Почвы, особенно вовлеченные в пахотное использование, являются основным ресурсом АгрЭС.
Плодородие почвы – это ее способность удовлетворять потребность растений в воде и элементах минерального питания. Плодородие почв определяет первичную биологическую продукцию экосистемы (для АгрЭС – урожай).
Плодородие почвы зависит от природного потенциала и комплекса антропогенных воздействий на АгрЭС: системы обработки почвы, севооборота, системы удобрений и др.
Поддержание (воспроизводство) плодородия почв – одна из главных задач сельского хозяйства, причем, она может быть решена за счет мобилизации естественного плодородия без применения высоких доз минеральных удобрений и полива.
Рассмотрим основные факторы, которые разрушают и восстанавливают плодородие почвы (рис. 16).
Эрозия почвы. Под эрозией понимается смывание или сдувание с почвы ее верхнего наиболее ценного и богатого органическими веществами и элементами минерального питания мелкоземистого слоя. Это главный фактор разрушения плодородия почв. На эродированных почвах, по сравнению с почвой, которая не затронута процессом разрушения, урожай снижается на 25-75%.
В РБ около 60% пахотных земель в разной степени поражены эрозией. Кроме плоскостной эрозии (смыв или сдувание мелкозема с поверхности), возможна еще так называемая линейная эрозия, при которой образуются овраги.
Прекращение эрозии – первое условие экологически ориентированного использования почв. При этом возможны два варианта улучшения ситуации.
Первый вариант используется при обработке тех почв, которые еще сравнительно слабо нарушены эрозией. Применяются специальные почвозащитные технологии обработки почвы – рассматриваемая ниже безотвальная обработка (в этом случае поверхность почвы защищена пожнивными остатками), вспашка поперек склона, создание валов, борозд, лунок и других “ловушек” для стекающей по склону воды. Возможно даже террасирование склонов, хотя в этом случае на террасах чаще создают сады или леса. На эрозионноопасных почвах выращиваются только культуры сплошного сева – многолетние травы и зерновые, которые своими корневыми системами скрепляют почву, и не возделываются пропашные.
Второй вариант используется в случаях, если почвы уже сильно нарушены эрозией. Их выводят из пахотного использования, засевают травами или превращают в залежь, т.е. дают им возможность самозацелиниться. Дерн многолетних трав полностью защищает поверхность почвы от эрозии, восстанавливает гумус и физическую структуру почвы.
Для прекращения оврагообразовательного процесса овраги закрепляют посадками леса и проводят специальные земляные работы по перехвату разрушающего почву надземного стока и превращения его в подземный, который питает родники. Большие достижения по закреплению лесопосадками оврагов и крутосклонов, где также свирепствовала эрозия, – у заслуженного лесовода РБ Юрия Федоровича Косоурова. Он “укротил” более 200 оврагов!
Обработка почвы. Включает различные операции, которые предшествуют севу (зяблевая и основная обработка) и сопровождают рост растений (рыхление, культивация). Основная обработка почвы проводится либо плугом с оборотом пласта (отвальная обработка), либо безотвальными рыхлителями различной конструкции (безотвальная обработка).
Безотвальная обработка почвы – влагосберегающая, поэтому она тем выгоднее, чем меньше влаги в почве. Она особенно эффективна в степной зоне, где используется также нулевая обработка – посев зерна непосредственно в стерню.
В условиях хорошей обеспеченности влагой и риска массового развития сорных растений преимуществ у безотвальной обработки почвы меньше. В северных районах РБ с серыми лесными почвами лучший результат получается при чередовании отвальной и безотвальной обработки.
Для уменьшения уплотнения почвы сельскохозяйственной техникой применяются широкопрофильные шины, а для уменьшения числа проходов – широкозахватные комплексные агрегаты, которые одновременно выполняют несколько операций (рыхление, сев, внесение удобрений, почвенных гербицидов и т.д.). В некоторых случаях применяют технологическую колею: техника многократно проходит по полю по одной колее, уплотняя под ней почву, но не влияет отрицательно на остальную часть поля.
Система удобрений. Для восстановления баланса элементов минерального питания и органического вещества в пахотных почвах используется комплекс агроприемов: внесение минеральных и органических удобрений, усиление процессов биологической азотфиксации.
При внесении минеральных удобрений всегда есть риск загрязнения окружающей среды за счет их смыва с полей. Чтобы уменьшить негативные последствия, удобрения вносят невысокими дозами (до 200 кг/га действующего вещества), порционно (несколько раз), в растворах, “строчным” способом с заделкой в почву.
Органические удобрения экологически менее опасны, чем минеральные. Основная их форма – навоз. В качестве источника органического вещества могут также использоваться сапропель, торф, солома, сидераты.
Наибольшую ценность представляет подстилочный навоз, который перемешан с соломой, что ускоряет его перегнивание и переход в состояние, в котором его можно вносить на поля. Однако в крупных хозяйствах, и в особенности на скотооткормочных комплексах, накапливается бесподстилочный навоз, образующийся в результате гидросмыва фекалий животных. Этот навоз в неподготовленном состоянии нельзя вносить на поля, так как он токсичен и убивает микрофлору почвы. Для подготовки бесподстилочного навоза к внесению его предварительно компостируют, смешав с соломой, или подвергают обработке в метантенках для получения биогаза. Наибольшей токсичностью обладает навоз свинооткормочных комплексов.
На поля РБ, в зависимости от типа почвы, необходимо вносить от 5 до 9 т/га навоза в год. Однако в последние годы из-за возросших цен на горючее на преобладающую часть полей вносится не более 1 т/га.
Сидераты – это культуры, биомасса которых запахивается в почву в качестве зеленого удобрения. Сидерация является самым экологичным и одним из наиболее эффективных способов восстановления плодородия почвы и поддержания в ней баланса питательных элементов и органических веществ. Сидеральные растения за счет густого полога подавляют сорняки, а их глубокая корневая система способна “поднимать” элементы питания в пахотный слой из более глубоких горизонтов почвы. При включении сидератов в состав сеовооборота экономится энергия, так как отпадает необходимость в транспортировке органического удобрения на поле.
Лучшим способом использования сидератов является отведение для них особого поля в севообороте (т.н. сидеральный пар). Этот способ дает наибольшее количество зеленой массы, но экономически невыгоден. Поэтому в настоящее время отдельных полей под сидераты, как правило, не отводят. Их возделывают как промежуточные культуры, т.е. “встраивают” в севооборот за счет уплотнения (высевают до или после основной культуры). К сожалению, в РБ сидераты используются только в опытах ученых, в широкую практику они пока не вошли.
Для усиления биологической азотфиксации возделывают бобовые растения, с которыми симбиотически связаны бактерии-азотфиксаторы. В умеренной полосе поле клевера или люцерны способно накопить за вегетационный сезон 200-400 кг/га азота, что полностью покрывает потребности в нем даже при интенсивном растениеводстве.
Биологическая азотфиксация позволяет экономить энергию, затрачиваемую на производство азотных удобрений. Кроме того, биологический азот переходит в подвижные формы постепенно и потому меньше, чем минеральные удобрения, загрязняет среду.
