Влияние почвопокровных культур на показатели плодородия почвы

В ходе семинара на тему «Подбор культур для промежуточных почвопокровных посевов в зависимости от влияния на показатели плодородия почвы при системе no-till» эксперты рассказали об особенностях и преимуществах применения в севооборотах покровных культур, объяснили на конкретных примерах, почему следует делать акцент не на монопосевах, а именно на смесях. В ходе семинара кандидат сельскохозяйственных наук, заведующая кафедрой земледелия и агрономической химии Агротехнологической академии ФГАОУ ВО «КФУ имени В.И. Вернадского» Томашова Ольга озвучила результаты лабораторных анализов по содержанию в почве минеральных веществ после выращивания почвопокровных культур, а также продемонстрировала особенности реагирования сельскохозяйственных культур на искусственное внесение в почву микоризы. «ГлавАгроном» ознакомит своих читателей с самыми важными выводами, результатами исследований и опытами, которые помогут аграриям определиться с выбором почвопокровных культур, повысить плодородие почвы и урожайность коммерческих сельскохозяйственных культур.

В своем вступительном слове Людмила Орлова — президент Национального движения сберегающего земледелия — затронула проблему стремительного ухудшения сельскохозяйственных земель в России. Если загрязнение воздуха, постепенное исчезновение редких насекомых, птиц, животных, растений еще можно заметить, то оценить масштабы деградации почв, а тем более увидеть проблему визуально, без проведения необходимых исследований, практически невозможно. Неудовлетворительное состояние почвы, ее стремительное ухудшение вызывает обеспокоенность среди экспертов и растениеводов, которые вполне обоснованно называют эту проблему своеобразным экологическим взрывом. 

По словам Людмилы Орловой, процесс снижения плодородия сельхозземель на сегодняшний день в России является фатальным. Для решения вопроса об улучшении их качества, повышении плодородия требуется целый комплекс мер и, прежде всего, целенаправленные меры аграрной государственной политики. Ухудшение состояния сельхозземель можно ощутить даже по качеству реализуемой продукции. Несмотря на то, что объемы ее производства растут, качество серьезно ухудшается.

Несмотря на наличие больших запасов природных ресурсов, Россия занимает одно из самых низких мест в мире по продолжительности жизни, и одно из самых высоких — по объему потребления лекарственных средств.

Эксперт напомнила, что в США в рамках проведения конференции сторонников технологии No-Till, были выработаны основные стратегии 2020 года, среди которых акцент был сделан именно на борьбу с сорняками и вредителями через интегрированную систему биологических методов. Причем именно данную стратегию приверженцы No-Till называют «золотым стандартом». По словам Людмилы Орловой, важную роль в этом направлении играет посев покровных культур, который:

• помогает бороться с сорняками и вредителями;
• сдерживает развитие патогенов;
• структурирует и питает почву.

За счет правильного подбора покровных культур удастся возместить многие аспекты минерального питания. Именно на развитие и совершенствование данного направления должны работать исследования и разрабатываться учебные программы в аграрных университетах.

Одной из причин потери плодородия являются эрозионные процессы. Для защиты требуется правильное использование сельскохозяйственных земель, подразумевающее не только грамотное построение севооборотов, но и снижение до минимума механического воздействия. По мнению эксперта, очень мало внимания аграрии уделяют такому показателю, как микробиологическая активность почв, которая и является той самой основной, предопределяющей плодородие.

О принципах подбора почвопокровных культур рассказала в прямом эфире семинара кандидат сельскохозяйственных наук, заведующая кафедрой земледелия и агрономической химии Агротехнологической академии ФГАОУ ВО «КФУ имени В.И. Вернадского» Ольга Томашова.

Плодородие почвы — это способность почвы обеспечивать элементами питания растения, которые на этой почве произрастают. В результате антропогенного влияния человека плодородие почвы может остаться в неизменном состоянии, улучшиться (при условии правильного проведения всех необходимых работ), либо ухудшиться. 

