Итак, теперь мы знаем, что такое экосистема и в чем отличие сельскохозяйственных экосистем от природных или городских. Городские экосистемы поглощают энергию и
ресурсы: по трубам газопроводов и водопроводов, по линиям высоковольтных передач и в железнодорожных вагонах в город везут ресурсы для производства, продукты питания населения и энергию для работы предприятий и наших квартир. И все это после переработки уже не возвращается для повторного использования. В природных экосистемах же циклы питательных элементов, по сути, замкнуты. Если какое-то количество фосфора или калия из почвы выносится за счет надземного или внутрипочвенного стока, то такое же количество компенсируется с осадками, за счет основы и поступает в приповерхностный слой по корням глубоко укореняются растений.
В агроэкосистемы положение иное. Человек разрушил естественную экосистему и создал посевы и пастбища для того, чтобы получать нужную ему продукцию растениеводства и животноводства. При этом с урожаем и животноводческой продукцией постоянно выносятся макро- и микроэлементы. И если мы хотим, чтобы агроэкосистемы НЕ уменьшалось, то необходимо возвращать утраченные элементы, чтобы поддержать устойчивость этой агроэкосистемы; фермер должен заплатить по многим счетам, предъявляемым Природой. Долги агроэкосистемы, накапливаясь, могут разрушить ее и тем самым нанести фермеру большие убытки.
Счет первый: за подготовку почвы к посеву
Чтобы культурные растения могли сойти и нормально развиваться, необходим комплекс условий (экологи называют его регенерационной нишей), главное из которых? устранение конкурентов, способных задушить молодые ростки кукурузы или пшеницы на первых этапах развития. Для этого и проводится обработка почвы.
Сегодня существуют различные варианты обработки почвы и множество различных сельскохозяйственных орудий, немало специальной литературы по технике ее обработки. С экологической
точки зрения нас интересует распределение обработки почвы на дв
а принципиально различных типа: отвальную, когда пласт почвы подрезается и головой вниз кладется в борозду, и безотвальную, когда при рыхлении на разную глубину (возможно рыхление до 40 см, поверхностная обработка дернины или чередование разноглубинные обработок) сохраняется расположение слоев. Второй вариант обработки предпочтительнее, так как сохраняет привычные условия жизни микроорганизмов и животного населения почвы.
Взяв подшивку журнала Земледелие хотя бы за один год, фермер найдет там массу полезной информации для выбора способа обработки почвы, так как эти вопросы посвящается ли не половина объема каждого журнала (что вполне соответствует его названию), хотя земледелие сегодня, конечно, понимается шире, чем система обработки почвы. При заимствовании чужого опыта фермер должен искать почву? аналог с подобным режимом увлажнения и подобным положением в рельефе.
В табл.1, которую мы составили по данным крупного немецкого агроэкологии Г. Канта, показаны плюсы и минусы отвальной обработки почвы. С табл.1 видно, что такая обработка не только ведет к образованию плужной подошвы, способствует развитию эрозии и минерализации, но и обходится дороже, чем рыхление. В то же время при безотвальной обработки осложняется борьба с сорняками и чаще приходится прибегать к гербицидам, очень сложно заделывать в почву навоз или обрабатывать полости многолетних трав. Таким образом, у каждого из вариантов обработки свои плюсы и минусы, хотя в безотвальной плюсов больше.
Чем суше почва, тем больше преимущество в безотвальной обработки, которая в настоящее время имеет множество вариантов: с разноглубинные рыхлением, рыхлением орудиями, которые почти не трогают дернину, но рыхлят почву под ней, наконец, с минимальной (рыхление лишь приповерхностного слоя стерни) и нулевой обработкой, когда семена бросают прямо в грунт, покрытый дерном.
В почвах лесного типа, лучше увлажненные, возрастает роль отвальной обработки. В этих условиях в севообороте велика роль трав, дернину которых легче обработать плугом, и нужно вносить большое количество навоза или на паровых полях выращивать сидераты. В обоих случаях проще закрыть эту органику в почву плугом.
