Система земледелия no-till

История возникновения новой системы земледелия

Основоположником данной технологии стал русский ученый и агроном Иван Евгеньевич Овсинский, который еще в далеком 1871 году начал проводить практические эксперименты на полях с применением органической мульчи без предварительной пахоты. Полученный опыт автор технологии описал в своей книге «Новая система земледелия», которая затем трижды переиздавалась, поскольку пользовалась значительным спросом среди аграриев.

Позже эксперименты с безотвальным способом обработки земли были проведены в Украине. После получения первых положительных результатов данный метод стали массово вводить в практику во многих регионах Советского Союза, однако из-за нехватки специальных знаний, отсутствия материально-технической базы и низкого качества оборудования, технология применялась в усеченном виде и ее эффективность была невысокой.

Внедряемый метод не был полностью «нулевым», поскольку земля чаще всего обрабатывалась при помощи «плоскореза» (без переворачивания земельного пласта), потому до сих пор многие аграрии, говоря о «No-Till» технологии, по ошибке подразумевают обычный безотвальный способ обработки почвы, что есть в корне неправильно. Поэтому, прежде, чем начинать внедрение данной технологии, в первую очередь следует внимательно изучить ее основы.

Основным плюсом применения нового метода является то, что грунт (поскольку рыхление почвы не производится) лучше сохраняет влагу, поэтому технология «No-Till» чаще всего применяется засушливых регионах и на полях со сложным рельефом, где традиционный способ вспашки в принципе невозможен.

В настоящее время на систему нулевой обработки почвы приходится лишь 6,8 процентов всех пашен мира. Технология «No-Till» получила признание и широко распространена в Соединенных Штатах, где используется в основном для борьбы с ветровой эрозией, в Канаде, где применяется для сохранения влаги в степных районах, а также в Бразилии, Аргентине, Парагвае и Австралии. На вышеперечисленные страны приходится примерно девяносто пять процентов всех используемых этим способом площадей. К слову сказать, на европейском континенте методом нулевой обработки почвы обрабатывается лишь три процента пахотных земель.

Переводчик терминов

Для начала разберемся в терминологии, чтобы точно знать, чем за рубежом отличается No-Till от нулевой технологии, от минимальной обработки и т.д. Для этого обратимся к статье
«О терминах в земледелии и растениеводстве» академика Мехлиса Сулейменова,
опубликованной в журнале «Аграрный сектор» № 3 (13), сентябрь, 2012 г.

Поскольку эти термины пришли в нашу речь из английского языка, имеет смысл разобраться в них подробнее.

1. Традиционная обработка – система обработки почвы, которая сложилась в данной почвенно климатической зоне до перехода на новые технологии.

2. Сокращенная обработка – варианты обработки почвы, когда из привычной системы исключаются отдельные элементы.

3. Минимальная – за весь цикл от уборки предшествующей культуры до окончания посева проводится только одна обработка при посеве сеялкой-культиватором.

4. Прямой посев – посев сеялкой без культиваторных лап по полю, на котором могла быть какая-то осенняя или ранневесенняя обработка почвы.

5. Нулевая обработка – прямой посев проводят по полю, на котором не было никаких обработок после уборки предшествующей культуры.

6. Ноу-тилл (no tillage) – система земледелия, при которой полностью исключаются обработки почвы под все культуры в течение длительного времени. Исключаются чистые пары, так как главное требование системы – постоянное покрытие почвы культурами или пожнивными остатками. Условно допустимы в некоторых странах химические пары.

Ждем, когда столь важный вопрос терминологии будет решен на уровне госстандартов, чтобы наконец-то появилось единообразие.

Неудачный опыт

Ноу-тилл в Европе фермеры внедряли в конце 1960-х годов по собственному желанию, с целью снизить затраты на производство растительной продукции.

В большинстве регионов Европы климат холодный и влажный, из-за этого погодные условия стабильнее, чем в других регионах мира. Поэтому на проблемы эрозии и деградации почвы европейские фермеры в то время обращали внимания очень мало. А из-за очень развитой машиностроительной промышленности и постоянного использования всё более мощных орудий для обработки почвы, фермеры не замечали, что на полях уже образовалась подплужная подошва. Так что цели сохранить плодородие почвы у фермеров не было.

В Великобритании фермеры, начав использовать Ноу-тилл, сжигали растительные остатки, этот метод оказался губительным для сохранения и улучшения качества почвы.

Из-за прекращения механизированного воздействия на землю произошло массовое распространение злаковых сорняков, а эффективных гербицидов для борьбы с ними тогда еще не было.

