Комплекс мер по сохранению почвенного плодородия называют как

Сохранение почвы: основные причины деградации и методы рекультивации земель

Ключевая характеристика сельскохозяйственной земли — это ее плодородность. Она складывается из разных составляющих (химический состав, увлажнение, уровень инсоляции и т.д.), но в конечном итоге значение имеет лишь общая характеристика. К сожалению, современные методы земледелия таковы, что они неизбежно приводят к деградации почв, то есть к снижению их плодородности. Задача каждого фермера, который хочет и далее получать высокие урожаи, заключается в сохранении плодородия почв, которые он обрабатывает или в восстановлении прежнего уровня плодородности, если земли сильно деградировали.

Причины деградации почвы

В природе характеристики плодородности почвы почти всегда постепенно увеличиваются. Дикие растения, впитавшие из земли различные химические элементы, погибая, возвращают их назад, привнося вдобавок еще и то, что они выработали из воздуха и солнечного света в процессе фотосинтеза.

Свой вклад в повышение плодородности дикой почвы вносят и животные организмы. Кому-то может показаться это невероятным, но на один гектар дикого поля приходится не менее 200 (!) кг микроорганизмов и еще около тонны животных покрупнее (от червей и насекомых до грызунов и мелких хищников). Помимо того, что все эти животные активно способствуют превращению местных растений в удобрения, они также создают в земле бесчисленное множество ходов и нор, по которым в землю попадает вода и воздух. А их наличие не менее важно для сохранения и повышения плодородия почвы.

К сожалению, методы обработки сельскохозяйственной земли радикально отличаются от естественных процессов и неизбежно наносят вред как всей экосистеме поля в целом, так и показателям плодородности почвы в частности. Регулярная вспашка, а также уничтожение сорняков и вредителей самым драматическим образом прерывают естественный ход вещей. Нарушается обмен воды и воздуха в почве, гибнет значительная часть мелкой фауны, целенаправленно пресекается видовое разнообразие растений.

Но хуже всего то, что люди, во-первых, изымают из природного круговорота органики на поле значительную часть биомассы в виде урожая, который никогда потом уже не возвращается в ту землю, из которой он высосал столько соков. Во-вторых, чтобы как-то компенсировать потерю питательных веществ в земле, ушедших вместе с увезенным урожаем, люди вносят огромное количество синтетических удобрений, а для борьбы с сорняками и вредителями используют ядохимикаты (пестициды и гербициды). Эта химия дает разовый эффект для увеличения одного конкретного урожая, под который она вносится, но в долгосрочной перспективе также снижает плодородность почвы, поскольку опять-таки истребляет микрофауну, так важную для сохранения плодородного слоя почвы.

Последствия деградации почв

Результаты сельскохозяйственной деятельности проявляются в виде катастрофических последствий, как в локальном, так и в глобальном масштабе. Если говорить о втором, то нужно отметить, что за последние 10 тыс. лет (когда люди занимались земледелием) общая площадь пригодных для использования в сельском хозяйстве земель сократилась вдвое. Доказано, что значительная часть современных пустынь и полупустынь появилась в результате антропогенного воздействия. Особенно здесь показателен пример Ближнего Востока, природа которого в древние времена была ближе к южной Европе, чем к северной Африке, как это имеет место быть сейчас.

Разумеется, не все земли, утратившие плодородность, деградировали именно из-за сельского хозяйства. Также очень сильно на это повлияла вырубка лесов и другие факторы.

Подводя итоги, среди основных причин, из-за которых возникает необходимость сохранения почвы, наиболее значимыми являются следующие:

• нарушение природной структуры почвы вследствие постоянной вспашки;
• уничтожение естественной экосистемы поля и разрыв круговорота питательных веществ в ней путем изъятия урожая и применения агрохимикатов;
• водная и ветровая эрозия из-за нарушения прочности и целостности верхнего слоя почвы при вспашке;
• интенсивный выпас скота, что, по сути, является тем же самым изъятием из круговорота экосистемы значительной части биомассы;
• уничтожение лесов значительно меняет баланс всей экосистемы на этой местности, способствуя ветровой и водяной эрозии, а также опустыниванию;
• неправильное орошение может приводить к засаливанию, закислению или заболачиванию местности в зависимости от природно-климатических особенностей региона;
• нерациональное внесение минеральных удобрений и пестицидов, а также промышленное загрязнение также делают землю непригодной для использования в сельском хозяйстве.

