Рослинні рештки та підвищення прибутковості

В історії no-till руху є люди легендарні, ікони, що винайшли передову технологію ще тоді, коли й оранка всіх, здавалося б, влаштовувала. Одна з таких визначних та відомих фігур — Адемір Калегарі, що народився на фермі на півдні Бразилії в 1957 році. Він почав працювати з нульовим обробітком ґрунту, покривними культурами та широкими сівозмінами ще в 1977 році. Здобувши ступінь з агрономії в Бразилії та ступінь магістра ґрунтознавства в Абердинському університеті у Сполученому Королівстві, він до того ж отримав наукові звання в університеті Лондріна, Бразилія, Паризькому університеті, та університеті штату Канзас. Доктор Калегарі працював консультантом Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН та Світового банку, є автором численних наукових праць та книг, та має досвід роботи у полі мінімум в півсотні різних країн. Відвідував він і Україну, спілкувався з “ЗЕРНОМ”.
Адемір Калегарі вважає, що саме своєчасне запровадження технології no-till та вдалий підбір покривних культур в Бразилії зробили країну аграрною супердержавою — бо це допомогло розв’язати задачу придушення хвороб і підвищення прибутковості.
Ми наводимо тут фрагменти однієї з лекцій, прочитаної Адеміром Калегарі майже 20 років тому — і як можна впевнитися, це дійсно класика, що не старіє. Проблеми, які має вирішити запропонований підхід, тільки загострилися зараз для України, і тому рішення виглядає більш ніж актуальним.

 

Адемір Калегар

 

Процес деградації ґрунту, що спостерігається на багатьох сільськогосподарських площах, набуває загрозливого розмаху і виходить з-під контролю. Конфлікт між землеробством і тваринництвом, системами землеволодіння, трудовитратами, землеробськими методами та ринком змушує багато країн звернутися до пошуку стійких систем землеробства, що зберігають ґрунт.

Почніть no-till з експериментів

Для того, щоб освоїти й адаптувати до місцевих умов систему ощадливого землеробства, рекомендується почати застосовувати її на невеликій ділянці, намагаючись зрозуміти та простежити інтеграцію всіх її компонентів, включених у конкретні землеробські системи.
Першим кроком має стати пошук можливості максимального покриття ґрунту протягом усього року.
Це досягається правильним використанням пожнивних залишків, відмовою від спалювання рослинних залишків (культур і бур’янів) і підбором відповідних покривних культур (місцевих і екзотичних) для сівозмін, куди також потрібно включати товарні та фуражні культури. Потрібно також враховувати час, необхідний для вирощування покривної культури, і період вегетації відповідно до агроекологічних зон і ґрунтово-кліматичних умов, щоб забезпечити найкращий вплив цих факторів на ґрунт і наступні культури.

Інтеграція компонентів сівозміни

Рослини є одним із важливих індикаторів стану навколишнього середовища. Деякі можуть рости тільки на родючих ґрунтах, у той час, як інші мають здатність рости на виснажених або мають стійкість до кислих ґрунтів і посухи. Це спонукає фермерів і технологів зайнятися пошуком місцевих (потенційних покривних) культур і спробувати впровадити їх у землеробські системи. Можна навести багато прикладів місцевих культур, зокрема, стилосанта (Stylosanthes) у штаті Мато Гроссо (Бразилія), деяких видів люпину, знайдених у Південній Америці та на півдні Танзанії в Африці. Ці культури добре ростуть на кислих малородючих ґрунтах.

Перевагою використання деяких потенційних покривних культур у місцевих хліборобських системах різних країн Африки, Азії, Америки, що розвиваються, є багатофункціональність, наприклад, доліхоса, мукуни. Вони полегшують фермерам перехід на систему ощадного землеробства. Стає значно легше повністю перейти на No-till, орієнтуючись на місцеві умови та інфраструктуру фермерського господарства.

Неоднаковий вплив культур на ерозійні процеси напряму пов’язаний із кількістю сформованої біомаси (надземної та підземної), наявним ґрунтовим покривом, рівномірністю розподілу пожнивних решток на ґрунтовій поверхні, рівнем впливу рослинних решток на властивості ґрунту: густину, структурність, рівень інфільтрації, пористість тощо.

