В структуре севооборотов основное место занимают сейчас экономически выгодные культуры: озимая пшеница, ячмень и подсолнечник. Ежегодное возделывание этих культур приводит к ухудшению агрофизических свойств почв и к их истощению, поэтому севооборот необходимо конструировать, а не просто организовывать и использовать.
Ставка на люцерну и клевер беспроигрышная Чернозем и сегодня является главным национальным богатством страны, основой обеспечения продовольственной безопасности России, ведь именно черноземы дают до 88 % продовольственных ресурсов страны. Известно, что современная практика хозяйственной деятельности и грубые нарушения выработанных десятилетиями технологий земледелия привели к деградации этих земель.
Как остановить деградацию почвы при ее уплотнении, смывании, сдувании? Это, прежде всего, могут сделать многолетние травы. Многолетние бобовые и бобово-злаковые травосмеси накапливают в почве наибольшую массу корней, обеспечивая тем самым усиленный процесс накопления гумуса. Расширение площади посевов этих культур в севооборотах Нижнего Дона – основа биологизации земледелия.
Наиболее существенное воздействие на почву оказывают многолетние бобовые травы (люцерна, клевер, эспарцет). По количеству накопившейся в почве корневой массы (7-10 т/га воздушно- сухого вещества) они в 2,5-3,5 раза превосходят однолетние растения. Введение в севооборот многолетних трав, в первую очередь бобовых, положительно сказывается не только на балансе гумуса, но и на повышении урожайности за счет обогащения почвы биологическим азотом. Многолетние бобовые травы могут вовлекать в биологический круговорот следующее количество симбиотически связанного азота: клевер и люцерна первого года пользования – до 200, эспарцет – до 180, травы двух лет пользования – 250- 400 кг/га. В биомассе корневой системы многолетних бобовых трав содержится 1,6-1,8 % азота. После люцерны двухлетнего использования в почву поступает в среднем азота 130-150, фосфора – 25-30 и калия 90-100 кг/га. Зернопропашной севооборот (20 % пропашных) с двумя полями многолетних трав обеспечивал положительный баланс гумуса в стационарном опыте Тамбовского НИИСХ. За ротацию (10 лет) содержание гумуса в пахотном слое (0- 30 см) увеличилось с 6,85 до 7,20 %. Роль многолетних трав в повышении почвенного плодородия подтверждается и другими научно-исследовательскими учреждениями Центрального Черноземья.
Установлено, что в зернопропашном севообороте (40 % пропашных, 60 % зерновых культур) для поддержания бездефицитного баланса гумуса необходимо вносить не менее 8 т навоза на га пашни. При наличии в этом севообороте двух полей многолетних трав (40 % пропашных) это достигается без дополнительного внесения органических удобрений. Затраты совокупной энергии на возделывание 1 га их посева обычно в 1,5-2,0 и 2,5- 3,0 раза меньше, чем на возделывание зерновых и пропашных культур.
Многолетние травы играют роль восстановителей почвенного плодородия, если их используют в севообороте и ежегодно распахивают, пополняя почву органикой. Возделывание же их в выводных полях наиболее оправданно при производстве семян (люцерна, костер и др.) и в борьбе с эрозией почвы. Однако задача повышения гумуса в черноземах может быть решена за счет воспроизводства биогенных ресурсов плодородия в агроэкосистемах. Это означает, что в адаптивной структуре посевных площадей посевы многолетних бобовых трав должны быть увеличены до 200-250 тыс. га, зернобобовых культур до 100 тыс. га, промежуточных и сидеральных культур до 50-75 тыс. га. При этом создается положительный баланс органического вещества в почве, укрепляется ее азотный фонд за счет симбиотической азотофиксации, что позволяет обходиться меньшими затратами азотных удобрений. Использование биогенных средств интенсификации позволит сократить дефицит органического вещества и с меньшими затратами укрепить энергетику почвенного покрова.
Как известно, бобовые травы являются прекрасными азотонакопителями. По данным НИИСХ им. В.В. Докучаева, после трех лет пользования в слое почвы до 20 см накапливалось 8-14 т сухой массы корневых остатков на 1 га, тогда как после уборки озимой пшеницы корневых остатков было 0,11-0,17 т/га, проса – 1,1- 1,2 т/га, а ячменя и гороха – 0,3- 0,4 т/га. В корнях гороха содержится на 1 га примерно 200 кг азота, что соответствует 35-40 т навоза. В почвозащитных севооборотах многолетние травы обычно занимают 3-5 полей, однолетние кормовые культуры, используемые на зеленую подкормку или выпас – 1-2 поля. Склоны крутизной свыше 15° засевают многолетними травами на более длительные сроки как внесевооборотные или залежные.