Отдельно стоит упомянуть о тех ситуациях, когда происходит снятие и сохранение плодородного слоя почвы. Например, при крупномасштабном строительстве прилегающая к стройплощадке территория подвергается значительному урону в плане целостности и плодородности верхнего слоя грунта. Чтобы потом эту землю можно было использовать для выращивания культурных растений, перед строительством ее срезают, а по окончании строительных работ — возвращают обратно. Однако это идеальная ситуация. К сожалению, так делается далеко не всегда.

Методы сохранения плодородных почв

На то, чтобы сформировать 1 см гумуса (плодородного слоя почвы) в природных условиях средней полосы требуется около ста лет. Очевидно, что такие сроки для фермеров никуда не годятся, поскольку выращивать урожаи нужно сейчас, а не через тысячу лет. Поэтому первоочередной задачей становится сохранение плодородности грунта хотя бы на текущем уровне и постепенное его повышение из года в год.

Чтобы сохранение и восстановление плодородия почв представляло собой постоянный процесс, который в то же время не мешает заниматься сельскохозяйственной деятельностью, следует придерживаться известных каждому фермеру правил:

1. Меньше химии. По возможности использовать меньше ядохимикатов и синтетических удобрений. О том, что пестициды и гербициды убивают не только вредителей, но и значительную часть полезной микрофлоры и микрофауны поля, известно каждому более-менее подготовленному фермеру. Не следует злоупотреблять химией просто потому, что так сегодня принято в отрасли. Если имеется возможность заменить хотя бы часть минеральных удобрений навозом, торфом или компостом, непременно следует это сделать. Также не нужно обрабатывать посевы всеми доступными ядохимикатами просто ради профилактики. Их применение должно быть сфокусировано против конкретной проблемы, поскольку всегда нужно помнить и о неизбежном ущербе для экосистемы поля от этой химии. Выиграв чуть-чуть на борьбе с почти отсутствующими вредителями, можно здорово проиграть на потере организмов-симбионтов.
2. Строгое соблюдение правил севооборота. Много распространятся о преимуществах и пользе чередования сельхозкультур на одном участке поля нет никакой необходимости. Для тех, кого интересует сохранение почвы, севооборот обязателен. Он значительно снижает истощение почвы и предотвращает массовое размножение вредителей. За счет этого опять-таки снижается необходимость в применении агрохимии. Часто без нее можно обойтись вовсе, заменив ее натуральными аналогами.
3. Черный пар. О пользе «отдыха» для земли было хорошо известно еще нашим предкам. До появления всякой агронауки и ботаники, крестьяне знали, что если поле перестало давать богатые урожаи, нужно оставить его на несколько лет или даже десятилетий. Конечно, столетия назад не было такой проблемы, как отсутствие свободной земли. Каждый мог взять себе новый участок взамен истощенного и обрабатывать его по мере своих возможностей. Но даже сегодня можно выделить в севообороте время для черного пара ради сохранения плодородных почв. Каждый обрабатываемый участок поля должен хотя бы раз в 5-6 лет просто постоять сезон без посевов. Помимо чисто химических процессов, происходящих в «отдыхающей» земле, в ней также происходит восстановление микрофауны, значение которой для плодородности почвы очень велико.
4. Сидераты. Если достать необходимое количество натуральных удобрений не удается, их можно с успехом заменить растениями-сидератами. Когда их зеленая масса достигает максимальной величины, сидераты просто запахивают в поле как удобрения.
5. Мульчирование. В промышленном сельском хозяйстве эта технология довольно трудно применима, так как требует специального оборудования и повышенных трудозатрат, но вот в условиях частного огорода или сада такой метод очень даже действенен. Мульчирование очень хорошо помогает бороться с ветровой и водяной эрозией, а также способствует сохранению влаги в почве.