Монокультура може докорінно змінити довкілля через: селективне споживання поживних речовин, виділення особливих, притаманних лише даній культурі, кореневих ексудатів, створення сприятливих умов для збільшення чисельності окремих видів мікроорганізмів, що внаслідок цього змінює фізичний, біологічний та хімічний стан ґрунту, а також тягне за собою появу й нагромадження характерних для культури комах-шкідників, хвороб і деяких бур’янів. Ці компоненти сильно впливають на ланцюжок взаємодій «ґрунт-вода-рослина» і провокують зниження ґрунтової родючості та падіння врожайності культур.

Шукайте нові покривні культури

У різних агроекологічних зонах штату Парана, а також в інших штатах Бразилії при застосуванні різноманітних землеробських систем фермери широко використовують різні види покривних культур. Ці види ростуть разом із товарними однорічними культурами (кукурудзою, пшеницею, квасолею, соєю, бавовною, кассавою, картоплею, арахісом, соняшником, овочами), а також їх підсівають під багаторічні культури — каву, цитрусові, фруктові дерева, виноградники тощо. Крім поліпшення властивостей ґрунту і сприятливого впливу на наступні посіви с/г культур, покривні культури відрізняються багатоплановістю застосування. Деякі види використовуються як зелений корм для тварин, а деякі — в їжу людям.

У південній частині Бразилії в системі сівозмін застосовуються кроталярії, канавалії та вігни, різні види арахісу, доліхос, вика волохата, вика звичайна, редис, люпин білий, люпин жовтий, люпин вузьколистий, запашний горошок, овес чорноголовий, овес білий, райграс, жито, соняшник, кукурудза, просо, сорго. Фермери в окрузі Рачуньо (Кенія) застосовують бобові культури разом зі слоновою травою (Pennisetum purpureum) з метою контролю такого бур’яну як стрига. Суміш пеннісетума червоного зі стилосантом (Stylosanthes sp.), доліхосом (Dolichos lablab), квасолею оксамитовою (Mucunapruriens) або сиратро (Macroptilium atropurpureum) слугує гарним фуражем.

Інші види покривних культур, які можуть бути використані: земляні боби, нут, горох коров’ячий, квасоля золотиста, доліхос звичайний, горох голубиний, конюшина, люцерна, люпин, сіратро, кроталярія індійська, квасоля оксамитова, сіратро, пуерарія, стилосантес та ін. Спільною рисою всіх цих видів є те, що вони забезпечують циркуляцію поживних речовин і фіксацію азоту (бобові культури), який може бути легко засвоєний наступною с/г культурою.

Рослини, що застосовуються як покривні культури, виробляють великий об’єм рослинної біомаси та коріння, які прямо й побічно впливають на систему «ґрунт-вода-рослина» та відіграють ключову роль, коли використовуються в правильно підібраних схемах сівозмін разом із товарними та кормовими культурами.

Вплив сівозміни з покривними культурами на властивості ґрунту

Застосування покривних культур у чергуванні з товарними для забезпечення ґрунтового покриву є стратегічно ефективним заходом із захисту ґрунту та відновлення ґрунтової родючості в різних агроекосистемах світу. Покривні культури мають також такі позитивні аспекти:

  • захист ґрунту від водної та вітрової ерозії;
  • створення мульчі для поліпшення ґрунтового покриву та застосування принципів ощадного землеробства;
  • придушення росту бур’янів;
  • поліпшення водоутримувальної здатності ґрунту;
  • відновлення циркуляції поживних речовин;
  • накопичення азоту в ґрунті шляхом біологічної фіксації (бобові);
  •  поліпшення ґрунтової біології (макро- і мікрофлори та фауни);
  • потужне коріння деяких покривних культур є свого роду «біологічним плугом» і руйнує ущільнені шари ґрунту;
  • поліпшення фізичних властивостей ґрунту (агрегація ґрунтових частинок, інфільтрація, пористість, здатність водопроникнення та поглинання, ін.);
  •  сівозміни із застосуванням різних видів покривних культур забезпечують біологічний баланс ґрунту і сприяють зменшенню проблем із комахами-шкідниками та захворюваннями (ґрунт і культури);
  • постійне додавання органічних решток сприяє збільшенню вмісту в ґрунті органічного вуглецю;–
  • зменшення втрат ґрунтових поживних речовин і вилуговування ґрунту;
    ріст коренів покривних культур забезпечує сприятливі умови для розвитку ґрунтових організмів;
  • забезпечення хороших умов для поглинання вологи та поживних речовин наступними рослинами наступних товарних культур.

