Подсолнечник прекрасно вызревает в засушливых условиях Южной Азии, Европы и США, потому что его корневая система может поглощать влагу из глубоких слоев почвы. Кроме того, подсолнечник поглощает из почвы больше влаги, чем зерновые культуры, например, озимая пшеница или кукуруза. У подсолнечника есть и другие агрономические преимущества, так, он помогает в борьбе с вредителями. Поскольку подсолнечник – широколистное растение, он действует как защитный барьер для выращиваемых рядом зерновых колосовых культур. Кроме того, его жизненный цикл отличается от цикла развития хлебных злаков, что способствует сдерживанию роста сорняков.
В США, в засушливых регионах американских степей производители выращивают подсолнечник с конца 1990-х гг. Как уже говорилось, подсолнечник – высокорентабельная культура, но при всей своей рентабельности существует ряд факторов, сдерживающих дальнейший рост его производства. Один из этих факторов – рекордно высокая потребность в органических и минеральных удобрениях. Подсолнечник буквально высасывает все соки из почвы, делая ее неудобной для будущих посевов. На прежнем месте его можно сеять только через 7-8 лет, многолетнее использование этой культуры, особенно в хозяйствах с несбалансированной системой севооборотов, ведет к неизбежному снижению плодородия почв.
Уже после нескольких лет его выращивания американские фермеры столкнулись с пагубными последствиями, в частности с негативным воздействием на плодородие почвы. С тех пор, как степь была превращена в пахотные земли, утрачено 60% органического вещества, которое почва содержала до начала ее сельскохозяйственного использования.
В частности, за последние 9 лет выращивания подсолнечника в севообороте с чередованием культур озимая пшеница – подсолнечник – пар общий объем органического углерода в почве снизился на 17%, а стабильность почвенных агрегатов – на 36% в сравнении с севооборотом озимая пшеница – кукуруза – пар.
В связи с этим вполне понятен и основной вопрос, который беспокоит сегодня многих фермеров: возможно ли без вреда для почвы выращивать подсолнечник чаще и что нужно для этого сделать?
Американские ученые и практики в течение десятилетий вели исследования в различных регионах страны и пришли к выводу – такое возможно, если выращивать подсолнечник по технологии прямого посева в севооборотах с более длинной ротацией (пяти- или шестилетние севообороты), в которых подсолнечник возвращается на прежнее поле через 5-6 лет. Такие севообороты включают в себя зерновые культуры, дающие большое количество пожнивных остатков (например, озимую пшеницу и кукурузу). В результате таких изменений производители США выращивают подсолнечник, не нанося ущерба здоровью и плодородию почвы. Расскажем о тех выводах, к которым пришли американские практики подробнее.
Как известно, со временем урожайность озимой пшеницы в севообороте озимая пшеница – подсолнечник – пар снижается.
Более того, если подсолнечник высевать раз в два-три года, то его урожайность и количество пожнивных остатков уменьшаются из-за роста болезней и численности насекомых-вредителей. Из-за негативного влияния подсолнечника на почву производство этой культуры в США переместилось в регионы с более высокой нормой выпадения осадков (свыше 500 мм в год), чтобы на следующий год после выращивания подсолнечника можно было бы эффективно выращивать другие культуры.
Поэтому в США была проведена серия долгосрочных исследований, призванных разобраться, почему в севооборотах с участием подсолнечника снижается урожайность зерновых.
Многолетнее исследование было начато в Акроне, штат Колорадо в 1990 году. В ходе исследования сравнивались 16 севооборотов, в схемы чередования были включены озимые и яровые зерновые культуры. Рассматривались три варианта севооборотов: подсолнечник – просо обыкновенное; озимая пшеница – подсолнечник – пар; озимая пшеница – кукуруза – подсолнечник – пар. Культуры выращивались по технологии прямого посева. Кроме ряда агрономических показателей развития каждой культуры с помощью влагомера определяли содержание влаги в почве на глубине до 2 м.
Данное исследование проводилось в полупустынной степи США, где среднегодовая норма осадков составляет 416 мм, а объем испарений за период с 1 апреля до 1 ноября варьирует от 1500 до 1650 мм (такие климатические условия примерно соответствуют климату степей России и Юга Украины). После нескольких лет исследований были получены данные (урожайность культур, объем использованной воды и влажность почвы при различных севооборотах), которые позволили объяснить негативное воздействие подсолнечника на плодородие почвы.
Урожайность культур после подсолнечника падает
Первое, на что обратили внимание ученые в Колорадском исследовании севооборотов, – это то, что урожай зерновых, размещаемых после подсолнечника, часто оказывался ниже ожидаемого. Например, просо давало урожай на 35–50% меньше, чем при размещении его после кукурузы или озимой пшеницы. Более того, подсолнечник в севообороте приводил к снижению урожая озимой пшеницы на 20–35% даже в том случае, когда оставался пар, например в севообороте озимая пшеница – подсолнечник – пар.
