В начале этого года компания «Сингента» провела в ряде российских регионов цикл экспертных семинаров «Здоровая почва — платформа устойчивого агробизнеса». Заседание, посвящённое почвенному плодородию, состоялось и в Самарской области. Экспертный совет преследовал несколько целей первостепенной значимости: обратить внимание на важность сохранения здоровья почв, продемонстрировать практическую связь между проблемами, которые наблюдает сельхозпроизводитель, и фундаментальными изменениями почвы. Кроме того, необходимо было актуализировать рейтинг локальных проблем, связанных со здоровьем почв региона, уточнить их хозяйственное и экономическое значение. Итогом заседания экспертного совета стала разработка методологии оценки статуса здоровья почв, формирование практических мер по улучшению здоровья почв и конечно, советов для хозяйственной устойчивости агробизнеса Самарской области.

Самарские почвы: смешение двух зон

Регион расположен в двух природных зонах — лесостепной и степной, поэтому почвенный покров здесь разнородный. Лесостепная зона дала Самарской области не только серые лесные почвы, но и оподзоленные, выщелоченные и типичные чернозёмы; степная — тёмно-каштановые почвы и другие чернозёмы, обыкновенные и южные. Есть здесь солончаки, дёрново-карбонатные и болотные почвы, но в целом чернозёмы занимают больше половины общей площади региона. Пахотные земли Самарской области (2,832 млн гектаров) занимают 97,5% чернозёмов. При этом у основной части пашни (51,2%) мощность гумусового горизонта средняя и малая (41,8%), а на долю мощных чернозёмов приходится всего лишь 3,3% пашни.

Запасы гумуса уходят 

К сожалению, интенсивная хозяйственная деятельность, отмечавшаяся в области с 1986 по 2015 годы, привела к устойчивому снижению гумуса в пахотном горизонте почв Самарской области на 21,9%. Если в 1986 году площадь пашни с низким содержанием гумуса составляла 545,6 тыс. га, то к 2015 году она разрослась вдвое, до 1113,7 тыс. га. Вместе с этим сократилась и площадь пашни с повышенным содержанием гумуса — с 31,9 до 11,9% или на 564,7 тыс. га. Доля же почв с высоким содержанием гумуса снизилась до 6,3 тыс. га. Одновременно в области появились почвы с очень низким содержанием гумуса.

Из-за чего же это происходит? В первую очередь, потери гумуса связаны с резким уменьшением внесения органических и минеральных удобрений, что приводит к быстрой минерализации гумуса. Например, если с 1990-х до 2010-х годов хозяйства Самарской области вносили на поля 15-20 кг/га д.в. минеральных удобрений, то сегодня они вносят около 35 кг д.в. на гектар, причём около 90% из них — азотные удобрения. Вынос же основных питательных элементов (азота, фосфора и калия) с урожаем составляет 140-160 кг/га. Это значит, что недостаток минерального питания для бездефицитного баланса сейчас превысил 80%.

При всём этом урожайность основных культур региона растёт. Повышению показателей способствуют активная минерализация органического вещества за счёт интенсивных обработок, увеличенный на фоне климатических изменений вегетационный период, расширение площадей с интенсивными сортами и гибридами, а также умножение в севообороте доли культур, вовлекающих в питание подпахотные горизонты почвы. Урожайность растёт, однако вместе с урожаем с поля безвозвратно выносятся элементы питания, запасы которых затем не восполняют. Обеднению почвы способствует и четырёхкратное увеличение в севообороте за последние 40 лет доли подсолнечника.

Проблема постепенно уходящего из самарских чернозёмов гумуса переходит в разряд катастрофических, необратимых, хотя его запасы всё ещё значительные. Если оставить технологию растениеводства в регионе на прежнем интенсивном уровне, то в перспективе для агроэкономики наступят депрессивные времена из-за неизбежного снижения продуктивности пахотных земель. На сегодняшний день в типичных чернозёмах Самарской области в среднем содержится 5,2% (590 т/га) гумуса; в выщелоченных — 5,2% (420 т/га), в оподзоленных 4,8% (410 т/га), в обыкновенных — 4,8% (410 т/га), а в южных — 4,0% (420 т/га).

Работа органического вещества

Почвенное органическое вещество выполняет целый комплекс функций. Агрохимическая заключается не только в обеспечении минеральным питанием после минерализации, но и в регуляции кислотности за счёт управления степенью подвижности ионов алюминия и водорода. Кроме того, органическое вещество обеспечивает скорость поглощения и силу удержания питательных веществ в почве.