У районах із низьким вмістом органічних речовин у ґрунті, недостатньою доступністю поживних речовин, низьким рівнем рН, наявністю алюмінію в ґрунті відбувається зміна фізичних властивостей ґрунту (структурності, рівня інфільтрації, пористості ґрунту та відповідно розвитку кореневої системи рослин). У цьому разі застосування деяких культур у період пару допоможе швидше поліпшити родючість ґрунту порівняно з традиційною практикою.

Вапнування та рослинні рештки

Зазвичай на кислих ґрунтах, коли вапно вноситься у верхній шар ґрунту без пожнивних решток, рекомендується вносити його не глибше ніж на 10 см — що суттєво обмежує ефективність. Вапно разом із рослинними рештками змінює рівень рН і вміст Са, Mg та Al у ґрунті. Позитивний вплив рослинних решток на мобільність вапна було виявлено Міязавою (Myazawa) ще у 1998 року за застосування наступної сівозміни: овес чорногривий (Avena strigosa) — жито (Secale cereale) – мукуна сіра (Mucuna pruriens) — леукена (Leucaena leucocephala). Цікаво, що пожнивні рештки пшениці (Triticum aestivum) не мали жодного впливу на мобільну здатність частинок вапна!
Варто звернути увагу на те, що зменшення вмісту Al, Са і Mg у верхньому шарі ґрунтового профілю, спричинене використанням рослинних решток, тягне за собою збільшення доступності та вмісту К. Саме металоорганічні комплексні реакції є основним механізмом, який забезпечує мобільність частинок вапна (Franchini et al, 2001).
Це працює наступним чином: розчинні органічні сполуки, які виділяються з рослинних решток, містять карбоксил (-СООН) та фенольні (-ОН) групи, які вступають у реакцію з лужними та кислотними катіонами. Останні забезпечують мобільність та здатність комплексів до детоксикації кислих підґрунтових шарів.

Рослинні рештки та ґрунтова біота

У разі відмови від орного обробітку та залишення рослинних решток на поверхні ґрунту зростає чисельність популяції ґрунтових макро- і мікроорганізмів. Рослинні рештки, завдяки формуванню мульчувального шару на поверхні ґрунту, сприяють покращенню ґрунтової структури, збільшуючи стабільність ґрунтових агрегатів у воді (цементувальна дія органічних речовин, полісахаридів, гіфів і грибів), підвищують водоутримувальну здатність ґрунту та рівень інфільтрації, забезпечують більшу пористість ґрунту, сприяють ґрунтовій аерації та зменшують випаровування.

Результати застосування ґрунтозберігаючих систем: збільшення врожайності

Повсюдне застосування бобових культур у сівозмінах покращує ґрунтову структуру за допомогою організмів, які дуже ефективно розкладають такі рослинні. У 1993 році Тумсен (Toomsan), працюючи з ґрунтами нагірних районів у Таїланді та використовуючи перед посівом кукурудзи арахіс, виявив, що залишена на поверхні ґрунту солома арахісу збільшує врожайність кукурудзи на 65%. Застосування бобових сидеральних культур (Vigna unguiculata L.) врожайність рису збільшилася на 100% (2,2 т/га) порівняно з вихідною.
Було зроблено висновок, що ґрунти північних гірських районів Таїланду під час традиційного спалювання пожнивних решток швидко втрачають ґрунтові органічні речовини, які, втім, можна відновити, застосовуючи сівозміни з бобовими культурами та використовуючи практику залишення рослинних решток на поверхні ґрунту у вигляді мульчувального шару для захисту ґрунтової поверхні.
В Парагваї вищу врожайність кукурудзи було отримано за використання рослинних решток бобових культур (вики, люпину вузьколистого, пташника і гороху запашного). У більшості випадків урожайність кукурудзи за No-till була вищою, ніж за традиційної орної системи обробітку ґрунту. Кукурудза, посіяна в бобові покривні культури, практично не реагувала на внесення азотних добрив, а на ділянках зі злаковими культурами і тими, які перебувають під паром, добре на них реагувала. Таким чином, можна зробити висновок, що ці культури надають великі можливості для економії хімічних азотних добрив.
Сприятлива тенденція, що простежується у вищенаведених результатах, відповідає даним, отриманим фермерами Парани, які застосовують зелені сидеральні культури та методи No-till. Було підтверджено, що за вирощування люпину та вики до посіву кукурудзи можливе накопичення в ґрунті до 90 кг/га азоту (Derpsch & Calegari, 1992; Calegari et al, 1998).

