Бесспорно, технология нулевой почвообработки – лучшее решение для повышения плодородия сельхозугодий. Однако и другими приемами можно содействовать гумусообразованию. Наш эксперт делится некоторыми рекомендациями.
Почвенное плодородие
В разговорах о климатических изменениях сегодня не обходится без упоминания вклада сельхозпроизводства в эмиссию парниковых газов (НСХ 5/20, с. 48). Постоянно цитируется, что с каждой обработкой почвы в атмосферу выделяется углекислота. Но помимо вреда, причиняемого климату, двуокись углерода, покидая почвы, снижает уровень их плодородия, ведь углерод – незаменимый компонент гумуса. Именно поэтому основным элементом защиты климата все чаще называют защиту почв. Борясь за сохранение почвенного плодородия и накопление гумуса, мы делаем вклад в защиту окружающей среды.
Нулевая технология почвообработки в данном контексте является отличным инструментом. Однако не везде она может оказаться успешной и приемлемой. Есть и другие приемы для удержания и накопления углерода в почвах.
Что такое гумус?
Гумус – это органическая субстанция, образуемая в результате разложения остатков растений и почвообитающих организмов. Большая часть гумуса – это стабильный гумус. На подвижные формы гумуса – лабильный гумус – приходится от 5 до 25%, но именно лабильный гумус является основным источником питания и энергии для почвенной биоты.
На 58% гумус состоит из углерода, который интереса для растений не представляет, поскольку они в процессе фотосинтеза сами связывают углекислый газ из атмосферы и преобразуют его в сахара. Поэтому и о выносе углерода из почвы с урожаем речи не ведется.
Но есть процесс обратный: до 30% произведенных в процессе фотосинтеза сахаров растения через корневую систему отправляют в почву, снабжая таким образом почвообитающие грибы и бактерии необходимым питанием. Некоторые из этих микроорганизмов отвечают за гумусообразование. Они же трансформируют азот, фосфор и калий из органических остатков в формы, доступные для растений. Другие представители почвенной фауны участвуют в процессах разложения растительных остатков и создают гумус как таковой, замыкая круговорот углерода.
Содержание гумуса в почвах устанавливается умножением содержания в них органического углерода на коэффициент 1,72. В частности, в Германии содержание гумуса на пахотных угодьях колеблется от 2 до 4%, его доля на пастбищах и сенокосах составляет 4 – 8%. Самым высоким показателем содержания гумуса отличаются торфяные почвы – свыше 30%.
Преобладающая часть (примерно 2 / 3) органического углерода сконцентрирована в хорошо пронизанном корнями растений верхнем слое почвы (0 – 30 см). На пашне это соответствует примерно 61 т/га, на зеленых угодьях – даже 88 т/га.
Следуя курсом накопления углерода, не стоит забывать и о роли подпочвы, где углерод преобразуется намного медленнее. Поэтому велики значение и вклад растений с глубокопроникающей корневой системой и роющих представителей фауны: они способствуют удержанию углерода в почве на долгосрочную перспективу и тем содействуют и защите климата.
Зелень круглый год
Ключевой элемент бесперебойного гумусообразования – перманентное наличие растительного покрова. Период без зеленой массы на поверхности почвы должен быть как можно более коротким. Цель на данном этапе – добиться максимальной активности фотосинтеза, в процессе которого двуокись углерода преобразуется в сахара, отправляемые растениями через корни в почву. Эти сахара становятся источником энергии и питания для почвенных микроорганизмов, среди которых те же микоризные грибы (НСХ 6 / 19, с. 56), азотфиксирующие и фосфатмобилизующие бактерии – важнейшие помощники в процессах гумусообразования. Разлагаясь, корни участвуют в формировании почвенных агрегатов и тем самым стабилизируют гумус.
В промежутках до и после
Использование в качестве промежуточных посевов многовидовых травосмесей позволяет не только качественно затенять поверхность почвы, но и за счет многоярусности повышать коэффициент инсоляции. А чем больше солнечной энергии промежуточные культуры накапливают в своей наземной и подземной биомассе, тем активнее протекает разложение растительных остатков почвообитающими организмами.
Сами промежуточные культуры являются для микроорганизмов материалом легкоразлагаемым. Тем не менее, насколько быстро произойдет их распад и высвободятся необходимые для почвообитающих организмов и культурных растений питательные вещества, зависит от соотношения в почве углерода и азота (С : N). Чем меньше оно, тем активнее будет разлагаться органический материал. Для бобовых это соотношение составляет от 7:1 до 8:1, для крестоцветных чуть выше – 10:1, для злаковых трав – 12:1.
Смесь культур в промежуточных посевах к тому же хороша тем, что и корневые системы растений в составе травосмеси по своей массе, длине, направлению разрастания разные, а это способствует разрыхлению почвы и улучшает ее инфильтрационные характеристики.
Эффект бобовых
Симбиоз бобовых и ризобий позволяет фиксировать азот из атмосферы и накапливать его в клубеньках корней. Кроме того, бобовые способны «распаковывать» труднодоступный для растений фосфор и поглощать питательные вещества из нижних горизонтов еще до того, как они начнут вымываться.