В условиях ДЗНИИСХ за ротацию десятипольного севооборота люцерна прошла восемь полных циклов (посев-уборка последнего укоса). В шести из них на естественном фоне количество фиксированного азота составляло 350,3 кг/га. Продолжительность жизни люцерны при сенокосном использовании в благоприятных условиях может достигать 15-20 лет, но в полевых севооборотах ее обычно используют в течение 2-3 лет, а в кормовых – до 5 лет. Костер безостый может находиться на поле до 15-20 лет. Нашими исследованиями было установлено, что почвы южных степных районов, включая и южную зону Ростовской области, при использовании в парозернопропашном севообороте сильно распылены и в значительной мере нуждаются, особенно на эродированных участках, в восстановлении прочной мелкокомковатой структуры. Если этого не делать, почвы окажутся подверженными не только дефляции, пыльным бурям, но и смыву во время снеготаяния и летних ливней.
Средний относительный смыв почвы под пропашными культурами, черными парами, яровыми хлебами и зябью – от 200 до 100 %, под озимыми хлебами – 50 %, тогда как под клевером и люцерной – 1-2 %. Это ярко указывает на то, что защиту почв от эрозии хорошо обеспечивают многолетние травы. Под их воздействием не только прекращается смыв и размыв почвы, но и идет обратный процесс восстановления плодородия эродированных участков. Количество агрономических ценных агрегатов размером более 0,25 мм в пахотном горизонте 0-20 см на поле, вышедшем из-под люцерны двухлетнего пользования, было на 13,1-21,2 % больше, чем на поле, вышедшем из-под озимой пшеницы.
Еще более разительным было изменение данного показателя в варианте на слабопокатом склоне юго-восточной экспозиции, где сумма фракций от 10,25 до 10 мм составила 88,13 %, тогда как в период, предшествующий посеву трав, показатель составлял 66,98 %.
Особенно важно, что структурные агрегаты почвы, вышедшей из-под люцерны, более прочны и менее поддаются размыванию. Следовательно, структурообразующее действие многолетних трав не подвергается сомнению, и оно наиболее сильно выражено на полях, где они дают высокий урожай и образуют большую корневую массу в пахотном горизонте.
В наших опытах, проведенных сотрудниками кафедры технологии растениеводства и экологии АЧГАА в 2004-2009 гг. на обыкновенных карбонатных черноземах ОАО «Сорго» Зерноградского района Ростовской области, были получены следующие результаты.
Почвы хозяйства подвержены значительной физической деградации, связанной с усиливающейся антропогенной нагрузкой, ведущей к их дегумификации, дезагрегации, переуплотнению. Почти 60 % пашни хозяйства относится к эродированным почвам. Так, сумма фракций почвы от 0,25 до 10 мм составляет 68,66 % при водопрочности, не превышающей 40 %. При этом плотность сложения почвы в 2004 г. перед по- севом в варианте со среднесмытой почвой составила в слое почвы 0-30 см 1,41 г/см3 , а на водораздельном плато (неэродированные почвы) показатель составил в слое почвы 0-30 см 1,38г/см3 . После посева люцерны в 2004 г. в последующие годы плотность сложения почвы в слое 0-30 см на участках с неэродированной почвой была 0,98-1,21 г/см3 , на среднесмытых почвах – 0,99-1,31 г/см3 , показатель значительно снизился на изучаемых вариантах, что способствовало значительному повышению водопроницаемости, а это связано с ростом структурности почв под влиянием многолетних трав, кроме того, обогащение почвы органическим веществом растительных остатков люцерны повысило влагоемкость почв.
Следовательно, внедрение адаптивно-ландшафтной системы земледелия на склоновых среднесмытых почвах, выразившееся в посеве многолетних трав (люцерны семигибридной), оказало положительное влияние на агрофизические свойства почвы. Возросла структурность почвы, водопроницаемость, содержание гумуса в почве за четыре года под травами заметно повысилось, что резко увеличило влагоемкость почвы. Все это стало препятствием для поверхностного стока воды со склонового участка и повысило количество продуктивной влаги в метровом слое почвы.