Внедрение системы поддержки рынка с обеспечением гарантированных рыночных цен с начала 1970-х воспрепятствовало поиску решений проблем, возникающих при использовании методов No-till. Как только цены на сельхозпродукцию стабилизировались, многие фермеры вернулись к плугу. В результате, европейское аграрное сообщество на тот момент не видело преимуществ новомодной технологии.

Примечательно, что южноамериканские земледельцы тогда наблюдали за Европой, переняли Ноу-тилл и сегодня являются пионерами этой технологии. В этих странах не было фиксированных цен на зерно, поэтому они задались поиском решений возникающих проблем и разработали широкий диапазон сеялок Ноу-тилл для прямого посева.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Обычно разрабатываемые основные рекомендации несут только информативный характер для начинающих фермеров, пытающихся самостоятельно разобраться и освоить данную технологию. Совершенно понятно, что каждый рассматриваемый элемент методики no-till требует проверки и адаптации к условиям хозяйства, поэтому начинать следует с небольших площадей. При этом, несмотря на достаточное распространение данной технологии в России, напоминание о ее основах по-прежнему является актуальным. Подготовленные специалистами ГБУ РК «Крымский информационно-консультационный центр агропромышленного комплекса» компоненты системы прошли оценку в Академии биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В. И. Вернадского», ФГБУН «НИИСХ Крыма» и ряде предприятий региона — К(Ф)Х «Драгми», К(Ф)Х «Сахалин», ООО «Сезам-Агро» и других.

При любой технологии возделывания обеспечение культур необходимыми питательными веществами — одна из главных задач. В системах, основанных на традиционной обработке почвы, минерализация является преобладающим процессом, поскольку сразу после вспашки начинается усиленное разложение органического вещества. Если не пополнять его запасы, поле быстро теряет плодородие. В то же время данный процесс в рамках no-till происходит медленно, и при нем преобладает гумификация. Обычно сначала увеличивается содержание общего азота в органическом веществе, а количество этого элемента, доступного для роста растений, снижается. То есть концентрация органики возрастает, и повышается потенциальное плодородие участка при одновременном сокращении объемов питательных веществ, подходящим культурам, поэтому они должны обязательно получать необходимое количество удобрений в начале вегетации. При нулевой системе земледелия внесение органических и минеральных добавок под основную обработку невозможно. Первый тип удобрений, к которому относятся перепревший навоз или перегной, торфонавозные компосты, вермикомпост и прочее, следует равномерно рассеивать на поверхности угодий. При таком способе применения обеспечивается хороший контакт подкормок с побочной продукцией растениеводства, создается смешанный слой мульчи, вносится значительная часть макро- и микроэлементов — в 1 т около 5–8 кг азота, 3–6 кг фосфора и 6–9 кг калия. При этом улучшается биологическая активность почвы, что способствует ускоренному разложению стерни. Комплексные минеральные удобрения целесообразно вносить во время сева.

Преимущества технологии нулевой обработки почвы

• Уменьшение эрозии почвы. Традиционная механическая обработка почвы со временем приводит к ее водной и ветровой эрозии. Так как при применении способа Нулевой системы земледелия, верхний слой грунта не рыхлится, это помогает решить проблему выдувания ветром и вымывания с дождями плодородного слоя с полей. Это преимущество является одним из главных.
• Сохранение и улучшение качества плодородного слоя. Стерня и солома остаются в поле, это способствует и развитию микрофлоры в структуре грунта, и возвращению минеральных и органических веществ обратно в плодородный слой. Так как слои почвы не перемешиваются, не разрушаются и корневые каналы. Улучшение аэрации почвы.
• Накопление и сохранение влаги в почве. При традиционной технологии обработки полей, более глубокие влажные слои почвы, открываются и подвергаются большему испарению влаги из них. Технология «No-Till», позволяет сохранять и накапливать влагу в глубине плодородного слоя, а слой мульчи не дает быстро испаряться влаге с поверхности земли. Кроме того в зимний и весенний период мульча лучше задерживает снег, который зимой защищает поле от морозов, а весной медленней тает. Талая влага не стекает, а постепенно впитывается в землю.
• Снижение потребности в орошение почвы. За счет улучшения инфильтрации дождевой воды и восстановления уровня грунтовых вод. Сокращается сток воды и поверхностное ее испарение.
• Улучшение контроля за ростом сорняков. Так как поле не перепахивается, снижается всхожесть сорняков. А дополнительное покрытие слоем мульчи, уменьшает вероятность попадания их семян в плодородную почву. В результате уменьшается использование гербицидов.
• Экономия ресурсов. За счет уменьшения количества операций проводимых в поле, констатируется сокращение необходимой техники и значительная экономия времени. Уменьшается износ и расходы на ремонт техники. Необходимо меньшее количество рабочей силы. Снижение затрат на ГСМ. Т.к. меньше потребность в поливе – снижаются затраты на воду. Уменьшаются затраты на удобрения.
• Улучшение экологической ситуации. За счет минимального выезда техники в поле уменьшается и выброс вредных веществ в воздух, уменьшается давление техники на почву. Происходит возрождение экосистемы.
• Увеличение рентабельности. За счет снижения затрат, уменьшается и себестоимость готовой продукции. Возрастает прибыльность хозяйств любого размера (как крупных так и мелких)

