седьмой — редька с удобрением. Восьмой вариант заключался в использовании обоих растений и дополнительном внесении (NPK)24.

Исследование показало, что при возделывании культур в контрольном одновидовом посеве остатков в почве накапливалось 4,02 т/га. Ротации с бинарными посевами подсолнечника с яровой викой и эспарцетом увеличивали эту массу на 33–39%. Реализация приемов повышения плодородия при одновидовом посеве масличной культуры обеспечивала возрастание поступающей в почву биомассы на 46–63%, а добавление минеральных удобрений — на 23–73%. В зернопропашном севообороте на фоне бинарного посева подсолнечника с яровой викой прибавка составила 84–86 и 59–83%, а в сидеральной схеме при совместном высеве с эспарцетом — 81–95 и 59–83% соответственно.

В ПРОЦЕССЕ РАСПАДА

Поступившие в почву растительные остатки возделываемых культур, то есть солома и биомасса сидератов, подвергались разложению. В чистом виде по темпам этого процесса за четыре года их можно расположить в определенном порядке: редька масличная — 97%, эспарцет — 97%, яровая вика — 95%, солома ячменя — 95%, подсолнечник — 90%. Скорость распада смеси остатков исследуемых видов за это время снижалась: солома ячменя с редькой масличной — 97%, подсолнечник с яровой викой — 95%, солома ячменя с минеральным азотом — 95%, масличное растение с эспарцетом — 93%. С ежегодным поступлением в почву растительных остатков при чередовании культур в зернопаропропашном севообороте на контроле разложилось 30% биомассы. В сидеральном и зерно-травяно-пропашном чередованиях увеличение составило 12 и 16% соответственно.

1. Темпы разложения растительных остатков культур севооборота.png

Биомасса растительных остатков культур и их смесей после распада различалась по химическому составу. По соотношению C:N и, следовательно, скорости разложения материал располагался в следующем убывающем порядке: эспарцет, яровая вика, редька масличная, ячмень, озимая пшеница, подсолнечник, смесь соломы ячменя с редькой, подсолнечник с эспарцетом и яровой викой. Кроме того, следует отметить, что одна часть остатков распадалась до конечных продуктов, а другая принимала участие в образовании детрита, или составной части гумуса. Содержание этого компонента в течение вегетационного периода зависело от гидротермических условий года, комплекса приемов повышения плодородия, особенностей основной обработки почвы. Так, органическая система удобрений увеличивала концентрацию детрита в изучаемых севооборотах на фоне вспашки с 0,197 до 0,322%, плоскорезного воздействия на участки — с 0,172 до 0,286%. В свою очередь, бинарные посевы подсолнечника и озимой пшеницы с люцерной синей, замена чистого пара на сидеральный и занятый типы повышали количество детрита в пахотном слое под культурами на 45–59%. Биологизация земледелия на фоне минеральных удобрений и бинарных посевов увеличивала содержание данного вещества в севооборотах на фоне вспашки с 0,199 до 0,324%, плоскореза — с 0,17 до 0,288%. В течение вегетации масса детрита в пахотном слое почвы под чистым паром и одновидовым посевом подсолнечника достоверно уменьшалась, что было связано с высокими темпами разложения растительных остатков в этих вариантах. Под остальными элементами севооборотов масса от посева к уборке на фоне использования приемов биологизации и способов основной обработки возрастала в 1,2–1,9 раза.

Информативным показателем состава детрита служило содержание в нем углерода, азота, фосфора и калия. Соотношение С:N влияло на скорость разложения данного вещества. При органической системе земледелия оно варьировало от 45 до 89, что свидетельствовало о медленных темпах минерализации. При этом внесение удобрений при биологизации снижало С:N до 44–78, что подтверждало способность этой фракции к быстрой минерализации.