Потребление нитратов растениями ячменя при подпокровном посеве люцерны весной снижает их запасы в почве, на долю люцерны остается нитратов значительно меньше, чем при чистом посеве, и растения реагируют на это увеличением количества клубеньков на корнях люцерны. Следует отметить, что при совместных весенних посевах люцерны с ячменем складываются условия, благоприятные для развития ячменя и неблагоприятные для люцерны. Ячмень – яровая культура, обладающая быстрыми темпами роста. На первых фазах органогенеза он в короткий срок обгоняет люцерну по высоте травостоя, по длине и мощности развития корневой системы и ставит люцерну, растущую под его покровом, в невыгодные условия борьбы за свет, влагу и питательные вещества.
Поэтому нормы высева и густоту стояния ячменя снижают. Люцерна оставляет в почве органической массы в виде корней в 4,5-5,5 раз больше, чем однолетние культуры. Настолько же выше и структурообразующее действие люцерны. Как показали многочисленные исследования, соотношение надземной и корневой массы многолетних трав составляет 1:2; 1:3 и практически никогда не бывает ниже 1:1, в то время как для однолетних культур оно составляет 3:1; 5:1. Такое соотношение объясняет, почему при одном и том же урожае зеленой массы люцерны, суданки и озимой ржи структурообразующее действие и влияние на последующую культуру люцерны значительно выше, чем у однолетних трав.
В пахотном горизонте 0-25 см распространяется значительное количество мелких корешков люцерны, отходящих от стержневого корня и обильно снабженных клубеньками, где развиваются бактерии, фиксирующие азот воздуха. Отмирая, эти бобовые корешки ежегодно обогащают почву органическим веществом корней и азотом своих клубеньков.
По количеству накапливаемых в почве азота и органических остатков люцерна занимает одно из первых мест среди бобовых. Установлено, что в корневых остатках люцерны в пахотном горизонте почвы содержится около 1 т/га азота и 1,3-1,6 ц/га фосфора. Такое количество азота содержится в 45-50 ц сернокислого аммония, а 1,3-1,6 ц фосфора – в 7-10 ц суперфосфата. Посев люцерны в большой степени способствует окультуриванию не только верхнего пахотного, но и нижнего подпахотного гори- зонта почвы. Это особенно важно для обыкновенных черноземов и так- же южных, часто солонцеватых, почв.
Люцерна, являясь одной из важнейших многолетних трав в условиях степи Северного Кавказа, играет роль не только лучшего белкового кормового растения и отличного предшественника для большинства сельскохозяйственных культур, но, главное, люцерна – одно из важнейших звеньев высокой культуры земледелия, способное при правильном использовании вместе с другими звеньями агрокомплекса значительно повысить плодородие почвы.
Задачи стабилизации содержания гумуса в почвах, его воспроизводства, а также органического вещества тесно связаны с защитой почв от эрозии.
Вся система земледелия в Ростовской области должна быть почвозащитной, базироваться на контурной организации территории, системе севооборотов с использованием многолетних трав, дифференцированных по почвозащитному эффекту, почвозащитных, экологически безопасных технологиях выращивания сельскохозяйственных культур. Сельскохозяйственные культуры по-разному влияют на пополнение органики в почве. Самое большое количество растительных остатков в почве накапливают многолетние травы – 10,2-17,9 т/га, в 3-4 раза меньше озимая пшеница – 3,4-5,0, затем просо – 2,8-3,5, ячмень и кукуруза – 1,2-2,6, горох – 0,6-1,5 т/га.
За последние 20 лет экономических реформ в России ситуация с сохранением черноземов и развитием села в черноземных районах страны не улучшилась, а наоборот, стала ближе к катастрофической. В 90-е годы XX столетия из оборота выведено около 40 млн га сельхозугодий, в упадок пришли интенсивные технологии, не востребованы достижения аграрной науки и техники. С каждым годом нарастает эрозия пашни, продолжает ускоренно снижаться плодородие знаменитых черноземов. В результате под угрозой продовольственное обеспечение страны со 140 млн населения. Американский Президент Ф. Рузвельт еще в середине XX века сказал: «Страна, не заботящаяся о своих почвах, ставит под угрозу свое существование».
Второй путь – искать способы сохранения естественного плодородия черноземов, особенно на эродированных склоновых землях.
Фитомелиорация – главный, надежный путь решения многих проблем земледелия. Необходимо в корне поменять отношение правительства, специалистов- земледельцев к сельскому хозяйству. При существующем положении вещей, когда сила чернозема расходуется без восстановления, трудно рассчитывать на успехи в повышении плодородия черноземов – главного богатства нашей Родины.