В чем состоит суть новой технологии

Дословно «No-Till» в переводе с английского языка означает «не пахать». Аграрии давно знают, что механическая вспашка грунта чаще всего приводит к эрозии почвы, а метод «No-Till» позволяет эту проблему устранить, поскольку он предполагает щадящую обработку земли (целостная, не нарушенная структура грунта является краеугольным камнем и наиболее важным компонентом данной технологии).

При использовании технологии «No-Till» оставшаяся на поле стерня не сжигается и не зарывается в землю, а все органические остатки измельчаются до определенного размера и в виде мульчи равномерно распределяются по полю, поэтому главным требованием при обработке земли данным способом является ее ровная поверхность.

Разбросанная довольно толстым слоем мульча создает на полях мощное защитное покрытие, сохраняя и восстанавливая верхний пласт плодородного грунта, который позволяет сберегать влагу. Мульча также превосходно защищает почву от ветровой эрозии, не дает произрастать сорным травам и содействует образованию активной микрофлоры с обилием микро и макро элементов, которые обеспечивают высокую урожайность культур.

Кроме того, поскольку все пожнивные отходы остаются на поверхности, в почве увеличивается количество гумуса, растет уровень фосфора, восстанавливается плодородие земли, а благодаря тому, что затраты на топливо при использовании системы нулевой обработки значительно снижаются, то соответственно сокращается и количество выбросов углекислого газа в атмосферу. При этом происходит явная экономия ресурсов, поскольку снижаются амортизационные затраты, что безусловно положительно влияет на прибыльность.

Ученые посчитали, что «No-Till» технология позволяет сократить расходы на оплату труда в 1,6 раз, на горюче-смазочные материалы более, чем в 2,2 раза, а на оборудование почти в полтора раза. При этом общая урожайность повышается минимум в три раза, а производственные расходы сокращаются в целом на двенадцать процентов.

Не следует забывать и о таком актуальном на сегодняшний день вопросе, как экология, ведь отказ от прямой вспашки значительно уменьшает выбросы вредоносных газов, которые производит сельскохозяйственная техника.

Кроме того, благодаря применению технологии «No-Till» вода в природных источниках, за счет уменьшения общей загрязненности полей, становится значительно чище. При этом из-за снижения уровня углеродистых выделений из грунта, нормализуется баланс атмосферного углерода, и расширяются возможности для предотвращения опустынивания и деградации почвы.

Увы, система «No-Till» имеет и свои недостатки. Она достаточно сложна, поскольку требует высокой квалификации агрономов и строгого соблюдения технологии, которая должна учитывать климатические и погодные условия, особенности почвы, наличие вредителей, прочие факторы. Кроме того, для проведения сельскохозяйственных работ по данной методике необходимо иметь специальное оборудование и машины.

Но данную технологию сложно применять во влажных зонах и заболоченных местах (без предварительного создания эффективной дренажной системы). Кроме того, эта технология требует ровной поверхности полей, чтобы семена распределялись равномерно и ложились на одинаковую глубину.

Из недостатков можно отметить и тот факт, что применение системы «No-Till» требует дополнительной биохимической защиты растений, поскольку под мульчей и в верхнем слое почвы скапливается большое количество вредителей и патогенов (грибков, вирусов, бактерий).

Нулевая обработка почвы может также привести к снижению процесса нитрификации аммонийного азота, что, как следствие, влияет на накопление в почве токсичного аммония (в щелочном грунте — это аммиак), который может оказаться пагубным для корневой системы культурных растений (особенно в начале вегетационного периода).