Когда ведется речь о плодородии почвы — подразумеваются определенные агрофизические и биологические параметры и для каждого типа почвы эти параметры уже установлены десятилетиями.

На черноземах южных регионов, на которых проводится работа по изучению плодородия, тоже есть такие параметры. Это касается и мощности гумусового горизонта, и процентного содержания гумуса, а также подвижных форм фосфора, доступного калия, учитывается количество продуктивной влаги в почве и ее рН.

Это именно те параметры, которые сложились в регионе благодаря естественным почвообразовательным процессам. Данные параметры позволяют проявить максимальный потенциал сельскохозяйственных культур. Однако, как показывают исследования, не в каждом хозяйстве почвы достигают оптимальных параметров. И основной задачей специалистов является достичь максимальных почвенных параметров для каждого конкретного региона.

Система No-Till позволяет прийти к естественному плодородию, к тому «золотому стандарту», характерному для региона, однако важно понимать, что переход займет минимум 4-6 лет, а это достаточно длительный срок. Для ускорения процесса восстановления плодородия почв следует, прежде всего, делать акцент на почвопокровных культурах. 

Как правило, промежуточные культуры выращиваются в севооборотах в тот момент, когда есть какой-то свободный промежуток времени между уборкой одной культуры и посевом следующей. И этот временной промежуток не должен быть маленьким. Если этот период времени в районе одного месяца, высевать почвопокровные культуры нет никакого смысла, так как в разных регионах они могут по-разному себя повести и агроном может не получить растительную массу. Однако, если в той же южной зоне после уборки пшеницы или ячменя до посева следующей культуры (как правило, это яровая культура) имеется промежуток времени около 9 месяцев, из которых всего 3 месяца зимы и зима в условиях Крыма не всегда предполагает остановку вегетации на все три месяца, имеется как минимум полгода времени с положительными температурами, когда можно получить еще какую-то определенную вегетативную массу, т.е. вырастить культуры.

Как отметила Ольга Томашова, культуры можно выращивать на зерно. К примеру, в ходе предварительных испытаний в течение нескольких лет специалисты выполняли такие посевы. И ежегодно в условиях Крыма на южных черноземах при количестве осадков (среднемноголетние) 500 мм получали около 4 ц/га гречихи и стабильно 7 ц/га проса.

Почву можно по праву назвать живым организмом, основным местом «жительства» для бактерий, грибов, нематод. Как все углеродные формы жизни они требуют «пищи». И эта «пища» может поступать только благодаря растениям и процессу фотосинтеза, в результате накопления углерода в корневой и листовой части растения. Причем от 20 до 40% жидкого углерода растения отдают в те организмы, которые заселяются на прикорневой части этих растений. В 5 мм слое вокруг корня происходит симбиотический процесс между микроорганизмами и корнями растений. Активность почвенных организмов полностью подчинена сезонным циклам. Главным фактором, влияющим на популяцию и уровень этой почвенной активности микроорганизмов, является доступность питания.

Ольга Томашова со своими коллегами в опытах определила, что есть растения, нейтрально влияющие на активность микроорганизмов, а есть растения, к примеру, вика в чистом виде, вика с другими культурами, овес, отличающиеся очень активной средой. Они питают почвенные микроорганизмы и способствуют их развитию. 

На живых корнях отчетливо прослеживается наличие микоризы. При этом важно понимать, что микоризы находятся на корнях только определенных растений. 

Два года подряд ученые проводили закладку демонстрационных опытов, когда совместно с семенами в почву вносилась микориза. 

• 2019 год: споры микоризы добавляли в мокрый песок, рассыпая его и смешивая с семенами почвопокровных культур. 
• 2020 год: был заложен аналогичный опыт, только микоризы были гранулированными и вносились совместно с семенами.

Исследования показали, что в почвах южных регионов есть естественные «аборигенные» штаммы микориз, которые самостоятельно, без стороннего участия человека, размножаются и расселяются на корнях растений.