Если смотреть с точки зрения агробиологии, то органическое вещество стимулирует рост и развитие корневой системы растений и конечно, влияет на групповой состав почвенной макро- и микробиоты.

Агроэкологическую функцию органического вещества трудно переоценить. Оно является уникальным структурообразователем почвы, поглощает токсины/тяжёлые металлы, регулирует доступность питательных веществ и депонирует углерод.

Если говорить об агрохимических показателях региона комплексно, то почти в половине (43%) пахотных почв гумуса содержится мало. Кроме того, в них повышена кислотность, мало калия (1%, тогда как в среднем по России этот показатель равен 10%) и фосфора (14%, а в среднем по России — 22%). Необеспеченность же микроэлементами достигает 83%. 

Минерализация vs гумификация

Естественное плодородие почв Самарской области всё ещё сравнительно богато, но устойчивость агробизнеса здесь всё больше зависит от убывающего плодородия. Коридор варьирования урожайности по годам активно расширяется: она может колебаться более чем на 50%, а значит, агропредприятиям становится сложнее планировать производство и составлять бюджет в долгосрочной перспективе. 

Именно поэтому, поясняет экспертный совет, весьма важно обеспечить баланс между двумя противоположными процессами состояния органического вещества в почве: минерализацией органического вещества (что необходимо для активного агропроизводства) и гумусуобразованием (этот процесс — ключ к долгосрочному сохранению почвенного плодородия). Нельзя приравнивать органическое вещество почвы к простому источнику минерального питания после внесения минеральных удобрений, ведь оно выполняет сложный и необходимый для плодородия комплекс функций. И если баланс не соблюсти, в один прекрасный момент органическое вещество в почве просто может закончиться. 

Незаменимый гумус

Надо заметить, что гумус — не одно вещество постоянного химического состава. Это большой комплекс веществ (гуминовых кислот, их солей, гумина и ульмина, фульвокислот и их производных), от соотношения и количества которых зависит ценность гумуса и плодородие почвы. 

Гуминовая кислота (она же молодой гумус) — главный источник питания микробиоты. Молодой гумус очень подвижен и может вымываться водой. Соли гуминовых кислот (с участием кальция, магния, натрия, калия и ионов аммония) — главный структурообразователь. От катиона будет зависеть качество структурно-агрегатного состава почвы. Это зрелый гумус, и его может разрушать микробиота. Что касается гумина и ульмина (гуминовые угли, или старый гумус), то это инертное вещество, которое не участвует ни в почвообразовании, ни в питании микробиоты. А фульвокислоты и их производные — фрагменты гуминовых кислот с более агрессивными характеристиками. Они подвижны и влияют на кислотно-щелочную характеристику почвы. Всё это необходимо понимать, чтобы уяснить происходящие во время и после вспашки поля процессы.

Что происходит при вспашке

В результате вспашки почвенное органическое вещество проходит активную трансформацию. В полтора раза возрастает молодой гумус, при этом в полтора же раза убывает гумус зрелый, и преобладать в нём начинают инертные гумины. Таким образом, после вспашки в почве высвобождаются минеральные элементы, но зато теряется структура. Определить содержание всего органического вещества помогут стандартные методы исследования почвы. А для того, чтобы понять объективную ситуацию на конкретном поле, нужно привлекать дополнительные методы определения фракционного состава гумуса.

Средство для поддержания здоровья почвы

Практика и исследования показывают, что при использовании минеральных удобрений в дозах, необходимых для достижения плановой урожайности зерновых до 4 т/га, коэффициент гумификации самый высокий и составляет 0,2 единицы. При повышении фона минерального питания для получения плановой урожайности зерновых до 5 т/га и более коэффициент гумификации резко снижается в 3,5-4 раза. Это происходит за счёт повышения активности почвенной микробиоты, что усиливает минерализацию гумуса. А, стало быть, чем выше дозы минеральных удобрений, тем больше нужно вносить удобрений органических. При этом важно понимать, что органические удобрения не приносят прибыль в виде прибавки урожая. Урожай повышают за счёт минеральных удобрений, а органические удобрения — средство для выздоровления или профилактики здоровья почвы.

