5 верхних сантиметров почвы – это самый важный ресурс на полях. Они наиболее подвержены воздействию сил природы. Именно они управляют содержанием и доступностью влаги в почве. Именно их мы можем разрушить и потерять быстрее всего. Хорошая новость в том, что и управлять ими легче.
В течение года получаем определенное количество осадков, эта влага лимитирована. Ею необходимо научиться управлять, так как от нашего управления зависит, сколько влаги получат культуры. Можно столкнуться с целым рядом ограничений, которые не позволяют эффективно использовать эту влагу, а ведь очень важно удержать влагу на максимальное время и снизить испарение. Например, уплотнение на почве или замерзшая почва.
Почва состоит из воздуха, воды, минеральных частиц, органического вещества, гумуса, корней, организмов. Важная часть почвы – органическое вещество, которое хоть и является её маленькой составляющей в процентном соотношении, но играет значительную роль. Управлять органическим веществом непросто, но если начать это делать, то можно получить большую отдачу и самые большие дивиденды от применения этих техник.
Минеральная часть почвы состоит из следующих частиц: песок, глина, ил. Когда в почве больше песка, их относят к песчаным, больше глины – глинистым, больше ила – суглинистым. То, из чего состоит почва, соотношение частиц уже не изменить, имеем то, что имеем. Но самой важной частью почвы – углеродом – можно научиться управлять, и он будет определять, какие качества обретет почва.
Например, микоризные грибы формируют гломалины. Гломалин – это такая клейкая субстанция, вещество, которое, как клей, склеивает почвенные агрегаты. И причем этот клей водостабильный, то есть водой он не размывается. Пример: если мы собираем какую-то конструкцию без клея, она развалится. Если каждую частичку приклеим друг к другу, она, как ни тряси, останется на месте.
Как ведет себя почва при попадании и воздействии капель дождя? Капля дождя с большой скоростью (до13 метров в секунду, то есть 33 километра) в час ударяет о поверхность голой почвы, происходит микровзрыв, и он «выбивает» частички из почвы. Это происходит в том случае, если нет органического клея гломалина. Как только такой процесс начался, он будет усугубляться, будет становиться хуже, то есть почва больше и больше будет размываться.
Достаточно крупные почвенные агрегаты после воздействия дождя разбиваются, измельчаются и закрывают все пространства. Вода уже не может больше проникать в почву. Этот процесс происходит даже на песчаных почвах: наблюдается уплотнение, идет смыв с поверхности стоком воды.
Три состояния, в котором бывает влага в почве:
гидроскопическая влага, которая недоступна растениям. Она приклеена и заключается в частичках почвы, и это называется точкой увядания, когда влага уже недоступна растениям;
капиллярная влага заключена в почвенных агрегатах. Она уже условно доступна для растений, но все еще тяжело экстрагирована, то есть медленно движется по капиллярам. Если структура почвы плохая, то в случае сильных осадков будем иметь больше поверхностного стока, чем инфильтрации влаги в почве;
гравитационная влага, когда влага стекает через почвенный профиль. При достижении полной емкости почвы, при наличии хорошей структуры, получаем такой эффект, что влага с поверхности почвы имеет возможность просочиться в нижние слои.
Для того, чтобы получать хороший урожай, надо научиться управлять влагой и научиться хранить ее. Необходимо накапливать воду в почвенном профиле для последующего использования растениями. Вода перемещается в нижнюю часть профиля только после того, как почва достигнет полевой влагоемкости. Необходимо постепенно восполнять влагоудерживающую способность.
После того как дождь закончился, верхний слой почвы начинает высыхать, тогда прекращается процесс опускания влаги вниз. Необходим еще один дождь, чтобы смочить верхнюю сухую часть, чтобы влага дальше продвигалась. Верхняя часть почвы высыхает, днём, когда она нагревается, происходит испарение, влага с нижних слоёв почвы начинает подниматься вверх и постепенно исчезать.
Ситуацию, казалось бы, можно исправить с помощью традиционной обработки. Например, культивированием разрушать засохший слой, перемешать влажную и сухую почву. Влага станет доступной для растений. Процесс разрушения поверхностной корки вроде дает эффект, выглядит красиво. Однако при этом влаги теряется еще больше, так как вода начинает быстрее испаряться.
Обработка почвы – это одна из переменных, находящаяся непосредственно под управлением сельхозпроизводителя. Это трудоемкая операция, прибегают к ней для того, чтобы измельчить частички почвы, сделать более доступными для растений элементы питания. Но чрезмерная обработка почвы разрушает почвенные агрегаты и снижает инфильтрацию.
Если же у нас на поверхности почвы есть растительные остатки, они, во-первых, закрывают поверхность почвы, снижают температуру испарения. Во-вторых, при дождевых осадках, при сильных ливнях они забирают на себя то давление, которое оказывают капли воды, и частички почвы остаются целыми. Растительные остатки на поверхности почвы защищают её от воздействия ветра, то есть ветровой эрозии, прямых солнечных лучей, то есть от солнечной радиации. В целом это сохраняет нашу почву.