Таблица 1
& Nbsp;
преимущества
недостатки
Разравнивания поверхности почвы, облегчает дальнейшую
агротехнику
Уничтожение защищает почву покрова с опада и растений.
Ослабление деятельности почвенных организмов; накопления
остатков химических средств защиты растений
Мобилизация минеральных веществ за счет разложения гумуса
Разрушение и потеря гумуса, необходимость интенсивной его
компенсации внесением навоза и посевом трав
Активное уничтожение сорняков и гумификация стерни
предшественников
Большие затраты горючего
Таким образом, фермеру есть над чем подумать перед выбором способа обработки почвы. Возможны самые разнообразные комбинации отвальной и безотвальной вспашки, но чем меньшим числом отвальных обработок за одну ротацию севооборота обойдется фермер, тем лучше.
При выращивании пропашных культур (и трав широкорядным способом) стоит задача многократных культивации, подкормки, агротехнического и химического контроля сорняков. В этом случае экономия идет уже за счет уменьшения числа проходов? применение широкозахватных и комплексных агрегатов, выполняющих сразу несколько операций, причем, чем легче будет техника (или совершенней ее колеса, которые можно надеть в специальные широкопрофильные шины), тем меньше будет нанесен вред почве. Тяжелые тракторы (и конечно, несчастный К-700) уплотняют почву на глубину до 1,5 м (не говоря уже о спрессованности пахотного горизонта), что может снизить урожай на 10? 25%.
В некоторых случаях жертвуют часть площади во имя спасения остальных? ведут обработку с использованием постоянной технологической колеи при выращивании пропашных культур, особенно овощей. У этого способа есть свои сторонники и противники, но кажется, что все-таки он полезен.
Таким образом, чтобы не уподобляться скупому, который платит дважды, фермер должен уделить первоочередное внимание системе обработки почвы и приобретение сельскохозяйственных орудий, необходимых для этого.
Счет второй: за поддержание плодородия почвы
Фермер заинтересован в том, чтобы получить устойчивые урожаи, а чтобы достичь этого, нужно, чтобы постоянно поддерживалось достаточное количество элементов питания в почвенном растворе и не разрушался запас плодородия, которое содержится в органическом веществе. Гумус? это кладовая плодородия, и заботливый хозяин сделает все, чтобы эта кладовая НЕ опустела.
Поддержание баланса элементов питания. Принцип оплаты плодородия почвы предельно прост: отдать почве все то, что у нее взято с урожаем. Общее представление о вынос питательных элементов различными культурами можно получить по табл.2. Так, при урожае в 30 ц/га рожь вынесет из почвы 75 кг азота, 45 кг фосфора и 90 кг калия, которые нужно вернуть, причем с учетом того, что КПД минеральных удобрений не выше 50% (остальные вымывается). Разумеется, определенное количество питательных элементов будет возвращено почве, если внесен навоз или высеяны сидераты. До 50 кг азота автоматически возвращается почве даже при отсутствии бобовых за счет свободноживущих сине-зеленых водорослей и других азотфиксаторов и поступлений с осадками в грозовую погоду.
Высокий вынос азота горохом не должен пугать, потому что он фиксирует азот сам и еще оставляет его достаточно много в корневых остатках, а белок зерна гороха по питательности может поспорить с животными белками.
Таблица 2
Культура
N
Р205
К20
озимая рожь
2,5
1,5
3,0
яровая пшеница
3,0
1,2
3,0
Ячмень
2,5
1.2
3,0
овес
2,5
1,5
3,0
горох
6,0
1,6
2,5
сахарная свекла
0,6
0,4
0,7
Картофель
0,4
0,25
0,7
Кукуруза на силос
0,25
0,1
0,35
Подсолнечник на силос
0,2
0,1
0,4
кормовые корнеплоды
0,5
0,18
0,6
однолетние травы
2,0
0,8
1,6
многолетние травы
2,0
0,8
1,6
Овощи
0,8
0,3
0,8
Величина урожая зависит от тепла и влаги: если этих ресурсов недостаточно, то и эффективность удобрений будет низкой. В любом случае выше эффективность использования удобрений у культур, экология которых лучше соответствует биоклиматического потенциала фермы. Особенно сказывается несоответствие климата для культуры в годы с неблагоприятными погодными условиями, и поэтому при районировании культур и сортов учитывают не только средний урожай, но еще и устойчивость урожая. В Башкирии отказались от посевов пшеницы во многих нечерноземных районах и заменили ее на рожь, несмотря на то, что в отдельные годы пшеница вызревала и давала неплохие урожаи. Но рожь-то дает в этих условиях гарантированный урожай в любой год! Вспомним и то, как плачевно закончились попытки выращивать кукурузу не за полярным кругом! Каждая культура имеет свой климат, заменить который, нельзя никакими удобрениями!