Кроме того, в процессе вспашки, глубокого рыхления и интенсивной механической обработки почвы пахотный слой насыщается воздухом — аэрируется. В результате этого и в условиях лёгкого гранулометрического состава при мелкой заделке растительных остатков или при оставлении их на поверхности почвы достигается максимальный уровень минерализации органического вещества. Иными словами, максимально высвобождаются элементы питания и создаются условия для наибольшей урожайности. Но, к сожалению, гумус при этом разрушается, а значит, почва теряет долгосрочное плодородие. Чтобы гумус сформировался вновь, потребуется целый комплекс факторов: аэробные условия, оптимальное количество растительных остатков, благоприятное соотношение в них углерода к азоту (в диапазоне 60-80:1), умеренная аэрация верхнего горизонта, тяжёлый гранулометрический состав и большое разнообразие почвенной бактериальной микрофлоры.

Микробиологическое картирование

Сегодня огромное количество растениеводческих хозяйств пользуются таким методом, как картирование полей с выделением разных зон урожайности. Высокоинтенсивным агропроизводствам необходимо к этому добавить обязательное микробиологическое картирование, чтобы установить биоразнообразие каждого участка поля и найти оптимальное соотношение между супрессорами и патогенами и провести микробиологическое восстановление почвы.

Нужно помнить, что сообщества почвенной микробиоты специфичны для каждой местности. Так, супрессоры, характерные для конкретного поля, проявляют на нём повышенную агрессивность против патогенов и жизнеспособны до 3-5 лет после внесения. 

Впрочем, сельхозкультуры реагируют на дополнительное внесение в почву супрессоров по-разному. Если какая-то из них недостаточно отзывается на это действие, то при дисбалансе микробиома лучше будет вывести её за пределы высокоинтенсивных севооборотов.

Переуплотнение «душит» почву

Помимо этого, есть ещё одна важная задача. Как и во многих других регионах, в Самарской области на передний план выходит проблема переуплотнения пахотного горизонта, из-за которой процессы релаксации почвы фактически заблокированы. Довольно часто в области наблюдается такая картина: в необрабатываемом слое формируется почвенный горизонт от 25-30 до 100-120 см с твёрдостью, как у укатанной глиняной дороги. В таких условиях развитие корневой системы растений будет затруднено, ведь сельхозкультуры не получают не только необходимых питательных элементов, но и влаги, что приводит к снижению урожайности. Кроме того, нарушается и водно-воздушный режим почв, фильтрация почвы ухудшается, из-за чего возрастают эрозионные процессы. 

Рекомендации по восстановлению почв Самарской области

• Прекратить потерю гумуса на пахотных землях региона вполне возможно, если следовать рекомендациям, которые сформировал экспертный совет по итогам заседания. Приведём их полностью: 

• Ввести в практику на сельхозпредприятии расчёт научно-обоснованных доз внесения минеральных удобрений и баланса элементов питания.

• Рассчитывать питание по каждому полю индивидуально, в том числе, используя программный комплекс САС «Агроэколог». 

• Внедрить современные методы управления продуктивностью высокоинтенсивного поля в дополнение к агрохимическим показателям, включая анализ продуктивности поля по NDVI, карту высот и микробиологическую карту поля. 

• Корректировать по результатам листовой диагностики минеральное питание во время вегетации сельскохозяйственных культур. 

• Вносить органические удобрения (навоз, компост) в количестве 8-20 т/га севооборотной площади, чтобы компенсировать ежегодные потери гумуса (0,8-1,6 т/га).

• Высевать сидеральные культуры с урожайностью 150-250 ц/га (донник, горчица белая, редька масличная, люпин) и запахивать их. 

• Запахивать остатки соломы с 10 кг/га д.в. азота. 

• Любые органические удобрения запахивать не меньше чем на 20 см вглубь пашни. Только в этом случае будет шанс их гумифицировать.

• При минимальных или безотвальных системах обработки перейти на дифференцированную систему обработки почвы (год вспашка — три года безотвальная или минимальная обработки). Перед вспашкой обязательно вносите органические удобрения. 

• В условиях минимальных или no-till обработок возникает проблема заделки растительных остатков (соломы) и органических удобрений. Любая оказавшаяся на поверхности органика неизбежно будет минерализована до диоксида углерода, но гумус при этом образовываться не будет.

• Применять бактериальные препараты для повышения автохтонного биоразнообразия. 

• Обязательно контролировать давление колёсной техники на почву. Не допускать превышение удельного давления на почву свыше 0,6 кг/см². 

• Выходить на механические работы только при наступлении физической спелости почвы. 

• Одним из локальных средств рекультивации почв для повышения содержания фосфора и серы, а также кальция (как активного элемента почвенного структурообразования) может служить фосфогипс в дозах 6-8 т/га.