No-till зберігає вологу

На дослідницькій фермі Санто Антоніо, що розташована на півночі Парани, Бразилія, (Calegari et al, 1995), було відмічено збільшення інфільтрації води в ґрунт із 20 мм/год за традиційної оранки до 45 мм/год за технології No-till (сівозміна соя-пшениця) завдяки зміні деяких фізичних властивостей ґрунту. Покращення процесу інфільтрації води здебільшого стало результатом впливу на ґрунт рослинних решток (коріння, листя та ін.) і завдяки посиленню активності мікроорганізмів, включно з кореневими ексудатами та грибами.

No-till та накопичення органіки

Після семи років роботи були відмічені зміни в рівні вмісту поживних та органічних речовин у різних системах землеробства: вміст органічних речовин зменшився за орного обробітку ґрунту, а на ділянці з неушкодженою ґрунтовою структурою (No-till) спостерігалось збільшення вмісту органічних речовин у ґрунті завдяки рослинним решткам на поверхні та сповільненому процесу їхнього розкладання. Вміст органічних речовин за застосування No-till сягнув 30 г/дм3.
Щорічне додавання рослинних решток на ґрунтову поверхню та застосування сівозміни в системі No-till забезпечують поступове збільшення вмісту органічних речовин у ґрунті на оброблюваних сільськогосподарських землях Парагваю.

No-till та гербіциди

У дослідженнях, проведених у двох районах Парагваю (на піщаних ґрунтах Фрісленда і глинистих ґрунтах Облігадо), оцінювали вплив гербіцидів у двох землеробських системах (No-till і традиційна оранка). Був проведений облік кількості організмів (земляних черв’яків, комах та ін.) на варіантах з No-till і традиційною оранкою, а також у лісі (табл. 1). У лісовому ґрунті та в ґрунті, де застосовувався No-till, живих організмів виявилося більше. У піщаних ґрунтах Фрісленда виявлено більшу концентрацію організмів, ніж у суглинках Облігадо. Ці ж результати підтвердили 1999 року Ромбке і Форстер (Rombke & Forster).
Всупереч факту активного використання гербіцидів під час використання технології No-till, різноманіття вирощуваних у цій системі культур (покривних і товарних) призводить до збільшення (!) кількості мікроорганізмів порівняно з ораними землями, оброблюваними гербіцидами.

Не залишайте землю непокритою

Результати, отримані на основі багаторічних досліджень по всьому світу, підтверджують економічну доцільність застосування сівозмін, що підвищують екологічну стійкість землеробства.
Сівозміна з покривними культурами забезпечує чудовий контроль ерозії (водної та вітрової), накопичення та збереження вологи в ґрунтовому профілі, запобігає її випаровуванню з ґрунтової поверхні, покращує властивості ґрунту, підвищує не лише врожайність пшениці, сої, кукурудзи, рису, бавовни, соняшнику, сорго тощо, а й сприяє збереженню та відновленню ґрунтової родючості.

Сівозміни з бобовими культурами дають змогу заощаджувати азотні добрива, допомагають посилити контроль над бур’янами завдяки мульчувальному шару, поліпшити біологічний баланс ґрунту, скоротити популяції комах-шкідників і знизити рівень розвитку хвороб культур. Усе це призводить до економії трудових ресурсів і палива, скорочує виробничі витрати та забезпечує контроль стану ґрунтів для досягнення стійкості землеробства.
Метод No-till успішно застосовують у багатьох регіонах Бразилії вже протягом десятиліть. Впроваджується багато нових культур (соя, кукурудза, квасоля, бавовна, сорго, просо, соняшник, пшениця, ячмінь, жито, люпин, ріпак, арахіс, овочеві культури та ін.), покращується стан довкілля, підвищується прибутковість і рентабельність рослинництва.