Рекультивация земель

Выше мы уже вскользь упомянули о таком способе восстановления земли, как рекультивация. Простое занятие сельскохозяйственной деятельностью редко бывает настолько разрушительным, чтобы возникла необходимость в проведении столь серьезных восстановительных мер. Обычно рекультивацию проводят на землях, сильно пострадавших от промышленной или строительной деятельности человека:

• загрязненных токсичными веществами или разнообразным мусором,
• полностью или частично утративших плодородный слой почвы,
• получивших значительные нарушения целостности рельефа (ямы, бугры).

Также рекультивации, сохранению и восстановлению почв подлежат земли, в которых была нарушена естественная циркуляция поверхностных и грунтовых вод. На них искусственно восстанавливаются естественные направления движения воды.

За очень редким исключением рекультивация осуществляется в два этапа:

1. Комплекс технических мероприятий. На этом этапе восстанавливается природный рельеф местности, или проводится его имитация. Например, отвалы и терриконы горнодобывающих предприятий, которым нельзя вернуть исходный вид Вид – эволюционно сложившаяся совокупность особей, характеризующаяся единым . ровного участка, подвергаются террасированию. На ровных же участках удаляется либо закапывается весь мусор, а также загрязненные слои почвы. В случае необходимости укладывается новый верхний слой плодородной земли, строятся дренажные или наоборот оросительные системы, укрепляются склоны холмов.
2. Биологическая культивация. На втором этапе проводятся мероприятия, направленные непосредственно на улучшение плодородных характеристик почвы. В частности проводится биологическая очистка, вносятся удобрения, участок засаживают многолетними травами и деревьями. Проводятся другие агротехнические мероприятия по сохранению почвы и ее восстановлению.

В России порядок проведения работ по восстановлению нарушенных земель регламентируется законодательством и уполномоченными органами государственной и местной власти. Рекультивация проводится строго на основе предварительно составленного проекта.

В зависимости от того, каковы были изначальные причины, по которым возникла необходимость в проведении восстановительных работ, использование рекультивированной земли в сельском хозяйстве становится возможным как в течение ближайших лет, так и может оказаться недопустимым в обозримой перспективе в принципе. Например, площадка, восстановленная после проведения обычных строительных работ или демонтажа здания, может быть включена в севооборот в самые кратчайшие сроки, в то время как рекультивированные территории бывших свалок и промышленных предприятий не подлежат использованию в сельском хозяйстве вообще.

Источник

Почвенное плодородие и пути его стабилизации

В настоящее время большой проблемой сельскохозяйственного производства является существенное снижение плодородия почвы, прежде всего содержания гумуса, негативно сказывающееся на производстве растениеводческой продукции.

По данным областной станции агрохимической службы «Самарская» к 2016 году в Самарской области исчезли тучные черноземы. В сравнении с 1986 годом сократились почвы с повышенным и средним содержанием гумуса и значительно возросли площади слабогумусированных почв – на 686 тыс. га (9,3%), см. рис.1.

По данным наших расчетов, для сохранения гумуса на исходном уровне в почву региона необходимо вносить ежегодно на богаре 5-7 т, орошении 8-10 т навоза на 1 га и 70-80 кг/га д.в. минеральных удобрений.

Реализация этих мер в настоящее время нереальна. Поэтому при современной ресурсном состоянии хозяйств проблему воспроизводства плодородия почв и увеличения производства зерна обеспечивает в первую очередь биологизация земледелия (сидераты, введение в севооборот многолетних трав, зернобобовых культур, использование соломы на удобрение, поукосные и послеуборочные посевы сидеральных культур).

Применение минеральных удобрений при этом будет направлено лишь на улучшение минерального питания культурных растений и повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Их использование необходимо только в те периоды жизнедеятельности растений и развития почвенных процессов, когда естественным путем невозможно восстановить те или иные показатели плодородия почвы. Это позволит добиться запланированного прироста продукции и одновременно повысить окупаемость удобрений.

Не менее важным является и то, что при такой системе воспроизводства почвенного плодородия и использования минеральных удобрений улучшается качество продукции растениеводства, обеспечивается экологическая безопасность сельскохозяйственного производства. Для сохранения почвенного плодородия необходимо в первую очередь обеспечить сбалансированный оборот элементов питания, бездефицитный баланс гумуса в почвах.

