Дикие пахари. Российский чернозём на грани исчезновения?

«Сингента»

Сегодня состояние российских почв можно назвать плачевным: они утратили структуру и плодородие, не способны перерабатывать растительные остатки и защищаться от засухи, а значит, выветриваются и подвергаются эрозии. Одна из причин деградации кроется в восприятии почвы как неживого субстрата для выращивания растений: агрономы толком не понимают механизма и составляющих её работы. В начале марта компания «Сингента» совместно с Воронежским ГАУ провели интерактивный семинар «Здоровая почва — платформа устойчивого агробизнеса». Задачей мероприятия было формирование для сельхозпроизводителей концепции «почва — устойчивое средство производства». О системах земледелия, направленных на сохранение почвы, журналу «Агротехника и технологии» рассказали эксперты и участники рынка

Потенциальные риски для агробизнеса связаны с деградацией почвы, ухудшением почвенного плодородия, водной и ветровой эрозией, а также со снижением биоразнообразия. Всё это комплексные процессы, о наличии которых говорят простые признаки: 

•  Урожайность по всем культурам сильно зависит от погодных условий. Например, яровая пшеница во влажные годы даёт 50 ц/га, а в засушливые -15 ц/га. 

•  Если в поле применить твердомер или провести раскопки, то на более чем одном горизонте обнаруживается уплотнение почвы.

•  В засуху растения быстро теряют тургор и засыхают. 

•  Урон полю наносит водная/ветровая эрозия.

•  После дождей образуется «такыр» - плотная почвенная корка.

•  Растительные остатки долго не разлагаются (как на поверхности поля, так и после заделки).

Эти видимые проблемы безусловно связаны с фундаментальными изменениями в почве: её структуре, почвенно-поглотительном комплексе, статусе биоразнообразия. Возможно ли вывести отечественные почвы из состояния деградации? Очевидно да, если решить ключевые вопросы агробизнеса. Во-первых, обучить агрономов, которые, как правило, в своей работе не учитывают фундаментальных изменений в почве и видят только их локальные признаки. Во-вторых, убедить сельхозпроизводителей не нарушать севооборот ради экономической выгоды той или иной группы культур.

По словам Елены Соколовой, к.б.н., менеджера по устойчивому развитию бизнеса компании «Сингента», задача проекта «Здоровые почвы» состоит в том, чтобы помочь аграриям сделать почву эффективным средством производства и решить фундаментальные проблемы агробизнеса. Для этого, считает специалист, нужно создать экспертное сообщество, которое будет объединять и консолидировать все знания, балансируя между потребностями и реалиями агробизнеса и детальными технологическими решениями. 

Варьирование урожайности, в зависимости от погоды, на территории России составляет до 40%, говорит Елена Соколова. В сухой год яровая пшеница может принести 20 ц/га зерна, а в нормальный — 45. Такой разрыв показателей огромен: для сравнения, в США разница показателей не превышает 10%, и результат этот достигается в том числе за счёт грамотной работы с почвой.

Сколько людей — столько мнений

Среди специалистов нет единства в понимании того, что такое почва, объясняет Елена Соколова. Агрохимики обычно думают о ней как о среде, обладающей доступными питательными элементами. Почвоведы преимущественно воспринимают почву как некую коллоидную систему (с помощью коллоидов формируются почвенные агрегаты). «Для меня, агронома по защите растений, почва — среда нахождения возбудителей болезней, супрессоров и фауны. Но с помощью той экспертизы, которую мы провели в проекте «Здоровые почвы», удалось объединить все эти направления».

Агроном, продолжает Соколова, не всегда понимает истинные причины плохого состояния полей. Почему не разлагаются растительные остатки? Почему появляется плужная подошва, а вместо нормальной оструктуренной по профилю почвы с мезоагрегатами на поле формируется глыбистая? В большинстве случаев аграрии не связывают происходящее с фундаментальными проблемами. В лучшем случае, не задумываясь, говорят: структуру почвы нарушил проехавший по полю агрегат. Однако только управляя глубинными процессами можно быстро вернуть поле в нормальное состояние, превратить почву в исправно функционирующую систему — и коллоидную, и экологическую, чтобы она смогла обеспечивать аграриям ведение устойчивого бизнеса.

