Плодородие почвы: 7 лет с No-Till

Плодородие почвы: 7 лет с No-Till

Проблема оскуднения и деградации полей, почвоутомлении возникла не сегодня. На Руси ее называли кратко и емко — «выпаханность». Истощение почвы, уменьшение в ней воды и питательных веществ в результате неправильного севооборота, частого возвращения на прежнее поле растений одного и того же рода резко снижают урожайность.

Ибатуллина Римма Петровна, директор, кандидат биологических наук, ООО НПИ «Биопрепараты»

Галиев Разяп Канафиевич, директор ООО «Тойма»

Галимзянов Мунир Сабирзянович, главный агроном ООО «Тойма»

Крошечкина Ирина Юрьевна, кандидат тех.наук, доцент, ООО НПИ «Биопрепараты»

¹ ООО «Биопрепараты»

² ООО «Тойма»

Республика Татарстан

Плодородие почвы как гарант урожайности

Две трети сельскохозяйственных регионов страны, в том числе и Поволжье, находятся в зоне рискованного земледелия. Устаревшие технологии и методы возделывания культур, обработки и рекультивации почв разрушают ее плодородие. В настоящее время более 60% сельхозугодий в России эродировано, что неизбежно ведет к потере урожайности, а значит к снижению рентабельности сельскохозяйственной отрасли.

Многие ученые и практики, опираясь на многолетний мировой и российский опыт, говорят о том, что реальными инструментами для обеспечения устойчивости сельхозпроизводства в жестких климатических условиях могут стать технологии сберегающего земледелия.

Современное понимание плодородия почвы профессор Санкт-Петербургского госуниверситета А.И. Попов сформулировал как взаимосвязь процесса круговорота питательных веществ в почве с симбиозом высших растений и микроорганизмов, а также взаимоотношений последних друг с другом.

Чтобы эффективно решать агротехнические задачи нужно признать, что плодородие есть следствие круговорота биофильных (элементов живых организмов) элементов в природе. Поэтому особое внимание необходимо уделять созданию условий для функционирования почвенной биоты, в особенности микроорганизмов, разрушающих органические соединения и высвобождающих элементы питания для растений. Такие условия обеспечивают сберегающее земледелие и биотехнологии. Данный принцип стал одной из основных целей Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства на 2017–2025 гг.

Плюсы No-Till

Микробные препараты — реальная альтернатива использования агрохимикатов. Они обеспечивают аналогичные функции, практически не влияя на экологическую обстановку в агроценозе, способны превращать пожнивные остатки в высокоценное органическое удобрение.

Каждая модель земледелия — это набор технологий и отдельных агротехнологических приемов. Известно несколько альтернативных систем земледелия: биодинамическое земледелие Р. Штайнера, биологические системы М. Фукуока, биологические системы земледелия А.Ховарда, органическое земледелие в современной интерпретации Международной ассоциации органического земледелия и, наконец, популярная на Западе технология нулевой обработки почвы — No-Till, которая в нашей стране набирает обороты.

No-Till — современная сложная система земледелия, при которой почву не обрабатывают, а укрывают ее поверхность специально измельченными остатками растений — мульчей. Применение данного метода требует специальной техники и соблюдения технологий. Поскольку верхний слой почвы не рыхлится, такая система земледелия предотвращает водную и ветровую эрозию почвы, а также значительно лучше сохраняет воду как главный лимитирующий фактор.

Данные технологии не разрушают, а создают условия для формирования естественной структуры почвы, способствуют оживлению всей биоты, так как исключают механическое воздействие на нее. Биологические свойства улучшаются в результате накопления на поверхности почвы растительных остатков, создается благоприятный мульчирующий слой, который способствует почвенной ирригации и терморегуляции, что очень важно в засушливых условиях. Запускается универсальный механизм круговорота питательных веществ в экологической системе «растения – почва». При этом сообщество корней и биоты обеспечивают биологическое рыхление почвы, способное заменить механическое.

Защищать, контролируя

Перед внедрением системы No-Till на поврежденных и зараженных почвах важно правильно организовать восстановительный и переходный период, который может длиться до 8 лет. Применение микробиологических препаратов сокращает его до 3–4 лет.

Однако при отсутствии контролирующих мероприятий на растительных остатках накапливаются высокопатогенные формы микроорганизмов грибной и бактериальной природы (более 75%), которые в последующем колонизируют корневую и проводящую системы развивающихся проростков, попадают в почву, переносятся тем самым на вегетационный период следующего года.

В настоящее время популярны средства защиты растений, в том числе биофунгициды. Препараты вносят в обрабатываемый материал строго по определенным общим нормам, рекомендуемым производителем. Эти нормы обычно не учитывают индивидуальные особенности состава и свойства почвы, содержание макро- и микроэлементов в возделываемых культурах. Есть случаи, когда фунгициды вносят в обрабатываемый материал в обязательном порядке, даже если этого не требуется. В процессе сберегающего земледелия необходимо обратить особое внимание на тестирование физико-химических показателей возделываемых культур и качества почвы сельхозугодий.

