Для анализа производственных процессов по поэтапному внедрению и освоению инновационных элементов почвосбережения и обеспечения расширенного воспроизводства почвенного плодородия разработана система мониторинга производственных процессов и почвенно-агрохимических показателей с учетом складывающихся средообразующих факторов.

Почему встал вопрос по переводу системы земледелия на «биологические рельсы»?

Если мы посмотрим на состояние плодородия наших черноземных почв 100-150 лет назад, когда наши почвы были плодородными, они содержали главный показатель плодородия – гумус – то депо плодородия, где откладывается плодородная сила земли (на уровне 12-15%). Это не так уж давно было, во времена известного геолога и почвоведа Василия Докучаева. До недавнего времени содержание гумуса составляло 3-4%, в исключительных случаях – 5%, не более того. То есть плодородная сила земли у нас снизилась где-то в 3-5 раз. Кроме того, мы теряли не просто гумус, мы теряли почвенный покров из-за того, что ежегодно тысячи тонн чернозема просто смывались в результате водной эрозии – за счет талых вод, дождей и т. д.

Еще несколько лет назад мы вывозили с полей 6-7 тонн сухого органического вещества в год в виде урожая, в виде пожнивных остатков, а оставляли две, максимум три тонны в виде корневых остатков, в лучшем случае возвращали навоз.

То есть, дефицит органического вещества составлял 2-3 тонны, плюс выгорание почвы за счет сжигания растительных остатков, катастрофичными для плодородия были, я считаю – так называемые ремонтные поля – пары – все это приводило к деградации почвенного плодородия.

Таким образом, смена агрохимической концепции земледелия на агробиологическую, учитывающую законы природы, переход к новому, разумному и бережному хозяйствованию на земле стало объективной потребностью и насущной необходимостью.

Проанализировав ситуацию, связанную с высокой рассеченностью рельефа сельхоз угодий нашей области,высокой степенью заовраженности и количества открытых оврагов, с активным их ростом в начале этого десятилетия (в рамках реализации  программы биологизации) был намечен комплекс мероприятий по их переводу в затухающую стадию.  Результатом реализации этих мероприятий стала полная ликвидация роста открытых оврагов и потенциально эрозионно-опасных мест их разрастания путем залужения ложбин и водотоков.

На сегодняшний день практически полностью все склоны в регионе свыше 50о засеяны многолетними травами, а 70о – выведены из оборота и законсервированы.

Склоновые земли от 3о до 50о используются в почвозащитных севооборотах с посевом не менее 60% многолетних трав или же на них расширяются площади системы земледелия no-till. На склонах предусмотрено размещение только культур сплошного сева (зерновые, многолетние и однолетние травы).

По сути, с учетом крутизны склонов, как одного из главных элементов и фактора учета внедряемых в хозяйствах адаптивно ландшафтных систем земледелия, на основе почвенно-эрозионного обследования проводимого в каждом хозяйстве области вся территория хозяйства подразделяется на эколого-технологические группы. Каждая из них несет на себе разную антропогенную нагрузку и соответствует определенному севообороту.

Все это позволило значительно снизить ветровую, водную и антропогенную (за счет глубокой пахоты, переуплотнения почвы тяжелой техникой и т.д.) деградацию почв и приступить к восстановлению их плодородия.

Еще в 2011 году губернатором области Е.С. Савченко была поставлена задача по изменению системы обработки почвы: «Мы должны изменить систему обработки почвы, максимально минимизировать давление на нее – стремиться к нулевой обработке почвы. И тогда на одном гектаре мы будем получать те же 6-8 тонн сухого вещества в виде урожая, тогда у нас заработает биота, тогда ее появится не 1,5-2 тонны, а 8-10 тонн на 1 гектар. Она будет перерабатывать сухое вещество, полностью обеспечивать наши культурные растения микроэлементами, питательными веществами, углекислотой.

И тогда будет полный круговорот питательных веществ с минимальным применением минеральных удобрений.

Тогда почва сама начнет бороться с сорняками и так далее. Плюс нам надо еще оставлять хороший структурный поверхностный слой в виде мульчи.

Тогда у нас и появится избыток питательных веществ в почве для живых организмов, который будет депонироваться в специальных складах почвы.