Интенсивное проникновение корней растений в почву и связанное с ним ее рыхление тоже на пользу гумусообразованию. Идеальным в данном случае выглядит возделывание многолетних травосмесей на корм с бобовыми в составе.
Поставщики и потребители
В севооборотах в целях поддержания уровня плодородия почв следует выдерживать баланс между гумусорасходующими культурами, коими являются пропашные, и гумусообразующими (среди прочих – клевер луговой).
Введение консервирующих методов почвообработки и круглогодичная занятость поверхности почвы растениями способствуют, к примеру, появлению и закреплению в почве микоризных грибов вне зависимости от культуры в севообороте. Альтернативными методами хозяйствования тут могут стать: посев под покров, система вечнозеленых посевов, возделывание культур-попутчиков (например рапс и бобовые), выращивание и уборка двух и более культур в год, система посадки агролесов.
Обеспечить структуру
Работа без оборота пласта и прямой посев могут способствовать повышению содержания гумуса в верхнем пахотном слое. Мульча остается на поверхности почвы, способствуя активации почвенной жизни, а в долгосрочной перспективе – формированию качественной почвенной структуры. В свою очередь наличие стабильных почвенных агрегатов гарантирует быстрое впитывание воды и защиту от эрозии.
Заделка пожнивных остатков определяет состав микроорганизмов и влияет на такие процессы, как минерализация и иммобилизация. Интенсивная почвообработка ведет к минерализации питательных веществ, нарушает структуру почвы и микоризную сеть.
Оптимальное распределение почвенных пор гарантирует обеспечение корней и почвообитающих организмов кислородом, стимулирует прорастание корней вглубь и инфильтрацию. На переуплотненных почвах гумусообразование невозможно.
Внимание корням
В 2,3 раза выше вклад корневой массы по трансферу органического углерода в почву в сравнении с вкладом наземной биомассы. Попадание углерода в почву через корни, например, промежуточных культур будет эффективнее его поступления с заделкой соломы. Корни культурных растений ответственны за образование 30% внутрипочвенного углерода.
Возможность для хорошего развития корней растений является к тому же залогом их успешного противостояния с засухой.
Остатки – оставить
Наряду с корневой массой тем не менее важную роль в повышении почвенного плодородия играет и наземная биомасса растений – солома, растительные остатки. Они выполняют почвоукрывную функцию и создают базу для образования питательных веществ и почвенной структуры. Мульчируемый материал на поверхности служит кормом для микроорганизмов и дождевых червей. Образовывая глинисто-гумусовые комплексы, последние вносят свой вклад в наращивание доли гумуса.
В ногу со временем
Составление баланса помогает оценить изменение содержания гумуса в почвах в результате возделывания тех или иных культур, а также внесения органических удобрений. Однако такие расчеты мало говорят о реальном уровне гумуса в почвах. Именно поэтому рекомендуется каждые пять-шесть лет весной, перед началом вегетации, брать актуальные почвенные пробы.
Инструменты для быстрого анализа, например БИК-спектрометры, открывают новые возможности для установления содержания и динамики углерода в почве. На рынке появились первые девайсы, существенно облегчающие процесс взятия и анализа почвенных проб и позволяющие оценить содержание гумуса в режиме реального времени (XLab производства Stenon и Agxtend).
Есть даже приложения для смартфонов, предоставляющие возможность отслеживать изменение содержания углерода в почве во времени (CarboCheck).
Органика
Навоз с собственных ферм поставляет в почвы органическую субстанцию и основные элементы, необходимые для питания растений. Высокий уровень содержания азота в органических связях способствует накоплению микробиальной биомассы в почве, а микориза и микробы могут практически в полной мере обеспечивать растения необходимыми азотом и фосфором. С их участием недоступные для растений питательные элементы превращаются в доступные.
Внесение на поля компоста в среднем с нормой 30 т / га поставляет в почву примерно 1,2 т / га базисных активных элементов и в результате демонстрирует эффект сродни известкованию. Ионы кальция создают мостики при образовании глинисто-гумусовых комплексов, появляется рыхлая структура почвы, возрастает ее стабильность (НСХ 4 / 20, с. 48).
Многозначимый pH
Для нормальной жизнедеятельности почвенным микроорганизмам требуется нейтральная реакция среды. Кислые почвы снижают бактериальную активность и с ней почвенное плодородие. Поэтому известкование, производимое в соответствии с потребностями, способствует гумусообразованию.
Правда-неправда
На рынке растет предложение биопрепаратов, которые якобы стимулируют развитие почвенной биоты. Содержащиеся в них микоризные грибы, фосфатмобилизующие или азотфиксирующие бактерии должны способствовать росту и развитию растений, повышать плодородие.
Действительно, использование таких препаратов в рамках отдельных международных исследований позволило увеличить урожайность культур вплоть до 16%. Однако надо иметь в виду, что 85 % исследований с такими результатами проводились в тропиках и субтропиках, где почвы изначально отличаются высоким содержанием гумуса и фосфора. Применительно к типичным почвам наших широт те же биопрепараты способствовали получению прибавок урожая, которые, однако, оставались в рамках допустимых случайных отклонений. Поэтому говорить о гарантированном и научно подтвержденном факте роста урожайности тут все же не стоит.