Опыт «Тоймы»

В Республике Татарстан около 4,6 млн га сельскохозяйственных угодий, из них 1,6 млн га эрозийно опасных.В связи с этим актуальны поиск и использование технологий, которые восстанавливают жизнь в почве, нарушенную химизацией, всевозможными механическими обработками.

Специалисты ООО «Тойма» более 8 лет назад взяли курс на ресурсосберегающее земледелие. Хозяйство расположено в северной части республики, в Кукморском муниципальном районе. Площадь пашни составляет 2 340 га. Почвенный покров выражен серыми, светло-серыми лесными и дерново-подзолистыми почвами с тяжелым суглинистым механическим составом. Здесь производят в основном зерновые и масличные культуры, занимаются семеноводством многолетних бобовых и злаковых трав.

Благодаря биологическому земледелию, а именно сочетанию основных его составляющих — правильного севооборота (многолетние травы и сидераты), сберегающих технологий обработки почвы (минимальная или No—Till), а также применения биологических методов защиты почвы и растений (биоудобрения и биофунгициды производства ООО «НПИ Биопрепараты») — данное хозяйство, имея изначально низкоплодородные почвы и засушливые условия вегетационного периода последних лет, восстановливает плодородие почвы и снижает ее утомляемость. Это позволяет стабилизировать производство как животноводческой, так и растениеводческой продукции.В июле этого года пахотные почвы под посевами ячменя имели pH (КCL) 5,7, содержание органического вещества — 3,7%, подвижного фосфора — 72 мг/кг, подвижного калия — 95 мг/кг.

Ареал применения биологических средств защиты производства ООО «НПИ Биопрепараты» в хозяйстве с каждым годом расширяется. С целью повышения активности и восстановления плодородия почвы ООО «Тойма» с 2015 г. для разложения пожнивных остатков применяет биопрепарат Уникальный Гумус+.

Для предварительной обработки семенного материала использовали стимуляторы Гуми-20, а непосредственно в день посева культур в качестве биоудобрения применяли биопрепараты на основе ассоциативно-ризосферных азотофиксирующих бактерий фунгицидно-стимулирующего действия (Флавобактерин, Мизорин, Ризоагрин) с нормой внесения 0,3 л/га. Благодаря проведенной предпосевной подготовке всхожесть семян повысилась на 5–6%, а развитие надземной и первичной корневой системы — на 20%.

В период вегетации в фазе кущения проводили опрыскивание культур биофунгицидами (Фитотрикс, Фитотонус) с нормой 2 л/га.

Результаты урожайности сельскохозяйственных культур представлены в табл. 2.

Таблица

Влияние биокомплексов на урожайность, 2011–2017 гг.

Культуры	Сорт	Биокомплекс	Дата высева	Затраты на обработку почвы ГСМ, руб./ц		Урожайность, ц/га
				No-Till	в среднем по хозяйству	No-Till	в среднем по хозяйству
Озимая пшеница	Казанская 560	Флавобактерин+ Фитотрикс	28.08–01.09.2011	–	–	21,2	19,4
Ячмень	Раушан	Ризоагрин+ Фитотрикс	01.05–04.05.2012	–	–	27,2	25,7
Яровой рапс	Ратник	Мизорин+ Фитотрикс	05.06–08.06.2013	–	–	17,8	13,4
	Ермак	Мизорин+ Фитотонус	07.05–12.05.2016	1164	1352	13,1	11,7
Ячмень	Нур	Ризоагрин+ Фитотонус	02.05–07.05.2015	381	494	38,6	35,0
			29.04–04.05.2017	287	389	41,7	41,2
Яровая пшеница	Экада 66	Мизорин+ Фитотрикс	23.05–28.05.2014	326	3901	28,0	28,0

Полученные результаты наглядно демонстрируют превосходство нулевой технологии обработки почвы, при которой затраты на приобретение биопрепаратов ниже, а урожайность всех тестируемых культур выше (см. табл.).

Микрофлора почвы

Плодородие почвы зависит не только от количественных и качественных показателей содержания гумуса и комплекса питательных веществ, определяющих ее питательный режим, но и от микробиологической и ферментативной активности почвы.

Комплексное применение биопрепаратов и биофунгицидов снижает патогенную микрофлору почвы, развивает микробиологические процессы в компосте.

Известно, что на степень зрелости и готовности компоста указывает такой показатель как численность основных физиологических агрономически ценных групп аэробных гетеротрофных микроорганизмов.

В 2017 г. изучению данного вопроса было уделено особое внимание. При использовании метода предельных разведений установлена численность почвенных микроорганизмов на ячменном поле, обработанном препаратами Ризоагрин и Фитотонус при применении технологии сберегающего земледелия в ООО «Тойма» (июль 2017 г.): аммонификаторы — 1,0·10¹⁰ КОЕ/г, азотфиксаторы — 8,8·10⁸, денитрификаторы — 8,0·10⁷, бактерии, использующие минеральные формы азота, — 1,7·10⁷, фосфатмобилизирующие денитрификаторы — 6,1·10⁷ КОЕ/г.