Специалисты определили три группы культур, которые по разному реагировали на внесение микоризы.

В первую группу вошли культуры, которые не нуждались в дополнительной «подкормке» микоризными грибами. К этим культурам эксперты отнесли горох, вику, лен, кукурузу, люцерну и клевер. Как показали опыты, данные культуры прекрасно использовали микоризные грибы, находящиеся в почве. За счет заселения их дополнительно искусственно выращенными спорами микоризы было отмечено снижение образования арбускул и везикул.

Ко второй группе отнесли овес, рожь, тритикале, пшеницу, подсолнечник, у которых была отмечена хорошая ответная реакция на дополнительное их обогащение (инокуляцию) микоризными грибами. Т.е. эти культуры сами по себе не образовывали микоризу, но при искусственном ее внесении отмечалось хорошее развитие грибов, их активное размножение и усиление процесса микоризации на растениях.

В третью группу вошли все крестоцветные (рапс, редька, горчица, дайкон, гречиха). На этих культурах никакие виды микориз обнаружены не были. Это касается как делянок, где микоризы вносились искусственно, так и делянок, где микориза искусственно не применялась, но при этом и «аборигенные» микоризы обнаружены не были.

Структура почвы

Изучение структуры почвы показало особое значение наличия в ней живых корней. Для каждой культуры, формирующей живые корни, свойственны свои параметры, и наиболее оптимально этим параметрам отвечает фацелия, у которой имеются хорошо развитые корневые образования.

Хорошо формируют корневую систему горох и другие бобовые. Неплохо структурирует почву кукуруза. По словам спикера, наиболее структурная почва наблюдается именно в результате выращивания смеси культур. По наблюдениям отчетливо прослеживается соответствие всех параметров плодородной почве.

Строение почвы: плотность, пористость, влага

При наличии чрезмерного уплотнения почвы, особенно в верхних ее слоях, в высевании почвопокровных культур следует обращать внимание на злаковые культуры семейства мятликовые — за счет своей корневой системы растения разуплотняют верхние слои почвы.

Если требуется разуплотнить плужную подошву, необходимо обращать внимание на культуры со стержневой корневой системой. И здесь наибольшие преимущества имеют крестоцветные (рапс, редька, дайкон).

На основании многолетних исследований удалось сделать следующие выводы, касающиеся использования и сохранения почвенной влаги:

• на участках, где не выращивались почвопокровные культуры, но осталась стерня (такая методика используется в системе No-Till), определенное количество влаги перед посевом последующих культур сохранялось;
• в делянках, где выращивались почвопокровные культуры (вика либо смесь с викой), отмечалось накопление влаги и снижение ее потребления растениями;
• на других участках почвопокровных культур влаги оставалось столько же, сколько на делянках без посева почвопокровных культур. Т.е. если на поле без почвопокровных культур эта влага просто испарялась в результате естественного и постоянного процесса испарения, то там, где росли почвопокровные культуры влаги оставалось столько же. Однако, сохранившаяся влага однозначно использовалась для создания биомассы, органического вещества, которое удалось накопить именно в качестве растительных остатков.

Эксперты отметили одну важную особенность по выращиванию таких культур как крестоцветные, особенно рапс и редька масличная. Это именно те культуры, особенно при высевании в монокультуре, которые выносили на поверхность почвенную влагу в 2 раза больше, если бы это поле было без почвопокровных культур.

Пыльные бури — явление повсеместное для многих российских регионов. При выращивании покровных культур удается предотвратить вымывание почвы и ее разрушение.

Особенно отчетливо это видно после выпадения осадков, когда на поле с почвопокровными культурами не прослеживается поверхностный сток воды. Тоже самое касается и ветров — почвопокровные культуры эффективно защищают поля от ветровой эрозии.