Полнее используют ресурсы удобрений смешанные посевы нескольких культур и сортосмеси, о чем мы говорили в первой главе.
Фермер должен знать, что, несмотря на то что дефицит фосфора и калия в какой-то степени может погашаться при внесении навоза или при посеве культур с более глубокими корневыми системами без минеральных удобрений, его погасить практически невозможно. Это, кстати, служит серьезным аргументом против альтернативного земледелия. Сторонники такого земледелия предлагают полностью отказаться от любой химии? пестицидов и минеральных удобрений, повышая урожай только за счет умеренно высоких доз правильно подготовленного навоза и сидератов. В результате получается экологически чистая продукция, которую продают за более высокую цену, что делает такие фермы рентабельными. И, тем не менее, если удобрения не применяют, то расходуются природные фонды фосфора и калия и урожайность неизбежно снижается. В полном отказе от минеральных удобрений при стремлении к достаточно высоким и устойчивым урожаям есть что-то одновременно и от поиска перпетуум-мобиле (вечного двигателя) и от попыток барона Мюнхгаузена самом вытянуть себя за волосы из болота!
Несколько иначе обстоит дело с платой за расходы азота, дефицит которого не столь опасен, потому что, мы уже говорили, он может поступать в почву из атмосферы вместе с осадками.
В табл.3 мы показали пределы фиксации азота из атмосферы бобовыми растениями. Заметим, что люцерна не является чемпионом по способности азотофиксации, хотя, конечно, входит в число лидеров. Попасть в книгу рекордов Гиннеса имеет шанс водный папоротник азолла, который на 1 га в течение года может накопить до 1000 кг/га азота. Удобрение азолла широко используют в практике рисосеяние Вьетнама, Китая, Кореи, и в последние годы опыт применения азолла появляется и в нашей стране (на Кубани).
В целом же после такого предшественника, как клевер или люцерна, под следующую культуру можно не вносить азотных удобрений. А если бобовое растение использовано как сидерат, о чем речь пойдет дальше, то в почве будет создан запас азота на 2? 3 года.
Биологический азот в отличие от минеральных удобрений при его использовании растениями постепенно переходит из растительных остатков в почву и поэтому меньше вызывается и создает меньше предпосылок для накопления нитратов в растениях.
Однако за счет только бобовых выдержать оптимальный азотный режим литания почвы удается не всегда (например, при развитом зерноводство). Положение улучшает внесение навоза, сапропеля и, конечно, определенного количества минеральных азотных удобрений. При этом если азотные удобрения в чистом виде могут вызвать целый ряд нежелательных
Таблица 3
Культура
Общее количество азота, кг/га в год
Остаток азота в почве, кг/га
горох
105? 245
40? 60
кормовые бобы
150? 390
60? 80
Клевер красный
230? 460
80? 100
люцерна
300? 550
100? 120
последствий? минерализацию органического вещества в почве, накопление нитратов в растениях, угнетение почвенного микробиоценоза и т.д.,? то на фоне навоза при умеренных дозах (не выше 100? 120 кг/га) они не обнаруживаются. В целом же при использовании минеральных удобрений (в первую очередь под кормовые культуры? Кукурузу, многолетние и однолетние травы и т.д.) экономическая эффективность при повышении доз быстро падает, а экологический риск загрязнения среды возрастает. Это было прекрасно показано водной из работ доктора === сельскохозяйственных === наук Р.А. Афанасьева (1990). При повышении дозы азотных удобрений от 0 до 360 кг/га окупаемость урожаем 1 руб., Потраченных на удобрение многолетних трав, падала от 3,45 до 0,33 руб.! 400 кг д.в. азота под кормовые культуры дадут в несколько раз больше дохода и будут менее опасны для окружающей среды, если их внести не на один, а на 10 га. Таким образом, прежде чем выбрать дозу азотных удобрений, нужно как следует посчитать, что это даст.