Специальный склад – это гумус, который будет не уменьшаться, а ежегодно – на сотые доли, на десятые доли процента – увеличиваться».

Нужно признать, что на сегодняшний день Россия далека от лидерства в масштабах использования технологии no-till и находится в тройке замыкающих стран – вместе с Индией и Китаем, применяющих прямой посев. Тем не менее, уже достигнутый уровень производства зерновых на душу населения нашей области позволяет позитивно оценивать результаты внедрения передовых практик в земледелии. В 2017 году по технологии прямого посева обрабатывалось около 300 тыс. га, уже разработан проект по широкомасштабному применению начиная с 2018 года почвосберегающей технологии no-till, причем применительно к каждому району области. Проведен ряд организационных мероприятий, сформирован Реестр товаропроизводителей, пересматривающих агротехнологию и готовых перейти на новую технологию, с площадью свыше 160 тыс. га. Весной этого года создан Центр компетенций по внедрению технологии нулевой обработки.

Для объективной оценки ситуации с масштабами применения нулевой обработки, были выработаны критерии внедрения технологии, так как в значительной части хозяйств области более широко применяется технология прямого посева, не абсолютизируя no-till с обязательным комплексом элементов этой технологии (табл. 1).

Основными ресурсами и объективными индикаторами реализации программы биологизации и перехода на биологическую концепцию производства сельскохо- зяйственной продукции есть:

– величины удельных площадей многолетних трав с преобладанием бобового компонента, на сегодня их у нас более 10% в структуре посевных площадей;

– сидераты в виде сидеральных паров, поукосных и пожнивных посевов сидератов (табл. 2).

Как известно, положительное многофункциональное воздействие сидеральных культур на почву и на последующие выращиваемые культуры уже не требуется доказывать, как это было всего лишь несколько лет назад.

В настоящее время планируется совершенствование технологии выращивания сидеральных культур с дифференциацией по направлениям: наряду с крестоцветными включение бобовых и других культур, обеспечивающих дренажный, мелиорирующий, фитосанитарный и другие эффекты.

За годы внедрения программы мы довели площади сидератов до 20% и отладили систему мониторинга посевов сидератов.

Начиная с 2011 года (год начала реализации программы биологизации) был внедрен мониторинг накопления сухого органического вещества, поскольку только наличие достаточного, научно-обоснованного количества сухого органического вещества (СОВ) является условием расширенного воспроизводства плодородия почвы на биологической основе.

Мониторинг этого показателя является основным элементом управления продукционным процессом в биологизированных системах земледелия.

Без создания оптимальных условий почвенной среды для жизнедеятельности выращиваемых культур (одним из которых является ее кислотность) невозможно даже вести серьезную дискуссию об эффективности задействования всех остальных факторов повышения производительности пашни и сельскохозяйственного производства в целом, так как эффективность всех остальных мероприятий снижается в разы без оптимизации кислотности почв.

За годы реализации программы биологизации (2011-2017 гг. в области произвестковано 450 тыс. га пашни, что составило почти 88% от площади кислых почв в 2011 году (511,4 тыс. га).

При этом площадь раскисления почв в 2017 году от общероссийского уровня составила 26,7%.

Снижение кислотности почв сыграло важную роль в повышении эффективности использования и раскрытию потенциала важнейших ресурсов производства:

– органоминеральные удобрения;

– высокопродуктивные сорта;

– средства защиты растений (особенно почвенные).

Сегодня химическая мелиорация применяется уже как агроприем, направленный на корректировку и поддержание достигнутого результата.

Нельзя переоценить масштабы эффективности мелиоративных мероприятий по обеспечению наиболее оптимальных условий как для роста и развития выращиваемых культур с учетом их биологических требований, так и для активизации агробиологически ценной почвенной биоты (азотобактер, свободноживущие азотфиксаторы, ассоциативная микробиота, микориза и др.).

Учет особенностей рельефа пашни, почвенной дифференциации, производственной специализации хозяйств, а также системы обработки почв и защиты растений, технической оснащенности хозяйства, достигнутых уровней производительности гектара пашни реализовано в разрабатываемых проектах адаптивно-ландшафтных системах земледелия и охраны почв (АЛСЗ) для каждого производителя.