Под растительными остатками все агрегаты остаются целыми, соответственно, влага может спокойно проникать внутрь почвы, так же как и движение воздуха может спокойно проходить. Почва, которая содержит больше углерода, больше органического вещества, не только более плодородная, а имеет более стабильные агрегаты. Значит, обладает большей влагоемкостью.
Важно иметь севооборот, наличие разных культур с разными корневыми системами. Когда высеваем смеси покровных культур, то обеспечиваем разрыв в циклах развития сорняков, насекомых и болезней. И это позволяет управлять теми удобрениями, которые вносятся, и удерживать их. То есть они циркулируют в почве за счет покровных культур, при разложении становятся доступными для следующих культур.
Фотосинтез – преобразование солнечной энергии в энергию роста. Это удивительное явление в природе и это самый важный компонент, что в принципе дает жизнь, здоровье, энергию для нас и наших животных. Процесс фотосинтеза – это химический процесс, когда берется углерод из воздуха, смешивается с кислородом, получая на выходе сахара. Сахара – это средство передачи энергии и накопления энергии. Сохранить эту энергию можно с помощью углеродистых соединений. Углерод является основным движущим элементом не только в почве, но во всём мире и для человека, и для производства. Когда мы обрабатываем свои поля, то обрываем углеродные циклы.
Процесс разложения растительных остатков почвы связан с расщеплением углеродистых соединений. Нам, людям, для энергии нужен углерод. Мы вдыхаем кислород, внутри происходит расщепление углеродистых соединений, выдыхаем углерод в виде CO2, забрав энергию. Когда мы занимаемся спортом, начинаем дышать быстрее, поглощаем больше кислорода и можем окислить больше углерода.
Самым важным компонентом развития растительной продукции является то, что находится под поверхностью почвы. Именно там живут микроорганизмы, которые выполняют массу функций. Они переводят элементы из недоступной в доступную форму, регулируют эти элементы питания.
В почве существует огромное количество сообществ разных микроорганизмов, которые живут по своим собственным законам. Они сами для себя добывают воду, углерод, пропитание, взаимодействуют друг с другом. Эти функции очень важны сами по себе, потому что они являются той основой, из чего растения уже потом добывают элементы питания.
Если мы добавляем кислород в почву, то он становится доступным для микроорганизмов. Микроорганизмы могут разложить больше углерода в почве.
Микоризные грибы – это очень полезные организмы, которые вступают в симбиоз с растениями и обмениваются: то есть в обмен на углерод, энергию, сахара отдают растениям воду и микроэлементы. Грибы очень эффективны для добывания тех элементов питания, которые растения не могут напрямую добыть из почвы. Во-первых, проникают туда, куда растениям не проникнуть. Во-вторых, они выделяют вещества более эффективно, чем растения добывают их из почвы. Также грибы разлагают растительные остатки и выделяют их в прикорневой зоне, и это даёт больше питания.
Существует несколько видов экосистем, которые поразному улавливают углерод и по-разному функционируют. Продуктивными из них являются степь и леса. Сельскохозяйственные системы менее продуктивны, и даже при переходе на ноу-тилл имеются ограничения, которые связаны с тем, что растения на почве произрастают только определенное количество времени. Это ограничивает количество углерода, который можно поглотить, количество солнечной энергии, которую можем разместить в почву.
Так называемое восстановительное сельское хозяйство – та модель, которую используют, эволюционировала, чтобы устранить все снижающие урожайность факторы, такие как сорняки, насекомые. Мы всех «убиваем» и, соответственно, нет конкуренции за элементы питания.
Когда появилась такая технология, как ноу-тил, наша система поменялась. Посмотрите, что сейчас происходит: вся почва укрыта пожнивными остатками, она больше не разрушается осадками, влага инфильтруется намного эффективнее. Корни растений, которые сейчас произрастают, в свое время отомрут, и каналы, оставленные этими корнями, останутся в этой почве уже на более длительный срок. Плюс к этому появляются черви, которые также делают каналы, и через эти каналы можно накопить намного больше влаги.
То есть всего лишь такой прием, как сохранение растительных остатков на поверхности, очень сильно изменяет поведение верхних 5 сантиметров почвы. То есть их накрыли, защитили от дождевых капель, перегрева и сильного испарения.
Существуют разные виды корневой системы: есть стержневые корни и мочковатые. Когда эти корни остаются в почве, они перегнивают и разрушаются микроорганизмами, которые строят уже более стабильные почвенные агрегаты. Если там есть грибы, делаются водостабильные агрегаты.
Подведём некий итог. Как можно исправить уплотнение почвы и улучшить инфильтрацию без обработки почвы? Во-первых, этим занимаются корни растений – пробивают каналы. Во-вторых, это делает черви и другие насекомые, которые оставляют каналы. Также грибные мицелии, которые выделяют клей, помогают склеить почвенные агрегаты и сделать их более стабильными.
Пожнивные остатки от предыдущей культуры могут быть ценным сырьем.
Если рассмотрим почвенные агрегаты, то там целый мир микроорганизмов. Отказавшись от обработки почвы, можем сохранить эти агрегаты, и с помощью углерода, привносимого в почву, улучшить почвенную структуру. Тогда можно избежать поверхностного размывания, а влаги накопить максимальное количество. Помните всегда о том, что только растения могут улучшить вашу почву.