Самарским НИИСХ в целях стабилизации содержания гумуса в почвах области предложен комплекс мер по биологизации земледелия, использованию альтернативных источников поступления органического вещества в почву.

Наибольшие объемы воспроизводства гумуса, компенсации минерализованного гумуса, обеспечивает использование измельченной соломы на удобрение и посевы многолетних трав (425 тыс. т – 40% от количества необходимого для бездефицитного баланса), см. табл. 1.

Из других источников воспроизводства гумуса в Программе задействованы сидеральные пары, использование биопрепаратов и всего накопленного от существующего поголовья скота навоза. Согласно проведенным расчетам оптимальным для Самарской области является введение сидеральных и промежуточных культур на площадь 150 тыс.га, использование 1,2 – 1,5 млн т соломы на удобрение, увеличение доли многолетних бобовых трав до 200 тыс. га.

За счет улучшения гумусового состояния почв прирост зерна составит 480 тыс. т в год. Воспроизводство гумуса этом составит 850 тыс. т в год.

Одним из самых дешевых источников поступления в почву органического вещества является солома. Содержание основных элементов питания в соломе различных зерновых культур приведены в табл. 2.

При таком содержании элементов питания растений с 4 т/га соломы, соответствующей урожаю зерна 2,0-3,0 т/га, в почву поступит в (кг/га) органического вещества – 3200, азота – 14-22, фосфора – 3-7, калия – 22-35, кальция – 9-37, магния – 2-7 и микроэлементов (г/га): серы – 5-8, бора – 24, меди – 12, марганца – 116, молибдена – 1,6, цинка – 160, кобальта – 0,4.

Для эффективного использования соломы, особенно зерновых колосовых культур, необходимо создание оптимальных условий для быстрого ее разложения. Органические соединения соломы химически стабильны и могут быть использованы растениями только после разрушения их микроорганизмами.

Важным приемом ускорения гумификации соломы является компенсирующее внесение при заделке соломы 7-10 кг азота на 1 т соломы, что предотвращает снижение урожая первой культуры, активизирует биологические процессы в почве.

При внесении соломы с дополнительным применением азотных удобрений продуктивность пашни в севооборотах возрастает на 25-28%. Внесение азотных удобрений для повышения эффективности соломы может быть заменено совместным ее использованием с бесподстилочным (жидким) навозом.

Для сохранения почвенного плодородия необходимо обеспечить сбалансированный оборот элементов питания, бездефицитный баланс гумуса в почвах

Такой способ удобрения является наиболее рентабельным. Солому измельчают одновременно с уборкой или сразу после уборки из обмолоченных валков. Затем вносят жидкий навоз и заделывают его вместе с соломой в почву. При этом аммиак, содержащийся в жидком навозе, восполняет потребность целлюлозоразлагающих и других микроорганизмов в дополнительном навозе, ускоряет разложение соломы в почве. Применение жидкого навоза совместно с соломой снижает потери азота из навоза с 42 до 12%.

Наиболее эффективно внесение соломы совместно жидким навозом под бобовые культуры, пропашные и в пары под озимые зерновые культуры. По данным исследований, в первый год после внесения соломы совместно с жидким навозом или компостом, за счет этих источников содержание азота в аммиачной и нитратной формах возрастает незначительно (4-6 кг на 30 т/га). В последующие годы общие прибавки урожая за ротацию севооборота составляют от 1,9 до 3,1 т/га кормовых единиц.

В засушливых районах целесообразно использование соломы не только как органического удобрения, но и в качестве поверхностной мульчи для борьбы с водной и ветровой эрозией.

Мульчирование уменьшает поверхностный сток, ослабляет испарение влаги. При безотвальнойобработке почвы, когда на поверхности поля остается измельченная солома и стерня, уменьшается угроза ветровой эрозии.

Положительное действие соломы в качестве удобрения отмечено и при орошении. Одной из важных особенностей использования соломы, которую необходимо учитывать для орошаемых земель – возможность более интенсивного разложения после запашки, что позволяет применять ее под отдельные культуры (кукурузу и др.) без дополнительного внесения азотных удобрений.

В современных условиях большое значение приобретает использование на удобрение соломы при ресурсосберегающих технологиях с применением минимальных способов обработки почвы.