УПРАВЛЯТЬ СОДЕРЖАНИЕМ

При разложении часть поступивших в почву растительных остатков культур шла на образование гумуса. Так, за две ротации зернопаропропашного севооборота на фоне вспашки на 20–22 см из пахотного слоя было достоверно потеряно 0,4% этого вещества, а при безотвальном рыхлении на эту же глубину — 0,3%. Внедрение ротаций с бинарными посевами культур позволило регулировать содержание гумуса. Сидеральное чередование обеспечивало его бездефицитный баланс, а зерно-травяно-пропашной севооборот достоверно повышал уровень этого вещества на фоне отвальной вспашки на 20–22 см на 0,3%, безотвального рыхления на ту же глубину — 0,4%. Органическая система удобрений увеличивала концентрацию гумуса в изучаемых севооборотах при пахоте на 0,01–0,19%, плоскорезной обработке почвы — на 0–0,12%. Биологизация земледелия с применением минеральных добавок повышала его содержание на фоне вспашки на 0–0,14%, плоскорезной обработки — на 0–0,09%.

2. Масса растительных остатков в пахотном слое почвы.png

Введение в ротацию многолетних бобовых трав, пожнивных сидератов, имеющих хорошо развитую корневую систему, которая выступала в качестве биологического дренажа, дополнительное внесение соломы на удобрение улучшали агрофизические показатели плодородия почвы — плотность, водопроницаемость, структуру. Данная схема обеспечивала отличное проникновение талой воды и влаги выпадающих осадков весенне-летне-осеннего периода. Наличие на земельных участках хорошо развитой вегетативной массы пожнивных сидератов и многолетних бобовых трав как в бинарных посевах, так и на паровых полях гарантировало снижение температуры поверхности почвы, что уменьшало долю потерь жидкости на непродуктивное испарение. В итоге эффективность зернопаропропашного севооборота на контроле на фоне вспашки и при безотвальном рыхлении составляла 11,56 и 10,84 т/га кормовых единиц, а при сидеральном чередовании этот показатель повышался на 17 и 10% соответственно. В зерно-травяно-пропашной схеме на этих фонах выход продукции возрастал на 17 и 10% соответственно по сравнению с сидеральным контролем и на 30 и 21% — относительно зернопаропропашного севооборота. Приемы органического земледелия показали одну и ту же эффективность. Лучшими были удобренные варианты при использовании сидерального эспарцетового пара и бинарных посевов, которые увеличивали продуктивность севооборотов на фоне вспашки на 30–33%, безотвального рыхления — на 28–33%.

3. Влияние различных агротехнических приемов на содержание гумуса.png

ПРИЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ

Таким образом, на основании результатов проведенных исследований можно рекомендовать к применению модель органического сельского земледелия в целях повышения плодородия почвы и сохранения земель сельскохозяйственного назначения. В этом случае можно использовать несколько основных схем севооборотов. Прежде всего, сидеральный пар (эспарцет) — озимая пшеница (солома на удобрение) с пожнивным сидератом (редькой масличной или горчицей белой) — ячмень (солома на удобрение) и пожнивный сидерат (редька масличная и горчица белая) — бинарный посев (1/2 подсолнечника, 1/2 кукурузы и эспарцет). Второй вариант: занятый пар (яровая вика) — озимая пшеница с яровой викой (солома на удобрение) и пожнивным сидератом (редькой масличной или горчицей белой) — ячмень (солома на удобрение) и пожнивный сидерат (редька масличная и горчица белая) — бинарный посев (1/2 подсолнечника, 1/2 кукурузы и яровая вика). В качестве приемов повышения плодородия почвы можно применять солому ячменя и озимой пшеницы на удобрение, пожнивный сидерат в виде редьки масличной, а также бинарные посевы подсолнечника или кукурузы с многолетними бобовыми травами или яровой викой. В севооборотах с двухкомпонентными посевами наиболее рациональным способом основной обработки почвы, обеспечивающим равномерное распределение общего гумуса по слоям, является вспашка под подсолнечник на глубину 20–22 см. Под остальные культуры ротации необходимо проводить дисковое возделывание на 10–12 и 12–14 см. Следование подобной схеме поможет не только в получении хороших урожаев, но и в сохранении плодородия почв.