Мы уже говорили, что при расчете баланса питательных элементов приходится учитывать, что сегодня эффективность удобрений сравнительно невысокая? около 50%, значительная часть питательных элементов не усваивается растениями, а вымывается из почвы. Существуют специальные приемы повышения эффективности удобрений. Главные из них? это внесение удобрений в строки с обработкой (локальное), порционное? по результатам листовой диагностики, внесение удобрений в растворенном состоянии.
Севооборот, Система обработки почвы и внесения минеральных и органических удобрений, как и вынос из почвы питательных элементов с урожаем, определяется не на один год, а на ротацию севооборота, то есть того плодосмена, страстными поборниками которого выступали выдающиеся агрономы XVIII века А. Т. Болотов и И. М. Комов. Они писали о том,
что устал под одним хлебом почва даст хороший урожай, если посеять другой хлеб. Севооборот? основа экологически организованной фермы, причем при его составлении у грамотного фермера появляется масса вариантов.
Конечно, любой севооборот должен быть экономически оправдан, то есть включать выгодные для рынка и данного климата культуры, но он, кроме того, должен за счет пожнивных остатков и удобрений отдавать долги за вынос питательных элементов с урожаем. Экономию можно получить и за счет правильного чередования культур.
Теория плодосмена потребовала установить агрономическое лицо каждой из выращиваемых == сельскохозяйственных культур и оценить их роль как предшественников. Выбор предшественника зависит и от срока уборки культуры, и от возможности обработать почву перед новым посевом, и от количества органики, накопленной ею в почве (включая биологически фиксированный азот). Нужно учитывать также биохимические взаимодействия предшественника и последующей культуры при разложении растительных остатков, и влияние этой культуры на ризосферние микроорганизмы последующей культуры. Удачно найденный предшественник помогает снизить плотность вредителей и становится эффективным приемом их биологического контроля. Понятно, что предшественник будет по-разному влиять на дальнейшую культуру в зависимости от того, какое количество удобрений было внесено при его выращивании. Эффект предшественника различен при разных почвенно-климатических условиях. Например, многолетние травы? хороший предшественник для многих культур в зоне достаточного увлажнения? становятся плохими предшественниками в сухом климате.
Немецкий агроном-эколог Г. Кант особенности различных предшественников оценил следующим образом ..
Пропашные предшественники, такие, как свекла или картофель, позволяют эффективно механически и химически (после уборки) подавлять сорняки, быстро минерализуют органические удобрения, обладают высокой биологической активностью для подавления болезней, но ведут к увеличению численности грунтовых нематод и большие потери гумуса.
Зерновые позволяют рано освободить поле и интенсивно бороться с сорняками по-второй половине лета, а также применять пожнивные посевы, которые дадут почве дополнительную органику (дополнительный корм животным). Их недостаток? распространение специфических болезней и вредителей зерновых.
Однолетние бобовые (горох, кормовые бобы, соя) способствуют накоплению азота, биологическому структурирования почвы и тем самым облегчают предпосевную обработку под следующую культуру, но стеблестоя их неплотные, и поэтому они легко засоряются, и приходится применять химические средства защиты.
< p>
Многолетние злаково-бобовые травосмеси Кант считает идеальными предшественниками (но не в районах с дефицитом влаги!). Они способствуют уменьшению заплыванию почвы и эрозии, разрыхлению плужной подошвы, использованию влаги из более глубоких горизонтов. Происходит обогащение почвы азотом за счет биологической азотфиксации и другими питательными элементами за счет их выноса из более глубоких горизонтов, накопление органики в почве, а также истощение запаса семян сорняков при двух и трехукосном использовании.