На графике отмечено появление всходов падалицы ячменя после уборки и возделывания на этих полях почвопокровных культур. Примерно такая же картина и с другими сорняками. Ячмень — более «агрессивная» культура по сравнению с пшеницей. Поэтому отмечается более быстрое и интенсивное развитие падалицы ячменя, чем падалицы пшеницы. Ольга Томашова отметила, что чем больше компонентов почвопокровных культур будет использоваться для посева, тем меньше вероятности получения всходов даже у такого агрессивного растения как падалица.

Почвопокровные культуры позволяют ввести в севооборот те культуры, которые основными коммерческими культурами не предусмотрены. Зачем это нужно? Каждому виду растений соответствует определенный штамм микроорганизмов. При ограничении количества культур в севообороте (до 4-6 культур), отсутствует тот необходимый для полноценного разнообразия биоты баланс в почве. Поэтому очень важно насыщать севообороты другими культурами. И сделать это можно именно за счет покровных культур, введя в эти смеси как культуры с мочковатой корневой системой, так и со стержневой.

Почвопокровные культуры «работают» над наполнением почвы органическими веществами. На участках с викой в зависимости от того, какая масса корней формируется, согласно проведенным лабораторным исследованиям, при урожайности 37 ц/га удалось получить:

• азота на уровне 18 кг/га;
• фосфора — 8,5 кг/га;
• калия — 23,7 кг/га.

При выращивании редьки и урожайности ее около 50 ц/га, было получено:

• азота — около 10 кг/га;
• фосфора — 7 кг/га;
• калия — 28 кг/га.

Выращивание двухкомпонентной смеси редька+овес продемонстрировало следующие показатели:

• азот — 30 кг/га;
• фосфор — 4 кг/га;
• калий — 16 кг/га.

При этом содержание в общей массе углерода на 1 га составило 3,5 т.

Многокомпонентные смеси — 122 ц/га зеленой массы показали следующий результат:

• азот — 43 кг/га;
• фосфор — 12 кг/га;
• калий — 52 кг/га.

Если в многокомпонентную смесь входят преимущественно злаковые культуры (к примеру, просо и суданская трава), при 180 ц/га урожайности зеленой массы, получается:

• азот — 59 кг/га;
• фосфор — 16 кг/га;
• калий — 68 кг/га.

С помощью почвопокровных культур можно аккумулировать на своих полях от 50 до 143 кг/га азота, фосфора и калия в сумме. 

Основное преимущество и положительные моменты, связанные с почвопокровными культурами и их влиянием на почву, на сельхозкультуры — это показатель экономической эффективности.

Кукуруза

Трехкомпонентная смесь продемонстрировала прибавку урожая на кукурузе 0,5 ц/га, в смеси из 5-8 культур дали прибавку урожая до 7 ц/га. Отмечена положительная реакция кукурузы на почвопокровные культуры.

Озимая пшеница 

Высевалась через год после почвопокровных культур, в качестве фонового посева использовался горох и уже после него через год проводили сев озимой пшеницы. Ученые отметили разную реакцию пшеницы после разных почвопокровных культур.

После овса с викой прибавка составила 0,5 ц/га, за счет различных смесей удалось получить разную прибавку урожайности озимой пшеницы от 0,9 до 2,5 ц/га.

Прежде чем приступать к выращиванию покровных культур в моно или смесях следует провести детальный анализ. Первое и основное, на что следует обращать внимание — это количество выпадающих осадков в течение месяца. По данным ученых, достаточно выпадения от 30 до 80 мм осадков для полноценной вегетации растений и их развития. Очень многое зависит от интенсивности выпадающих осадков: одно дело, если выпадет 30 мм в течение нескольких месяцев и совсем другое — если такое количество выпадет в течение одной-двух недель. Именно при таком «сценарии» можно получить всходы почвопокровных культур. И немаловажное значение имеет именно выращивание смесей — от монопосевов желательно уходить, чтобы получить достойный результат и повысить плодородие почвы.