Экспертные мнения → «На разрушенных почвах ноу-тилл не запустится!»: Александр Харченко – о борьбе с уплотнением почвы при переходе на новые технологии и о восстановлении здоровья почвы
До последнего времени механическое рыхление было единственным средством борьбы с сорняками. И лишь изобретение гербицидов сплошного действия лет 60 назад, вначале на основе д.в. паракват, а потом глифосатов – открыло новую эру в сельском хозяйстве, которая зародилась в среде продвинутых фермеров, и, в зависимости от страны имеет разные названия. Общее в этих названиях: земледелие, точнее – землепользование, т.к. обработка почвы отсутствует в принципе, а поверхность почвы покрыта слоем растительных остатков, в которые с помощью специальных сеялок производится посев - так называемый «мульчированный посев».
Переходя на нулевое земледелие, сельхозпроизводители зачастую сталкиваются с такой серьезной проблемой как уплотнение почвы. Оно не всегда бывает обусловлено давлением техники. Причина – в особом взаимодействии почвенных бактерий, которые «делят» между собой территорию, что мы постоянно наблюдаем на «разрушенных», потерявших свою структуру почвах, на которых много лет внедрялась система интенсивного растениеводства – система Нормана Борлоуга – отца «Зеленой революции».
Как «взломать» плужную подошву и не допускать её возникновение впредь? Об этом генеральный директор НПО «Биоцентр» Александр Харченко рассказал на обучающем семинаре в рамках выставки «Интерагромаш».
Учёный начал с определения понятия – что такое «ноу-тилл».
– Есть английский термин no-tillage – «без обработки». Есть аргентинское понятие sistema de siembra directa – «система прямого посева». По-британски – direct seeding sistem. В Австралии это направление называется zero-till, «нулевая обработка». Поскольку термины ещё не устоялись и в разных языках используют разные выражения, мы должны понять смысловое значение, которое стоит за этими словами. Самое общее смысловое значение – посев в почву с сохранением мульчи, слоя растительных остатков предшествующей культуры, сидератов, сорняков и так далее, – сказал Александр Харченко.
Александр Генрихович отметил, что ноу-тилл – это не обязательно какие-то «крутые» сеялки. В разных странах в необработанную почву что-то сеют или что-то сажают различными способами, даже вручную, если говорить о некоторых странах Африки, Азии и Южной Америки.
– У ноу-тилл есть интересная особенность. Его придумала не наука, а «шальные» фермеры-экспериментаторы, которые чудили на своих полях, кто как мог, и начудили на создание целой системы. Они стали развиваться, а наука – подтягиваться, значительно отставая от фермеров и пытаясь свести все полученные знания в какую-то последовательную систему, единую картину, но до сих пор этого сделать так и не смогла, при этом многие отечественные ученые-земледелы до последнего времени занимали и занимают к ноу-тилл крайне негативную позицию– продолжил Александр Харченко. – А фермеру, как правило, не нужна единая картина со сложной научной теорией – ему нужны правильные приёмы. Причём если система ноу-тилл на разных почвах и в разных агроклиматических условиях запускается, набор агроприёмов может быть совершенно различным.
Глава НПО «Биоцентр» при всем этом, однако убеждён, что за ноу-тиллом – будущее. Потому что эта система земледелия не просто помогает экономить на солярке, а – при соблюдении всех канонов и правил на переходном этапе к ноу-тилл – приводит к восстановлению природной структуры почвы, восстановлению природного плодородия почвы, к хорошей экономике производства.
«Ноу-тилл – не панацея: таких в сельском хозяйстве просто не существует. Скорее, это часть большего, развивающегося видения самовосстанавливающегося сельского хозяйства, в котором разнообразие фермерских методов – от ноу-тилл до органических – и комбинация обоих считаются правильными и необходимыми. Мы считаем, что все фермеры, в конце концов, должны перейти к почвозащитному сельскому хозяйству и, если возможно, к ноу-тилл на своих фермах».
Цитата из журнала Scientific American
Хотя принято считать, что идея ноу-тилла пришла в Россию из-за рубежа, отечественная наука эту систему также изучала, и весьма обстоятельно – ещё в 1980-х годах. Александру Харченко посчастливилось лично общаться с учёными, которые исследовали нулевое земледелие в тот период.
– В 1980-е годы в Ибфрм РАН - институте биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской академии наук существовала лаборатория биоценологии. Там работали специалисты высочайшего класса. У этих шести человек была поставлена особая задача… Если сейчас у нас испытывают сеялки – сами по себе, удобрения – сами по себе, то тогда учёным поставили комплексную задачу – разработать систему восстановления почвы. Просто понять, в каком направлении агроному надо идти, чтобы у него почва стала плодородной, и разработать научное обоснование, и систему агроприемов – поделился глава НПО «Биоцентр».
Учёные лаборатории биоценологии где-то раздобыли английскую сеялку для ноу-тилл, и обкатывали систему на засушливом востоке Саратовской области (70 км от границы с Казахстаном), на каштановых почвах.