Проекты АЛСЗ подразумевают системный подход к освоению комплекса групп взаимосвязанных почвозащитных и природоохранных мероприятий, таких как: агротехнические, агролесомелиоративные, гидротехнические. В них входят:

– контурная организация территории;

– дифференцированное размещение севооборотов на склонах;

– агротехнические приемы регулирования стоков;

– система удобрений;

– создание водорегулирующих лесонасаждений; сплошное облесение;

– коренное и поверхностное улучшение балочных земель;

– залужение ложбин;

– консервация сельскохозяйственных угодий;

– строительство простейших гидротехнических сооружений;

– использование земель в водоохранной зоне и прибрежной полосе;

– использование биологических средств защиты растений.

В настоящее время предприятия АПК завершают разработку проектов адаптивно-ландшафтной системы земледелия, которые стали обязательным практическим руководством по пространственной организации территории и  деятельности хозяйствующего субъекта, а также эффективным инструментом контроля соответствия этой деятельности Программе биологизации.

На сегодняшний день более двух третей площади пашни области охвачены проектами АЛСЗ (986334 га, или 66% посевной площади).

С точки зрения агрохимической науки неважно, из каких источников поступило NPK – важно его количество. Однако многолетними исследованиями на основе обобщения огромного количества опытного материала доказано преимущество потребления минеральных компонентов из состава органических соединений с учетом проявления сопутствующих эффектов долговременного характера воздействия как на почву, так и на выращиваемые культуры.

Начиная с 2014 года количество NPK, внесенных на поля сельхозпроизводителей области, источником которых являются различные виды органических удобрений, превышает количество NPK из минеральных удобрений (57,3 и 42,7% соответственно).

С учетом стабилизации роста и развития животноводческой отрасли области количество органического NPK также стабилизировалось на уровне 113 кг/ га пашни при относительном варьировании уровня NPK из минеральных удобрений.

Наиболее дефицитным и одновременно динамичным по своей природе элементом в почвенных условиях центрального черноземья, в т.ч. и нашей области, является азот.

Поэтому его мониторинг является неотъемлемой частью всего комплекса мероприятий, направленных на оптимизацию питательных веществ, с целью создания почвенноагрохимических условий для реализации максимально возможного продукционного процесса и получения устойчивых урожаев.

Важнейший источник пополнения азотного фонда почвы – азотфиксация клубеньковыми бактериями, ассоциативными и свободно живущими микроорганизмами.

За годы реализации программы биологизации наметилась тенденция прироста симбиотического азота за счет фиксации атмосферного азота всеми видами симбиотических, прежде всего клубеньковых, бактерий бобовых культур.

Чтобы оценить количественную составляющую произведенного за 2017 год биологического азота, отметим, что из 116,4 тыс. тонн д. в. минеральных удобрений, закупленных сельхозпред- приятиями области в прошлом году, 67,4 тыс. тонн составили чисто азотные удобрения (аммиачная селитра – 62,4; КАС – 0,5; карбамид – 4,5 тыс. тонн), а доля биологически накопленного азота составила 56,8% от общего объема поступлений азота из химических удобрений.

Это наши скрытые резервы, которые часто не берутся в расчет, но они колоссальные – приход биологического азота составил в денежном выражении 1 млрд 542 млн 434 тыс. руб. при цене на аммиачную селитру в апреле 2017 года 13 853 руб./т).

При этом надо отметить, что при помощи высокоэффективных инокулянтов и при соблюдении регламентов обработки семян можно значительно повысить эффективность использования бобовыми культурами естественного плодородия почвы и фосфорно-калийных удобрений (из почвы: по фосфору – с 7 до 22%, по калию – с 10 до 25%;из минеральных удобрений: по фосфору и калию – до 43 и 75%, соответственно), а следовательно – и увеличить  накопление азота в почве для последующих культур.

В связи с вышесказанным, эффективность пашни, занимаемой бобовыми культурами следует оценивать не только объемом получаемой продукции, но и обеспеченное ими усиленное развитие в почве различной микробиоты, а также благотворное влияние на питание и рост последующих культур.