Пожалуй, чистые посевы бобовых в севообороте все же лучше, чем злаково-бобовые травосмеси. Чистые бобовые многолетние травы в севообороте вносят в почву большее количество биологического азота. В этом отношении полезно и пастбищное, и сенокосно-пастбищное использование трав в севообороте. Некоторое уплотнение почвы в этом случае с лихвой окупается большим накоплением в ней азота.
Сидераты. Грамотний фермер повинен подружитися з сидератами, так як почвоістощающіх культур з економічних причин у сівозміні завжди більше, ніж почвовосстанавлівающіх, а гною для компенсації дефіциту органіки при розвиненому рослинництві завжди недостатньо. Сидерати? могутні відновники грунтової родючості, істинні зелені ліки для грунту.
Сидерати? це культури, зелену масу яких не вивозять з поля, а заорюють в грунт цілком або хоча б наполовину (отаву швидкозростаючих культур, культур, скошених на зелений корм). З сидератами в грунт вноситься велика кількість органічних речовин. В середньому їх заорювання еквівалентна внесенню 30? 50 т/га гною. Гній? класичне органічне добриво, його іноді називають перлиною землеробства. І тим не менше сидерати перевершують його у багатьох відношеннях. По-перше, вони обходяться дешевше. Їх не треба транспортувати на полі. По-друге, вони не містять насіння бур'янів в такій кількості, як це властиво гною. І якщо як сидератів використовують бобові рослини, то за один сезон грунт додатково === отримує від 100 до 400 кг/га біологічно чистого азоту. Після сидератів якість рослинницької продукції завжди вище: белковость зерна підвищується, а нітрати не накопичуються. У картоплі сидерати підвищують крахмалистость, у цукрового буряка? цукристість.
У порівнянні з іншими способами боротьби з дегумификации грунтів сидерати відрізняються ще однією важливою перевагою. Як і сміттєві рослини, за рахунок більш глибоких кореневих систем більшість сидеральних культур здатне активізувати геохімічний == обмін між підгрунтям і її орним горизонтом. Особливо важливий цей процес для таких елементів, як фосфор, кальцій, мікроелементи. Тільки по фосфору однорічна культура сидератів замінить внесення його в кількості 25 кг.
Класичним способом використання сидеральних культур є відведення для них особливого поля в сівозміні. Цей спосіб дає найбільшу зелену масу, але економічно в умовах максимізації віддачі землі вигідний не завжди. Тому в даний час окремі поля під сидерати не відводять. Найчастіше їх просто впихають в сівозміну за рахунок ущільнення. Способів такого ущільнення декілька. Ми розглянемо тільки основні.
Підсівне = сидерати. Сидеральних культур починають вирощувати шляхом підсіву її насіння під полог основної культури. Звичайно, посів ведуть одночасно, культурну рослину використовують швидкоростуча, а в якості сидерата беруть культури з повільним розвитком: багаторічний люпин, озиме або яру вику, сераделлу або однорічний райграс. Розвиваючись під пологом основної культури, ці сидерати як би доїдають залишки азоту і вуглекислого газу і тим самим підвищують загальну ефективність сонячної батареї. Живуть вони, таким чином, в своїй екологічній ніші і особливо шкідливого впливу на основну культуру не надають. Якщо і відбувається деяке зниження її врожайності, то воно з лишком окупається уоожаем наступного року, коли позначиться плідний ефект сидерального добрива. Після прибирання основної культури сидеральних культур продовжує рости і встигає накопичити значну масу. Заорюють такі сидерати звичайно навесні наступного року.
Пожнивні сидерати. Більш простим і надійним на практиці є спосіб вирощування пожнивних Сіде-Ратов. Придатний цей спосіб не для всіх районів країни. Необхідно, щоб літо було досить довгим: сума позитивних температур вище 10 повинна набратися не менше 1900? 2000. Практично зона вирощування пожнивних сидератів у нашій країні лежить на південь від лінії Петербург? Тверь? Іванові? Нижній Новгород? Казань? Уфа. Посів і вирощування їх ведеться після збирання основної культури. Зазвичай це озиме жито, озима пшениця, ячмінь, горох. Для Сидерація вибирають культури з коротким періодом вегетації: гірчиця біла, редька олійна, озима та яра суріпиця, фацелія.
