No-till, Земледелие
Минимальная и нулевая обработка почвы в Румынии
Румыния - средняя по величине страна, расположенная на юго-востоке Европы (21-30° в.д., 40° с.ш.). Общая площадь Румынии составляет 238 400 км2, из которых 62% - сельскохозяйственные земли, при этом две трети из них - обрабатываемые. Основными сельскохозяйственными культурами здесь являются озимая пшеница и кукуруза на зерно, каждая из них занимает около одной трети общей площади обрабатываемых земель. Оставшаяся треть занята под другими озимыми злаковыми культурами - подсолнечником, рапсом, соей, сахарной свеклой, картофелем и пр.
Опасность эрозии - стимул для экспериментов
Климат в Румынии умеренно-континентальный. В зоне обрабатываемых земель годовой уровень осадков варьирует в пределах от 400 до 700 мм, а среднегодовая температура - 8-11,5 °С. Разница между годовым уровнем осадков и потенциальной эвапотранспирацией составляет от -300 до 300 мм, а соотношение осадков к потенциальной эвапотранспирации - от 0,5 до 1,4. Зимы здесь, как правило, холодные, температура воздуха иногда опускается до -30 °С, а лето очень жаркое, иногда столбик термометра поднимается выше 40 °С. Осадки выпадают более-менее равномерно в течение всего года, при этом их количество из года в год меняется. В прошлом столетии, например, было 15 лет сильной засухи, 11 лет засухи, 56 лет с нормальными условиями и 18 - с влажными.
Основные типы обрабатываемых почв - фаеоземы (30%), лювисоли (18%), черноземы (12%) и флювисоли (18%). По механическому составу в большинстве случаев это суглинки или тяжелые глинистые почвы, имеются небольшие участки с почвами песчаной или глинистой текстуры. В глубоких горизонтах почвы содержание глины иногда (преимущественно в лювисолях) значительно выше, чем в верхнем горизонте. Засоренность камнями и залегание материнской породы близко к поверхности почвы наблюдаются достаточно редко.
Почвы Румынии подвержены эрозии. На одной трети обрабатываемых земель, находящихся на склонах, существует высокий риск ее развития. Ветровая эрозия проявляется редко менее чем на 3% обрабатываемых земель, где преобладают песчаные почвы. Временное подтапливание, обусловленное высоким уровнем грунтовых вод, и временное скопление дождевой воды на поверхности почв с низкой инфильтрацией наблюдаются на одной трети обрабатываемых земель. Среди других ограничивающих факторов, касающихся качества почвы, - низкое содержание гумуса (приблизительно на 50% обрабатываемых земель), подпочвенное уплотнение (20%), закисленность (30%) и засоленность (5%).
После 50 лет социалистического режима, при котором организация сельского хозяйства предусматривала в основном создание государственных коллективных хозяйств, земли страны переданы ее первоначальным владельцам. Это означает, что сельское хозяйство по сути вернулось к состоянию, которое существовало до войны. Сейчас средний размер румынской фермы не превышает 3,2 га. В руки мелких фермеров передано 65% земель, остальные 35% обрабатывают крупные фермеры. Они берут в аренду участки у владельцев, не способных самостоятельно обрабатывать свою землю, или же участки, которые все еще принадлежат государству (Popescu & Rusu, 2007). На 50-60 га обрабатываемых земель приходится один трактор, а один уборочный комбайн обрабатывает 370 га. Использование минеральных удобрений составляет 30-120 кг/га.
С 1930-х годов и до наших дней
По методам обработки, включая технологии No-till и минимальной обработки, в Румынии опубликовано около 180 работ. В этих публикациях представлены результаты полевых опытов, проведенных приблизительно в 40 районах по всей стране, включая районы со специфическими климатическими условиями, рельефом и характеристиками почвы. Некоторые работы касаются выбора почв для минимальной и нулевой обработки, другие же публикации посвящены общим вопросам механической обработки почвы.