В Украине технологию No-till успешно применяют агрофирмы Кировоградской, Тернопольской и Житомирской областей. Руководит процессом заслуженный работник сельского хозяйства Михаил Филиппович Дяченко, имеющий стаж работы агрономом более сорока лет.

С 2006 года его агрофирма начала использовать метод нулевой системы обработки полей, которая сейчас применяется на общей площади около восьми тысяч гектаров. Хозяйство имеет высокую рентабельность, быстро развивается, и имеет лучшие показатели в регионах по выращиванию озимой пшеницы, ячменя, кукурузы, подсолнечника, сои и многолетних трав.

Так, что процесс идет. Медленно, тяжело, но существует уже достаточно много примеров, когда используя технологию «No-till» украинские фермеры получают результаты гораздо выше, чем при традиционном способе обработки земли.

ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

При no-till гербицид сплошного действия на основе солей глифосата применяется, как правило, два раза в год в дозировке 1–2 л/га — перед посевом и после уборки культуры. Самое раннее и наиболее позднее внесение таких препаратов, например в Республике Крым, можно планировать в марте и ноябре соответственно. Они будут эффективны при температуре 7ºС и выше. Гербициды избирательного действия обычно подключаются в качестве страховых, при этом можно успешно вносить почвенные препараты. Однако при технологии no-till лучше применять фитоценотический метод борьбы с сорняками, то есть верно выбирать время сева, использовать локальное введение удобрений и другое.

Продуктивная система защиты посевов от вредных растений с высоким насыщением гербицидами должна использоваться в течение всего переходного этапа к нулевой технологии, то есть 2–4 года. За этот период полностью исчезнут многолетние сорняки, и значительно истощится их семенной банк в почве. К тому же, семена, которые образовались и осыпались с вегетирующих растений, попадают на остатки, теряя контакт с землей. Значительная часть их гибнет под влиянием экологических условий — температуры, отсутствия влаги и прочего, а всходы — из-за ограничения основных факторов жизни. При эффективной схеме контроля над количеством нежелательных культур в течение 4–5 лет объемы расхода гербицидов сокращаются на 38–40%, а засоренность снижается в 2,8 раза и более. Через несколько лет применения технологии no-till, когда система начнет устойчиво проявлять все преимущества, борьба с сорняками приобретет поддерживающий характер.

ДОСТОИНСТВА СХЕМЫ

Еще один возможный вариант применения удобрений в рамках нулевой технологии — их введение ленточным способом под семена в каждый ряд, при этом такой подход имеет несколько потенциальных преимуществ по сравнению с разбросным способом. Так, в этом случае обеспечивается дружное прорастание семян вследствие более раннего доступа корней к питательным веществам, что приводит к увеличению урожая. Помимо этого, достигается превосходство над сорняками в борьбе за необходимые элементы — сельскохозяйственные культуры первыми получают доступ к ним. При этом растение, обладающее большим и избирательным подходом к добавкам, добивается и более высокой эффективности их использования, что повышает его способность конкурировать с сорняками.

Успешность сельскохозяйственного производства, в том числе в рамках нулевой технологии, значительно возросла, когда было создано новое оборудование для внесения удобрений непосредственно во время сева. Появилась возможность вводить их в одно ложе с семенами на разную глубину, что сделало процедуру более сложной, однако она позволяет добавлять туки именно в те места, где они необходимы. В результате сократилось количество проходов техники по полю, благодаря чему экономится горючее, меньше изнашиваются машины и уплотняется почва. Кроме того, преимуществом методики no-till является внесение удобрений непосредственно в зону корней растений. При таком размещении уменьшаются потери питательных веществ, а культуры более полно их используют.

ЕЖЕГОДНОЕ ЧЕРЕДОВАНИЕ

Эффективная защита сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей в рамках рассматриваемой технологии состоит из нескольких мероприятий. Севооборот должен проводиться своевременно с использованием адаптированных, устойчивых к негативным факторам гибридов и сортов. Непосредственная борьба подразумевает применение инсектицидов и фунгицидов, когда это необходимо для сохранения и увеличения плодородия почв.

Таким образом, при технологии no-till, когда сельскохозяйственные культуры высеваются прямо по стерне предшественника, в первую очередь, нужно разработать правильный севооборот. Самыми распространенными в рамках сберегающего земледелия являются болезни, возбудители которых хорошо сохраняются на поверхности участка и выживают в пожнивных остатках. Ежегодное чередование зерновых и широколистных культур разрушает цикл жизнедеятельности насекомых и патогенных микроорганизмов, которым подвержены виды, постоянно выращиваемые на одном и том же поле. С подобной сменой стерня зерновых обеспечит защиту угодий на два года, поскольку растительные остатки с предыдущего сезона продолжат оберегать землю при выращивании широколистных растений, оставляющих меньшее количество пожнивных остатков. В результате будет достигнута важная цель технологии — повышение урожайности при сохранении плодородия почвы.