Сидеральні = пари залишаються предметом палких дискусій. З точки зору класичних еталонів землеробства пар повинен бути чистим. Тільки тоді він повною мірою буде виконувати роль накопичувача вологи, очистить поле від бур'янів. У чисті пари зручно вносити гній. Але у чистого пара є і недоліки. По-перше, він не відповідає сучасній концепції інтенсифікації виробництва? поле цілий рік гуляє і не дає взагалі ніякої продукції, і, по-друге, чисті пари схильні водної та вітрової ерозії. Тому зайняти пар сидеральної культурою? бажання цілком зрозуміле. На парах вирощують люпин, буркун, конюшини, еспарцет, вико-вівсяні, люпин-вівсяні, горох-вівсяні та інші суміші. Звичайно, в умовах посушливого клімату сидеральні пари виправдовують себе не завжди, але ця форма зеленого лікування орної грунту повинна широко використовуватися на великих територіях Нечорнозем'я.
Таким чином, платежі за підтримання грунтової родючості можуть бути різними: за рахунок гною, сидератів, мінеральних добрив, почвовосстанавлівающіх фаз сівозмін, активізації біологічної фіксації азоту з застосуванням спеціальних бактеріальних добрив і т.д. Але в будь-якому випадку у цих платежів одна і та ж завдання: повернути грунті все те, що взято у неї з урожаєм.
Рахунок третій: за лікування грунту від чорної чуми
Ерозія грунту "? Самий страшний бич сільського господарства, його справжня чорна чума, від якої гинуть мільйони гектарів найродючіших земель. Причому нерідко, після того як ерозія зробить свою справу, відновити грунт до стану, коли її вигідно використовувати, просто не вдається.
На території нашої країни сьогодні еродовані кожен другий гектар ріллі (а в окремих районах? До 80%), при цьому академік РАСГН В. Г. Мінєєв (1988) стверджує, що недобори врожаю на слабосмитие грунтах становлять 10? 20%, на среднесмитие? 30? 50, на сільносмитие? 60? 90%. Таким чином, вирощування врожаю на сільносмитие грунті обходиться в 4? Б раз дорожче, ніж на несмитой, і тому немає для фермера нічого більш руйнівного, ніж активний процес ерозії.
Ерозія є неминучим супутником землеробства, однак якщо її активність невисока (скажімо, до 2 т/га мелкозема на рік), то це вважається нормою, і за рахунок пожнивних залишків та обміну елементами живлення з більш глибокими горизонтами грунт не втрачає свого родючості. При більш високої інтенсивності змиву або здування грунту з поверхні (це може вимірюватися десятками тонн) ерозія щорічно знижує врожай.
На інтенсивність ерозії впливає крутість схилу (з цієї причини схили крутизною понад 5 взагалі недоцільно використовувати під однорічні культури). Найбільша ерозія відбувається на парових полях, найменша? при висіві багаторічних трав. Ми наведемо в деякому скороченні таблицю з дуже корисною для фермера книги М. І. Лопирьова і Є. І. Рябова Захист земель від ерозії та охорона природи (Агропромиздат, 1989).
Про класифікацію земель по ерозійної небезпеки ми будемо говорити в останньому розділі, а зараз відзначимо лише, що ерозію можна зменшити не тільки шляхом висіву грунтозахисних культур, але і при використанні грунтозахисної технології обробітку грунту, яка в даний час добре розроблена для всіх регіонів нашої країни. Вона включає оранку впоперек схилу, борознування, лункованіе, щілювання і т.д. Все це об'єднується при так званому контурно-меліоративному підході до
Таблиця 4
Агрофон
Коефіцієнт ерозійної небезпеки
Чистий пар
1
Цукрові буряки
0,9
Кукурудза на зерно
0,85
Горох, вико-вівсяна суміш
0,5
Озимі зернові
0,35
Багаторічні трави 1-го року користування
0,3
Те ж 3-го року користування
0,08
Просапні культури з підсівом багаторічних трав
0,01
організації території, про що у нас ще також належить спеціальний розмо