Основным поставщиком биологического азота в 2017 году, как и в предыдущие годы, на территории области была соя. Важнейшая для нас техническая культура за счет увеличения площадей сева с 18% в 2011 году до 40% в 2017 году и роста урожайности позволила получить 15198 тонн симбиотического азота.

В 2018 году, при площади сева этой культуры более 230 тыс. га и запланированной урожайности до 20 ц/га, накопление биологического азота может составить свыше 20 тыс. т. (20160 т) – более 40% от всего накопленного биоазота.

Вторым важнейшим источником биологического азота в питании основных для нашей области сельскохозяйственных культур служат органические удобрения, полученные от переработки отходов птицеводства и животноводства.

Общий объем внесенного азота из всех видов этой органики сопоставим с объемами накопленного в 2017 году сим- биотического азота бобовыми культурами– 43825 и 38302 тыс. тонн, соответственно.

Третий  источник биологического азота – побочная продукция и пожнивно-корневые остатки основных культур и сидераты.

Объем азота, накапливаемый в составе этой биомассы, наибольший по сравнению с двумя предыдущими (47454, 43825 и 38302 тыс. тонн, соответственно).

Но азот биомассы растительных остатков становится доступен для питания выращиваемых культур лишь после минерализации высокомолекулярных органических соединений (целлюлоза, лигнин, воск и т.д.), что происходит за период от 6 месяцев до 3 лет в зависимости от множества факторов.

Этим азотом можно управлять, также как и из предыдущих источников, изменяя величину резки соломы на мульчировщиках, применяя биопрепараты-минерализаторы соломы или внося азотные удобрения по обильной мульче из расчета 10- 15 кг азотных удобрений на 1 тонну соломы на 1 га. При этом изменение структуры посевных площадей с увеличением доли той или иной группы культур (бобовые однолетние, бобовые многолетние, ранние и поздние зерновые, пропашные корнеплоды и т.д.) одновременно увеличивает или уменьшает как поступление органического азота вместе с другими элементами питания и сухого органического вещества, так и соотношение элементов минерального питания, а также соотношение углерода и азота. Это является одним из важнейших показателей развития многих процессов расширенного почвенного плодородия.

Известно, что в основе сельскохозяйственной деятельности лежит трансформация природного цикла углерода в целях получения биомассы.

Выброс парниковых газов, прежде всего углекислого газа, и вопросы их регулирования (в т.ч. и в сельскохозяйственном производстве) в связи с общечеловеческой проблемой потепления климата приобретают все большее значение.

В письме Министерства сельского хозяйства РФ от 26 июля 2017 г. № ИЛ-19-19/9193 о разработке концепции проекта федерального закона «О государственном регулировании выбросов парниковых газов», отмечено, что основная часть выбросов парниковых газов в сфере АПК формируется за счет прямых и косвенных выбросов закиси азота и метана из почвы, а также активных процессов антропогенной деградации почвы, активизирующих выбросы углерода.

При этом Киотский протокол к Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата, принятый 11 декабря 1997 г., устанавливает ограничения на выбросы парниковых газов для развитых стран, и по большому счету, может служить действенным инструментом понуждения к почвосбережению и восстановлению почвенного плодородия, поскольку борьба с деградацией почв – важнейший способ снижения выбросов углекислого газа за счет связывания и секвестрации углерода.

В связи с этим мы считаем необходимым разработать ограничительные нормы выброса углерода при активной обработке почв в рамках ограничений Киотского протокола. На наш взгляд, для участия в международной инициативе «4 промилле» и получения соответствующих дивидентов, необходимо на федеральном уровне организовать мониторинг депонирования углерода.

Основой для обобщенных расчетов послужил ежегодный мониторинг сухого органического вещества в разрезе сельхозпредприятий и районов области. За 2017 год за счет органики, поступившей на поля сельхоз- предприятий области из всех источников, секвестировано 3,7 млн тонн углерода, или 2,8 т/га пашни.