Первые полевые опыты по изучению способов и систем обработки почвы были проведены в 1930-х годах (Staicu, 1938; Sandoiu, 1940; Lungu, 1956), но тогда технологии No-till и минимальной обработки не были включены в исследование. Выводы, сделанные на основе опытов, сводились к необходимости проведения дискования как можно раньше после уборки ранних зерновых культур, а также отвальной обработки на глубину 20 см осенью, как под озимые, так и под яровые культуры (Lonescu-Sisesti, 1943). В 1960-х годах наблюдалась тенденция к увеличению глубины отвальной обработки до 30 см и более, но полученные результаты полевых опытов свидетельствовали о неоправданности увеличения глубины обработки (Dinca, 1971; Sin et al., 1995).
Первые эксперименты по применению технологии No-till были проведены в 1962 году. Продолжались они около 30 лет (Sarpe et al., 1991). Одной из основных целей этих экспериментов являлось исследование гербицидов. Традиционная обработка применялась для механического удаления сорняков, а на участках, где применялась технология No-till, для уничтожения сорняков использовались гербициды. Технология No-till с использованием гербицидов способствовала повышению урожайности кукурузы по сравнению с традиционной обработкой.
С 1960-х годов полевые опыты с минимальной обработкой (дискование, чизелевание, вспашка плугом «параплау», гребневая обработка) и технология No-till проводились при возделывании различных культур в разных условиях по всей стране. В качестве примера можно привести исследования определенных аспектов, связанных с обработкой равнинных полей с глубокими почвами (Vines, 1982), и с уплотненным подпочвенным слоем (Trasca & Trasca, 1994), песчаных почв (Gheorghe et al., 1997). Такие же опыты проводились и на склонах (Nistor et al., 1979).
Урожайность аналогична или чуть ниже
Результаты исследований, приведенные в таблице 1, свидетельствуют о том, что урожайность культур при использовании минимальной обработки или No-till была аналогична или несколько ниже, чем на контрольных участках (отличие, как правило, ниже наименьшей существенной разницы 5%). Следовательно, использование технологии No-till обеспечивало более эффективное использование энергии и повышало прибыль от выращивания сельскохозяйственных культур. Несколько крупных демонстрационных участков, на которых были представлены различные системы обработки почвы (дискование, чизелевание, гребневая обработка и вспашка плугом «параплау»), были заложены на нескольких фермах, как на равнинных полях (Lazaroiu et al., 1995), так и на склонах (Gus et al., 1995). Полученные результаты на всех участках были положительными.
Вышеуказанные положительные результаты регистрировались только каждые 3-4 года, когда использовалась классическая обработка отвальным плугом (см. табл. 2). Этот факт, вероятно, обусловлен использованием новой системы обработки, поскольку почвы все еще обладали неоптимальными характеристиками, связанными с применением предыдущих методов обработки. Зачастую требуется интенсивный контроль сорняков, что является результатом недостаточного использования гербицидов. Большинство отличий между контрольными участками и участками, на которых применялись различные методы обработки, несущественны. Однако общие тенденции были установлены при проведении многих других экспериментов, при этом полученные результаты аналогичны описанным выше.
Лучше - по пшенице, хуже - по кукурузе
В некоторых полевых опытах приводятся данные по уровню контроля сорняков (Dobre & Grecu, 2007), расходу топлива (Inescu et al., 1979) и чистой экономической прибыли (Teodorescu et al., 1991) при использовании различных методов обработки почвы. Эти данные свидетельствуют о том, что использование технологии No-till благоприятно влияет на эти факторы, даже когда урожайность культур ниже (на 5-10%) по сравнению с урожайностью, полученной при традиционной обработке. Если сравнивать с международными данными, то результаты, полученные в Румынии, указывают на гораздо более высокую урожайность озимой пшеницы, однако урожайность кукурузы на зерно зачастую ниже. Хотя иногда фиксировались и отрицательные результаты.
Во многих научных работах указываются данные по свойствам почвы. Что касается физических свойств почвы (табл. 3), то в большинстве случаев наблюдалось повышение объемной массы и снижение водопроницаемости при использовании технологий No-till или минимальной обработки. Однако эти изменения были незначительными и в целом не отразились на урожайности культур. Из химических свойств почвы, без сомнения, содержание гумуса (табл. 4) имеет самое большое значение. В проведенных опытах наблюдалось повышение содержания гумуса в почве, высокая секвестрация углерода, улучшение качества почвы. Указанные изменения положительно влияют на оптимизацию озонового слоя.