– Это было в хозяйстве «Декабрист», в районе, очень плохо обеспеченном влагой. И это было ещё в 1983 году! Наши учёные получили такое понимание ноу-тилла, до которого хвалёным аргентинцам и бразильцам придется еще ползти лет 25, – заметил Александр Харченко.
Какое же открытие сделали тогда учёные? Они доказали, что пахота разрушает почвенное микробное сообщество, которое впоследствии восстанавливается. Только этот процесс на разных почвах происходит с различной скоростью. Например, в Воронежской области на тучных это занимает две недели. А в Саратовской области почва может не восстановиться даже за год.
– С точки зрения восстановления природного плодородия почвы нас интересует скорость восстановления почвенного сообщества. А с точки зрения начала работы на технологии ноу-тилл – понимание, насколько это почвенное сообщество разрушено, – подчеркнул Александр Харченко.
Что разрушило почвенное сообщество? По мнению глав НПО «Биоцентр», виновна в этом неразумное интенсивное земледелие, которое практиковали хозяйства, реализуя систему «отца зелёной революции» Нормана Борлоуга. Её принципы известны: лучший сорт или гибрид, много-много минеральных удобрений, защита растений с помощью химии и, по возможности, полив. Эта система стала централизовано внедряться с 1964 года, и с самого начала нормально работала только на 20% почв, а на остальных сельхозугодьях запустила процесс деградации почвы. Аграриям стало требоваться всё больше удобрений, всё больше химических СЗР, к которым выработалась устойчивость, и вся маржа растениевода стала уходить производителям этого человеческого, платного ресурса, который постоянно дорожает.
– Эффективность применения минеральных удобрений у нас ниже порога экономики их применения во многих агроклиматических зонах, – сказал Александр Харченко. – Система Нормана Борлоуга запустила разрушение почв, мы получили плотную почву, потерявшую структуру. Видим разделение почвы на слои: в верхнем слое, где есть механическая обработка, слой рыхлый, а ниже 20-ти сантиметров – «бетонная» плита, которая становится влагоупором, плохо пропускающая влагу атмосферных осадков на глубину, под которой снова рыхлая земля.
Такая почва не может обеспечить сельхозкультуры ни полноценным питанием, ни достаточным количеством влаги. Даже если выпадают обильные осадки, влага скапливается в «блюдца» на полях, образованных по причине плужной подошвы, и быстро испаряется при нарастании температур.
Как не похожа эта почва на то, что можно увидеть на нетронутых землях! Нормальная, природная структура почвы совсем иная: в ней нет разделения на рыхлый и уплотнённый слой.
– Нормальная почва состоит из агрегатов. Учёные Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН исследовали эту почву, разрезали каждый агрегат и рассматривали его в микроскоп. Выяснилось, что на поверхности каждого почвенного агрегата живут аэробные микроорганизмы, а внутри каждого комочка находятся анаэробы, которые сжимают почву, потому что безвоздушная среда – это их конкурентное преимущество, – рассказал Александр Харченко. И в почвах, имеющих природную структуру нет разделения на аэробный и анаэробный уплотненный почвенные горизонты.
Систему ноу-тилл хозяйства начинают внедрять, как правило, на разрушенных почвах, где баланса между разными группами почвенной биоты уже больше нет. И при отказе от вспашки сталкиваются с горизонтальным разделением почвы, которое не связано с проездом техники. И со спонтанным процессом уплотнения почвы.
– Уплотнение почвы – не обязательно действие орудий, не обязательно проход техники. Просто если у анаэробов есть возможность, они захватывают территорию за счёт уплотнения почвы, – рассказал Александр Харченко.
Со временем соблюдение канонов ноу-тилл приводит к восстановлению природной структуры почвы. Но дело в том, что, пока хозяйство придёт к «счастливому экономическому будущему», этот плотный почвенный горизонт доведёт сельхозпроизводителя до банкротства.
Споткнуться на этом и всех вытекающих проблем от уплотнении почвы может что фермер, что огромное хозяйство. НПО «Биоцентр» разработало целую технологию перехода на ноу-тилл. Есть небольшое руководства, а в планах – написание и издание специального учебника. Один из пунктов этой технологии – борьба с уплотнением почвы. Его рассматривают здесь как обязательный приём.
– По разуплотнению почвы есть много точек зрения. Кто-то говорит, что без чизеля или щелереза не обойтись, – сказал Александр Харченко. – Глубина первичной обработки – до глубины залегания «плиты»: её нужно прорезать до горизонта рыхлой земли. Во время телемоста на Барнаульской конференции по ноу-тилл в 2023 году аргентинцы сказали, что специальный чизель для ноу-тилл, не нарушающий почвенного покрова, имеется практически в каждом хозяйстве, которое работает в системе прямого посева.
На каждый сантиметр «взлома» придётся потратить около пол-литра солярки. Работа щелерезом Quivogne SS-7 обойдётся в 500-600 рублей на гектар, орудием GASPARDO Artiglio – 2,5 тыс. рублей на гектар.