Стабилизация производства и увеличение урожайности всех выращиваемых культур наряду с интенсификацией продукционного процесса по накоплению сухого органического вещества за счет повышения коэффициента проективного покрытия растительной массой сидератов, комбинированных посевов, высокоурожайных сортов и гибридов, др. агроприемов является главным и достаточным условием для регулирования процессов секвестрации углерода в почве. Начиная с этого года мониторинг баланса углерод содержащей биомассы и отдельно углерода является неотъемлемой частью системы мониторинга запроизводственными процессами как в растениеводстве, так и в сельскохозяйственном производстве области в целом.

Как отмечено в докладе Заведующий отделом Единого государственного реестра почвенных ресурсов ФГБНУ «Почвенный институт им. В.В. Докучаева» В.С. Столбового, переход к интенсивному производству должен сопровождаться мониторингом развития деградационных процессов почв.

– Среди последних существенную роль имеет мониторинг состояния органического вещества, которое имеет огромное значение в мероприятиях по смягчению климатических изменений, – отмечает Столбовой. – Сельскохозяйственные почвы России должны найти достойное место в национальных программах по смягчению климатических изменений и адаптации к изменениям климата.

Трансформация природного карбонового цикла (СС) в целях получения биомассы, о которой мы говорим выше, показывает жесткую соподчиненность всех природных процессов.

Динамика этого процесса проявляется цикличностью в зависимости от множества факторов. Однако основой положительной и расширенной цикличности увеличивающей секвестрацию углерода, а также создающей условия для расширенного воспроизводства почвенного плодородия, стабильного и устойчивого роста продукции сельскохозяйственного производства будет необходимое и возрастающее количество углеродсодержащей биомассы.

Миссия биологизации земледелия – выработка природоподобной системы расширенного воспроизводства почвенного плодородия в условиях возрастающей интенсификации производства. Но, надо признать, что на сегодня доминирует только потребительское отношение к почвенному плодородию и ее здоровью.

При оценке здоровья почвы главными являются две группы параметров, которые в динамике характеризуют ее ключевые биологические функции:

-био-гео-химическая трансформация углерода;

-самоочищение от полютантов и фитопатогенов.

По данным Почвенного института около 85% потерь почвенного органического вещества связано со способами использования культуры, технологией обработки, удобрениями и пр.

Остальные 15% потерь органического вещества провоцируются водной эрозией. Таким образом, агротехническая и технологическая трансформации земледелия на принципах наи- лучших доступных технологий в основных зернопроизводящих регионах Российской Федерации, изменение культуры земледелия, включая внедрение адаптивно-ландшафтных систем землепользования, применение экологически обоснованных технологий и пр. может быть использовано для повышения запасов почвенного органического вещества в почвах сельхозугодий страны.

Согласно последним прогнозам ООН, к 2050 году население мира превысит 9 млрд человек. Кроме увеличения населения будет отмечаться рост доходов и изменение диеты питания в сторону увеличение потребления мясных, молочные и морепродуктов питания.

Последние исследования показывают, что сегодняшний уровень урожайности не будет отвечать будущему спросу на продукты питания. Для удовлетворения потребности в сельскохозяйственных продуктах к 2050 году, необходимо существенное наращивание производства продовольствия в развитых странах.

Очевидно, что дальнейшая интенсификация сельскохозяйственного производства может негативно сказаться на качестве почв и окружающей среды (биоразнообразие, качество поверхностных и подземных вод), а также привести к увеличению выбросов парниковых газов.

Объективные результаты исследований ученых служат важным доказательством правильности проводимой в регионе политики руководством области по сохранению и расширенному воспроизводству почвенного плодородия, получения экологически чистых продуктов и повышения рентабельности сельскохозяйственного производства.

Представленные в данной статье производственно-экономические показатели являются объективным свидетельством определенных успехов от реализации программных мероприятий в регионе.

Все позитивные изменения в почвообразовании могут происходить без снижения, более того – с повышением устойчивости и рентабельности отрасли растениеводства.

Неслучайно, начиная с 2013 г., независимо от погодно-климатических условий урожай зерновых и зернобобовых стабильно превышает 3 млн тонн с площади пашни 1,5 млн га, а показатели урожайности основных сельскохозяйственных культур в области ежегодно занимает если не лидирующие, то одни из наиболее высоких позиций в рейтингах РФ.

#прямой посев #плодородие #почва #земледелие #техника