Систематическое применение соломы в этом случае выступает не только как средство питания растений, но и в качестве эффективного способа сохранения почвенного плодородия. Однако солома не решает всех проблем по сохранению и воспроизводству почвенного плодородия.

Разность между потерями и восстановлением гумуса показывает потребность хозяйств во внесении органических удобрений или привлечении других нетрадиционных источников органического веществ (табл.3).

Данные таблицы свидетельствуют о том, что из сельскохозяйственных культур гумус может восполняться за счет многолетних трав и сидеральных культур.

Многолетние травы накапливают в почве большое количество пожнивно-корневых остатков с содержанием до 160-170 кг азота на 1 га, способствуют накоплению гумуса.

В большинстве случаев они не уступают по продуктивности однолетним кормовым травам, но на 30-40 % экономят затраты на их возделывание. Кроме удобрительных свойств многолетние травы выполняют фитосанитарную роль.

Они снижают засоренность посевов и уменьшают повреждение растений болезнями. Их посевы способствуют снижению водной и ветровой эрозии почвы, а также предотвращению миграции элементов питания за пределы корнеобитаемого слоя.

Использование отавы многолетних трав на удобрение на 8-10% увеличивает содержание в почве количества водопрочных агрегатов, способствует улучшению водного режима почвы, снижает коэффициент водопотребления последующих культур на 8-15%. Рентабельность их использования для удобрения выше, чем у подстилочного навоза.

Роль многолетних трав в пределах Среднего Поволжья возрастает на слабоструктурных солонцеватых почвах.

По мнению академика П.Н. Константинов «Подъем пласта нужно производить возможно раньше, тотчас после снятия укоса….».

Аналогичного мненияпридерживался К.Г. Шульмейстер, в своих трудах он писал: «Во всех засушливых районах ранний подъем пласта многолетних трав вслед за первым укосом – необходимое условие для проявления его эффективного плодородия…. Пласт бобовых многолетних трав при правильной его обработке является наилучшим предшественником для яровой пшеницы и других культур в севообороте».

В центральной и степной зонах области многолетние травы наиболее целесообразно использовать в полевых севооборотах в виде выводных полей, а в лесостепной – в зерно-травяно-пропашных и плодосменных севооборотах с 2-3-летним сроком использования.

При возделывании сидеральных культур заделка их зеленой массы обеспечивает накопление в почве гумуса (при систематическом использовании – на 0,5-0,7 %), увеличивает количество водопрочных почвенных агрегатов, сокращает потребность в азотных удобрениях, повышает урожайность озимых в благоприятные по увлажнению годы на 0,7-0,8 т/га, в засушливые – на 0,12- 0,30 т/га, яровой твердой пшеницы – на 0,26 т/га. При этом также увеличивается содержание в зерне белка и клейковины.

При выборе сидеральных культур особое внимание должно быть уделено возможности получения в сравнительно короткий срок высокого урожая зеленой массы, богатой азотистыми соединениями, способной разлагаться в короткие сроки (однолетние и многолетние бобовые культуры, рапс и др.).

В качестве сидеральных культур в условиях Среднего Поволжья наиболее целесообразно использовать донник желтый, белый и однолетний, из бобовых – вику яровую из других культур – горчицу, яровой рапс, фацелию, редьку масличную, озимую рожь.

Возможно использование также смесей бобовых со злаковыми (вика – овес, горох – овес и др.). Особенно эффективны на зеленые удобрения бобовые, способные накапливать большое количество азота, что равноценно их содержанию в 15-20 т/га навоза.

В качестве подсевных сидератов рекомендуется донник желтый и белый. Лучшие покровные культуры – однолетние бобово – злаковые смеси, убираемые на зеленый корм, и сено.

В Поволжье в качестве пожнивных культур могут использоваться также рапс – яровой, горчица, редька масличная, яровая вика.

Оптимальные сроки сева рапса – в период до первой декады августа.

В Самарском НИИСХ в 1995-1997гг. изучались различные сидеральные культуры.