Второй момент – после «взлома» необходимо использовать покровные культуры, в первую очередь - со стержневой корневой системой. Они помогут закрепить результат предыдущего агроприёма. В качестве руководства по покровным культурам можно использовать идеи, изложенные Риком Бибером (США), и продвигаемые Ольгой Томашовой.
Наконец, важный этап – применение биологических препаратов, способных разуплотнять почву. Их применение идет в системе во время переходного этапа на ноу-тилл. Изменение уровня понимания сути и философии ноу-тилл: от простого примитивного понимания (отказ от механической обработки и экономия на топливе) до понимания, что это новая система земледелия ноу-тилл. Мы должны понимать, что, отказываясь от механического рыхления почвы, мы не отказываемся от рыхления почвы в принципе. Мы должны запустить биологическую систему рыхления. Непонимание этого сделает наш ноу-тилл неуспешным.
– Что такое мульча? В чем ее эффект? Это питание для почвенной биоты. Когда у нас нет возможности накормить всех в почве при условии, что почва не пашется, а также не вносятся никакие органические удобрения, мульча на поверхности создаёт слой в 1,5 см, где еды хватает на всех, – сказал Александр Харченко. – Мы создаём «коммунизм» в узко взятой полосочке – полтора-два сантиметра. Научно это называется «градиент по углероду»: на глубине, в почве, его мало, а здесь – много.
Российские учёные, которые работали в Институте биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН выяснили, что что микробы в слое, где много углерода, который они могут использовать в пищу, могут вступать в сложную систему кооперации, и эта система получает новые способности.
– Наша задача – чтобы под мульчей, которую мы оставили на поверхности почвы, появилось почвенное сообщество нового типа, синтрофное микробное сообщество, способное организовывать всех внизу, – отметил глава НПО «Биоцентр». – Под мульчой за счёт активности этих бактерий происходит постепенное оструктуривание почвы. Вектор восстановления и оструктуривания почвы направлен сверху вниз. Если мы хотя бы до глубины в 40 см восстанавливаем почву, у нас решается вопрос влагоёмкости почвы, перестают на растения негативно влиять никакие засухи и заморозки и прочее, восстанавливается высокий уровень природного почвенного плодородия.
Синтрофизм — особый случай симбиотической кооперации между метаболически разными типами бактерий, которые зависят друг от друга при разрушении субстратов. Проще сказать, что в данном микробном сообществе микробы не конкурируют друг с другом, а существуют по принципу «один за всех и все за одного» (по-латыни – «unus pro omnibus, omnes pro uno»).
Синтрофизм почвенных бактерий можно создать искусственно. В своё время в Германии получил большую известность препарат «Пятисотый» - роговый компост, применение которого запусках биологическое рыхление почвы. Этот препарат широко использовался в Ростовской области в поселениях немцев-колонистов до Великой Отечественной войны. Сейчас препарат применяется и производится в системе органического биодинамического земледелия, основанного на идеях немецкого теософа Рудольфа Штайнера во многих странах и континентах. Продукция органиков, идущих этим путем известна в мире под брендом «Деметра». Только в Австралии по этому методу работают на 1 млн гектаров.
– Мы сделали промышленный аналог 500-го препарата – микробные композиты-консорциумы СТИМИКС®НИВА. В их состав входит до 15 микроорганизмов. Штаммы бактерий, входящих в состав этих препаратов, приживаются в дикой природе и в сельскохозяйственных почвах, успешно преодолевая конкуренцию с почвенными организмами, образуют в почве быстро разрастающиеся колонии. Они в процессе своей жизнедеятельности создают гелеобразные соединения, содержащие минеральные вещества и биоактивные органические соединения. Именно в зону нахождения этих выделений устремляются корни растений, а также представители почвенной фауны: черви, моллюски, членистоногие, – рассказал Александр Харченко, - Запускается активный процесс разуплотнения почвы, почва начинает функционировать как живая система.
На разрушенных почвах ноу-тилл просто так едва ли запустится, предупреждает Александр Генрихович. Можно ожидать на первых этапах – первые годы вспышку большого количества болезней растений, включая корневые гнили и потери урожая по этой причине. Также необходимо вносить большие дозы минеральных удобрений, особенно азотных, так как в почвах в этот момент природная микробная азотофиксация находится на крайне низком уровне. Можно сказать, что обязательным условием для «запуска» ноу-тилл является восстановление Здоровья почвы. Поэтому работа по восстановлению почвенного плодородия и структуры почвы должна быть системной. Термин «Здоровье почвы» был предложен в 2000 году двумя американскими учеными.
Здоровье почвы - способность почвы функционировать как живая система, поддерживая жизнедеятельность растений и животных, поддерживать и улучшать качество воды и воздуха, а также здоровье животных и растений в рамках экосистемы.
Doran and Zeiss, 2000
Мы об этом писали в многочисленных статьях, и рассказывали на семинарах. Александр Харченко читает Курс по восстановлению почвы при переходе на ноу-тилл с 2008 года. НПО «Биоцентр» готов поделиться рекомендациями и собственным опытом с интересующимися аграриями и студентами аграрных колледжей и вузов. Готов провести обучение в заинтересованных хозяйствах.