Недостатки технологии нулевой обработки почвы

Там, где есть достоинства, там есть и недостатки. Все зависит от того что превышает. Больший интерес вызывают те проблемы, с которыми сталкиваются фермеры, проверяющие на деле, эту технологию на протяжении нескольких лет. Большая часть рисков связанна именно с переходом с традиционного ведения земледелия, на технологию Нулевой обработки почвы.

• Риск снижения урожайности в переходной период. Снижение урожайности получается в результате не правильного управления посевами (недостаточного количества азота в грунте, переизбытка удобрений, ошибки использования гербицидов и др.). Однако при адекватном применении технологи повышения урожайности можно добиться уже с первого года применения «No-Till».
• Увеличение применяемых гербицидов именно на начальном этапе. В условиях, когда гербициды заменяют механическую обработку земли, увеличивается применение гербицидов сплошного действия, но уменьшается применение препаратов вносимых в почву с заделкой. Но со временем количество гербицидов существенно снижается, особенно при применении правильного севооборота.
• Необходимость приобретения новой техники. Несмотря на сокращение общего количества используемой техники, возникает необходимость приобретения специальных широкозахватных сеялок, более мощного трактора и приспособления к комбайну для измельчения и равномерного распределения соломы. А это дополнительные затраты на стартовом периоде.
• Необходимость в обучении персонала. Технология Нулевой обработки почвы, требует новых знаний и новых навыков, которые значительно отличаются от традиционной технологии. Возникает необходимость переучивать и повышать квалификацию людей.
• Медленное прогревание почвы весной. Пожнивные остатки, которыми укрывают плодородный слой почвы, снижаю температуру почвы в среднем на 3-5 С. При раннем посеве, может возникнуть задержка всходов, из-за недостаточного прогрева почвы. В то же время в летний период понижение температуры в почве способствует лучшему сохранению влаги.
• Риск возникновения проблем с вредителями и болезнями. Наличие остатков растительности на поле и отсутствие механической обработки создает благоприятные условия для развития болезней и вредителей, в том числе размножению грызунов.
• Дефицит минерального азота и фосфора в почве. В связи с отсутствием переворачивания грунта, возникает проблема с распространением в нем азота и фосфора. Увеличение численности микрофлоры в частности дождевых червей, помогает решить эту проблему. Однако на первых порах придется дополнительно вносить эти удобрения в почву.
• Сложности с внесением органических удобрений и минералов. Эффективность органических удобрений без заделки их в почву значительно снижается.
• Ограничение данной технологии на слабо дренированных и переувлажненных почвах. Повышенная переувлажненность приводит к уменьшению биологической активности почвы. В связи с этим технология нулевой обработки не подходит для районов с заболоченным грунтом или требует создания хорошей дренажной системы.
• Неаккуратный вид поля. Наличие растительных остатков на поверхности земли, не позволяет полю выглядеть аккуратно в общепринятом понимании.

Что представляет собой «Нулевая обработка почвы»

Суть этой технологии состоит в том, что плодородный слой земли не только не подвергается механическому воздействию, а еще и укрывается равномерным слоем измельченных пожнивных остатков (мульчей).

Во время уборочной кампании, формируется слой из пожнивных остатков, нетоварную часть урожая срезают на высоту примерно 10-20 см., измельчают и равномерным слоем распределяют по поверхности посевной площади. Этот слой мульчи в последствии, будет не только защищать грунт, но и сохранять влагу, препятствовать произрастанию сорной растительности, способствовать развитию микрофлоры в земле.

Для посева по слою мульчи используют специальную технику, широкозахватные сеялки. Для их правильной работы и равномерного (на одинаковую глубину) засева полей необходимо выровнять поверхностный слой плодородной почвы. Поэтому, несмотря на то, что в основе технологии «No-Till» лежит полный отказ от отвальной вспашки полей, все же на переходном этапе приходится применять культивацию. Но после проведения подготовительных работ, почва не подвергается никакой механической обработке.

Но, как и у любого другого способа обработки земли, данная, технология имеет свои преимущества и недостатки.

Все положительные моменты технологии «No-Till» приводят к ежегодному увеличению посевных площадей, обрабатываемых именно по этой технологии.