Показатели по количеству растительных остатков, покрывающих поверхность почвы, используемые в США для классификации метода обработки, в Румынии широкому изучению не подвергались. Только недавно было проведено несколько исследований, в ходе которых определялось количество растительных остатков, но в них учитывалась только степень покрытия почвы (Dumitru et al., 2005). Эти исследования показали, что при использовании технологий No-till и минимальной обработки более 30% поверхности почвы могут быть покрыты растительными остатками. В этих условиях полученная урожайность близка к урожайности, полученной в случае применения традиционной обработкой почвы. Однако при этом прибыль в первых двух вариантах была выше.
Годится ли почва под «нуль»
В ходе исследований ученые также пытались выяснить, насколько почва подходит для применения технологий No-till и минимальной обработки. Методология, разработанная для этих целей, изначально была описана Кеннелом и его рабочей группой (Cannel et al., 1979) для Великобритании. Результаты исследований, проведенных в Румынии, показали, что эту методику необходимо немного подкорректировать. Вероятно, такие выводы были сделаны ввиду того, что в Румынии более засушливые климатические условия и меньшая подтопляемость грунтов по сравнению с Великобританией. Было установлено, что рассматриваемые нетрадиционные методы обработки могут применяться во многих климатических и топографических условиях Румынии, а также на почвах с более тяжелой текстурой, чем в Великобритании.
Данные, приведенные в таблице 5, касаются не только технологий No-till и минимальной обработки, но и других методов возделывания, которые используются на определенных типах почв. На основании этих данных и электронных карт почвы Канарач (Canarache, 1997) выяснил, что примерно половина обрабатываемых земель Румынии подходит для минимальной обработки и No-till. Две трети этих земель расположены на равнинной местности, а одна треть - на холмистой, где почвы подвергаются водной эрозии.
Реальное применение - пока 1% + 6%
Реальная статистика по количеству ферм и площади земель, на которых используются No-till и минимальная обработка, отсутствует, но мы предполагаем, что площадь земель, обрабатываемых по технологии No-till, составляет менее 1%, а по технологии минимальной обработки - около 5%. В целом земли, на которых применяются методы минимальной обработки, находятся под управлением крупных фермеров, поскольку мелкие фермеры не обладают достаточными финансами для покупки необходимого количества гербицидов, с помощью которых контролируются сорняки, или не могут инвестировать средства в специальное оборудование для прямого посева.
Низкий уровень внедрения технологий No-till и минимальной обработки в Румынии является следствием недостаточно эффективного контроля сорняков и дефицита техники, необходимой для применения технологии No-till. Минимальная обработка используется здесь непостоянно, как правило, к ней прибегают в годы со слишком засушливыми или слишком влажными условиями, а также там, где сложно провести традиционную вспашку отвальным плугом.
Выводы
Полевые опыты, проведенные в Румынии, показали положительный результат при использовании технологий No-till и минимальной обработки. Однако сейчас эти методы сберегающей обработки используются в течение непродолжительного периода времени, после чего один раз в 3-4 года проводится обработка отвальным плугом. Необходимость улучшить контроль сорняков, вероятно, является главной причиной периодического применения традиционной обработки плугом.
Урожайность культур, полученная на полях, где использовались технологии No-till и минимальной обработки, была одинаковой или несколько ниже по сравнению с традиционной обработкой. Данные по расходу энергии и экономической прибыли говорят в пользу расширения применения технологий No-till и минимальной обработки. Снижение показателей по ряду свойств почвы проявились только на некоторых видах почвы, однако сейчас они находятся в хорошем состоянии.
Увеличение содержания гумуса в почве при использовании No-till и минимальной обработки способствует повышению секвестрации углерода. Приблизительная оценка соответствия почвы для использования определенных методов обработки показала, что половина обрабатываемых земель в стране подходит для внедрения технологий No-till и минимальной обработки.
При применении этих технологий зачастую удается достичь положительных результатов даже на почвах, которые им не соответствуют. Это говорит о том, что методологию, используемую для оценки соответствия почв, необходимо пересмотреть и, возможно, доработать.
А. Канараш и Е. Думитру
(Опубликовано в № 10.2010 г.)