Распределение микроорганизмов в почве по вертикальному разрезу неравномерно. Меньше всего их содержится в поверхностном слое, толщиной несколько милиметров, так как здесь они подвергаются неблагоприятному воздействию солнечного света. Наибольшее количество микробов (до 1 млн в 1 мм³) находится на глубине 5–15 см. С увеличением глубины количество микробов уменьшается. В слое 1,5–6,0 м встречаются единичные микроорганизмы. По мере углубления в почву существенно меняется характер почвенной микрофлоры и происходит перегруппировка видового состава.

В тестируемых почвах выявлено много аммонифицирующих микроорганизмов, участвующих в разложении белков и других азотсодержащих соединений в почве, при котором азот высвобождается в виде аммиака. Наиболее глубокий распад белка с образованием безазотистых и азотистых соединений идет при участии спорообразующих бактерий рода Bacillus (например Bacillus subtilis, Bacillus mycoides), Clostridium (Clostridium perfringens, Clostridium tetani, Clostridium histolyticum) и семейства Enterobacteriaceae (например Proteus, Escherichia).

Обнаружено большое количество клубеньковых бактерий, способных усваивать атмосферный азот и снабжать им растение, обогащая тем самым минеральный состав растительных тканей. Наиболее важными представителями свободноживущих азотфиксирующих бактерий являются Azotobacter, связывающие за год несколько десятков килограммов азота на 1 га почвы. Свободноживущие азотфиксирующие бактерии относятся как к анаэробным, так и к аэробным организмам.

Денитрификаторы восстанавливают нитрит до газообразного азота. Численность этой группы микроорганизмов в исследуемых почвах достаточно вылика. Способностью диссимиляторной денитрификации обладают только специфические факультативно-анаэробные бактерии. В почве преобладают роды денитрификаторов Pseudomonas, Achromobacter, Nitrobacter. Помимо отмеченных мезофильных микроорганизмов денитрификацию могут вызывать и термофильные бактерии, развивающиеся при температуре 55–65°С. Это спорообразующие бактерии из рода Bacillus.

Бактерии, использующие минеральные формы азота, а также фосфатмобилизующие микроорганизмы, способные извлекать фосфор из его водонерастворимых соединений и трансформировать в растение (из рода рода Bacillus и Enterobacter), присутствуют в большом количестве.

Грибы и почвенная усталость

Количественное соотношение групп микромицетов (8·10⁴ КОЕ/г) и актиномицетов (6·10⁵ ) было подсчитано на седьмые сутки культивирования в июле этого года.

Исследование показало наличие условно-патогенных форм грибной микрофлоры. Выявлена незначительная численность бактерий рода Verticillium (10%) и группы, отвечающей за почвоутомление — Aspergillus (10%). Это позволяет говорить о незначительной утомляемости пахотного слоя почвы. Причем в образцах обнаружен сильный антагонист большинства фитопатогенных микроорганизмов — Trichoderma (80%). Присутствуя в почвенной микрофлоре, он оказывает комплексное положительное действие на рост и развитие растений, улучшает показатели почвы вследствие подавления около 60 видов почвенных патогенов, вызывающих заболевания культурных растений.

По прошествии 7 суток чашка, на которой выявлен данный антагонист, была проанализирована повторно. Наблюдалось активное подавление развития почвоутомляющих видов грибов — сапрофитом антагонистом Trichoderma.

Актиномицетам принадлежит важная роль в процессе разложения органических веществ, некоторые актиномицеты вырабатывают антибиотики, при этом являясь активными антагонистами фитопатогенных грибов и бактерий.

Итоги за 7 лет

Таким образом, поставленные хозяйством ООО «Тойма» 7 лет назад задачи по восстановлению плодородия почвы сельхозугодий естественным путем, то есть с помощью технологии сберегающего земледелия, успешно реализуются. Применение технологии No—Till имеет ряд преимуществ:

— удержание ценной влаги в почве;

— снижение ветровой и водной эрозии;

— уменьшение механического уплотнения почвы, лучшее развитие корневой системы, развитие ирригации;

— улучшение структуры почвы;

— снижение расходов на заработную плату, затрат на обработку почвы и, как следствие, себестоимости продукции.

Накопленный в результате внедрения нулевой технологии обработки почвы в сочетании с биологическими методами защиты растений. Микробиологические препараты необходимо максимально использовать, чтобы раскрыть потенциал сельхозкультур и снять напряженность почвы. Очевидно, что сберегающее земледелие позволяет добиться не только агрономической и экологической эффективности, но и экономической.

Выносы

Более 60% сельхозугодий в России эродировано, что неизбежно ведет к потере урожайности.

Микробные препараты — реальная альтернатива использования агрохимикатов.

Наибольшее количество микробов находится на глубине 5–15 см.

В образцах обнаружен сильный антагонист большинства фитопатогенных микроорганизмов — Trichoderma (80%).