Изначально американские исследователи исходили из того, что урожайность культур, которые размещаются в севообороте после подсолнечника, снижается из-за уменьшения влажности почвы. Подсолнечник после уборки урожая оставляет на поверхности почвы мало растительных остатков, что обуславливает меньшее накопление влаги в почве, ведь эффективность влагонакопления при «нуле» напрямую зависит от количества оставшихся на поверхности почвы пожнивных остатков.
Ученые исследовали уровень влажности почвы перед посевом проса или озимой пшеницы после различных предшественников. Как и ожидалось, когда просо размещалось после подсолнечника, количество влаги в почве на момент сева проса оказалось на 40 мм меньше, чем когда оно следовало после озимой пшеницы; разница составляла 30%.
Однако в севообороте с озимой пшеницей проявилась довольно любопытная тенденция. Содержание влаги в почве в севообороте озимая пшеница – подсолнечник – пар было более чем в два раза ниже, чем в севообороте озимая пшеница – пар или озимая пшеница – кукуруза – пар. Это усредненные данные исследования севооборотов за три года.
— Нас сбила с толку такая большая разница в запасах влаги между севооборотами пшеница – подсолнечник – пар и пшеница – кукуруза – пар, поскольку мы считали, что за время пара накопление влаги сведет к минимуму разницу между севооборотами, — отмечает Рэнди Андерсон, агроном-исследователя из Сельскохозяйственного исследовательского центра (Брукингс, Южная Дакота). — В севообороте озимая пшеница – кукуруза – подсолнечник – пар содержание влаги было выше, чем в севообороте пшеница – подсолнечник – пар. Этот факт мы приписали тому, что пожнивные остатки зерновых остаются на поверхности почвы и повышают накопление и сохранение осадков в почве во время пара. Однако в севообороте озимая пшеница – кукуруза – подсолнечник – пар почвенная влага все же была на 25–30% ниже, чем в севообороте пшеница – кукуруза – пар или пшеница – пар.
Производители могут минимизировать разницу между севооборотами в запасах почвенной влаги с помощью стеблестоя подсолнечника.
Если при уборке подсолнечника сохранять высокие стебли, предварительно увеличив плотность стеблей на участке за счет более высокой нормы высева, то можно улучшить снегозадержание и накопление влаги в почве. Однако недостаток этого подхода в том, что в годы с малым количеством снега пополнение почвенной влаги может оказаться очень слабым.
Анализируя урожайность культур в севооборотах озимая пшеница – подсолнечник – пар (Пш-Пс-П) и озимая пшеница – кукуруза – пар (Пш-К-П), исследователи заметили угрожающую тенденцию: урожаи озимой пшеницы в севообороте с подсолнечником снижаются по сравнению с севооборотом, где его заменяет кукуруза.
Так, например, на четвертом году исследований урожай озимой пшеницы в севообороте Пш-Пс-П оказался на 20% ниже, чем в севообороте Пш-К-П. К девятому же году урожай озимой пшеницы в севообороте с подсолнечником был уже на 50% ниже, чем в севообороте с кукурузой. Урожайность озимой пшеницы в севообороте с подсолнечником постепенно снижалась.
— Нас интересовало, влияет ли подсолнечник в севообороте на плодородие почвы, поскольку снижение урожая озимой пшеницы могло быть следствием проблем с вредителями или недостатков технологии выращивания, — продолжает Рэнди Андерсон. — Поэтому на девятом году исследования мы определили содержание органического углерода в поверхностном слое почвы 0-5 см. Количество углерода в почве в севообороте Пш-К-П составляло 5,8 мг/га, что на 17% больше чем в севообороте Пш-Пс-П, где этот показатель был равен 4,8 мг/га.
Исследователь объясняет такое снижение количества углерода низким уровнем пожнивных остатков после подсолнечника. Перед севом озимой пшеницы в севообороте Пш-К-П растительных остатков в поверхностном слое почвы было 4010 кг/га против 460 кг/га растительных остатков в севообороте Пш-Пс-П. Даже когда в севооборот были включены озимая пшеница и кукуруза, дающие большое количество пожнивных остатков (севооборот пшеница – кукуруза – подсолнечник – пар, Пш-К-Пс-П), объем поверхностной биомассы все равно оставался на 75% ниже, чем в севообороте Пш-К-П. Такое уменьшение растительных остатков в поверхностном слое почвы привело к тому, что органического углерода в почве в севообороте с подсолнечником Пш-К-Пс-П оказалось на 7% меньше, чем в севообороте с просом: пшеница – кукуруза – просо – пар (Пш-К-Пр-П).
Еще большую озабоченность вызывал тот факт, что количество покрывающих почву растительных остатков, критически необходимых для минимизации ветровой эрозии, различается в разных севооборотах почти в три раза. Степень покрытия почвы растительными остатками при посеве озимой пшеницы в севообороте Пш-Пс-П составляла только 23%, а в севообороте Пш-К-П достигала 74%. Даже в севообороте Пш-К-Пс-П покрытие почвы растительными остатками было на 25% меньше, чем в севообороте с кукурузой и просом – Пш-К-Пр-П.