Максимальной продуктивностью отличались трехкомпонентная смесь подсолнечник + горох + овес. В среднем за 3 года ее урожайность составила 16,06 т/га. Относительной стабильностью по продуктивности отличались посевы фацелии и смесь вики с суданской травой (12,63 и 12,05 т/га). По сумме накопления трех основных элементов питания лучшими из сидератов были подсолнечник + горох + овес (24,57 т/га) и фацелия(25,51 т/га), что эквивалентно 21,4 и 22,2 т/га навоза.

На эродированных землях использование сидерального пара позволяет сократить потери верхнего плодородного слоя от водной эрозии в 3,5 – 6,7 раза в сравнении с чистым паром.

Использование сидеральных культур в биологизированных системах земледелия следует рассматривать как одно из средств, способных за счет создания более благоприятной биоты повысить окупаемость минеральных удобрений и соответственно уменьшить дозу их внесения при сохранении высокой продуктивности пашни.

В опытах Самарского НИИСХ окупаемость минеральных удобрений в зернопаропропашном севообороте с сидеральным паром повысилась на 35-40% по сравнению с зернопаровым.

Полевые севообороты с сидеральными парами будут особенно выгодны на землях, отдаленных от животноводческих ферм.

По данным Самарского НИИСХ, внесение соломы повысило общий сбор зерна по трем культурам севооборота на 0,86 т/га, а заделка зеленой массы сидератов (вики, донника) – на 1,08 – 1,26 т/га.

Введение промежуточных и сидеральных культур в зерновом севообороте обеспечило баланс гумуса, близкий к бездефицитному. Применение сидеральных паров под озимые культуры в степных районах Среднего Поволжья в большинстве случаев неоправдано – оно может носить только факультативный характер.

По данным Самарского НИИСХ, урожайность озимых культур в среднем за 7 лет (1992-1998 гг.) составила по чистому пару 3,03-3,14 т/га, по сидеральному – 2,44 т/га.

В ряде опытных учреждений Поволжья, где по парам высеваются яровые культуры, получены положительные результаты от летних посевов сидератов (в третьей декаде июля).

Обострившиеся в последнее время экономические и экологические проблемы требуют значительных изменений применяемых технологий в сторону их биологизации и ресурсосбережения при обеспечении рентабельности производства.

Важным фактором в реализации этой проблемы является использование биопрепаратов, позволяющих активизировать почвенные процессы, повысить интенсивность фотосинтеза, обеспечить защиту посевов от листостебельных и других болезней.

В многочисленных исследованиях установлено, что на содержание гумуса существенное влияние оказывает система основной обработки почвы в севообороте.

Установлено, что технологии прямого посева значительно снижают минерализацию гумуса по сравнению с традиционной технологией. Однако при этом надо учитывать, что технологии прямого посева существенно снижают материальные и трудовые затраты, но при этом они значительно увеличивают затраты на единицу ума.

По данным наших исследований при таких технологиях сокращаются потери содержания гумуса в пахотном слое более чем в два раза, по сравнению с традиционной технологией (табл. 4).

Наблюдения за одиннадцатилетний период за содержанием гумуса в заключительном поле зернопарового севооборота свидетельствуют о том, что технология с прямым посевом зерновых культур достоверно замедляет его минерализацию в пахотном слое. В среднем за годы исследований на этом варианте установлено наибольшее содержание гумуса – 3,93%, что на 0,59 % выше контроля (рис. 2).

Почвенное плодородие измеряется не только содержанием гумуса, но другими параметрами. По данным наших исследований технологии прямого посева обеспечивают при равной с традиционной технологией урожайностью зерновых и плотностью почвы увеличение запасов продуктивной влаги и содержание подвижных питательных веществ (табл. 5).

Необходимо отметить, что основной фактор бурного освоения новых технологий с прямым посевом в мировой практике – экономический.

Если проанализировать распространение перспективных производственных систем no-till, mini-till, strip-till, то мож- но увидеть, что наибольшее применение в мире они нашли там, где государство помогает сельхозпроизводителю минимально или совсем не выделяет денег на аграрный сектор. В частности, новые технологии максимально освоены в Австралии, Новой Зеландии, Аргентине, Чили, Парагвае, Боливии, Уругвае, Канаде, США, где в аграрном секторе правительствами покрывается от 0 до 20% затрат при возделывании сельскохозяйственных культур.

Источник