Здоровой почвы нет? 

Если на почву оказывается антропогенное воздействие, она теряет характерные признаки, причём, тем быстрее, чем активнее антропогенная нагрузка. На возделываемых полях эта нагрузка огромна, следовательно, говорить о здоровых почвах в хозяйствах вообще не приходится, считает Елена Соколова. И такая ситуация наблюдается по всей стране. Однако в каждой природной зоне можно выделить своеобразные эталонные образцы — участки, где почва минимально подвергалась антропогенному воздействию. Там сохраняются характерные зональные и интразональные признаки, сложившиеся в результате естественного для данной зоны процесса. Именно с ними сравнивают больные почвы с приобретёнными от антропогенной нагрузки негативными признаками.

«Когда к нам обращаются партнёры с вопросом, что делать с полями, мы вместе с ними стараемся понять, что же именно произошло, — рассказывает Елена Соколова. — Мы не смотрим почву саму по себе, а сравниваем её с почвой данной природной зоны, где имеется растительность похожая, но в минимальной степени подвергшаяся антропогенному воздействию». 

К сожалению, утверждение, что Россия обладает самой большой площадью чернозёмов в мире, сегодня уже не совсем верно.

«Это близко к истине, но не совсем так, — комментирует Константин Стекольников, д.с.-х.н., профессор кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии Воронежского государственного аграрного университета. — Вместе с лугово-чернозёмными почвами, согласно статистике, чернозёмов у нас 115 млн га. Но подчеркиваю: цифрам этим верить нельзя, поскольку инвентаризация не проводилась более 40 лет». По его словам, в Центрально-Чернозёмном районе, как и по всей России, почвенный покров деградирует. Самые распространённые виды деградации — подкисление, дегумификация и эрозия. Кроме того, в последние 10-15 лет развивается слитизация (в почве формируются глыбистые горизонты). При этом подкисление почвы по значению стоит на первом месте: именно оно запускает механизм единого процесса деградации. «Повышенная кислотность даёт не только плохие условия для сельхозкультур, но опосредованно влияет на дегумификацию и связанную с ней утрату структуры, — объясняет эксперт. — Бесструктурная же почва в большей степени подвержена эрозии, дефляции, уплотнению и слитизации. Только регулярное известкование предотвращает деградацию». 

Первая картограмма гумусированности Российской империи была составлена известным почвоведом Василием Докучаевым, продолжает Константин Стекольников. «Нижний порог содержания гумуса на этой карте составлял 8-13%. А теперь сравним эти данные с относительно современными: на 2010 год состояние гумусированности чернозёмного «языка» уже не превышает 8%. Сегодня же, к 2023 году, состояние почвы ещё сильнее ухудшилось», — не сомневается эксперт. То есть, как минимум треть чернозёма мы уже потеряли, поясняет профессор. «Произошло это по разным причинам, но, в основном, из-за дикости пахаря, — негодует он. — Посмотрите на средневзвешенное содержание органического вещества по областям нашего Черноземья. В Воронежской области, самой большой области Черноземья, содержание гумуса только в четырёх районах превышает 7%».

Проблемы образуются из-за того, что общепринятых методов оценки здоровья почвы нет, считает Антон Гончаров, к.б.н. из Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН. Вместо них существует несколько десятков характеристик, которые разные учёные в разной степени применяют для своих работ, причём никто не берёт в расчёт все 50-60 показателей. 

«Здоровье почвы — это скорее некая фундаментальная характеристика, чем прикладная. Но все, кто работают с нездоровыми почвами, обычно возникающие проблемы стараются решить комплексно, что ошибочно — универсального решения до сих пор нет. Иными словами, не всегда понятно, какие именно свойства имеет здоровая почва, но всегда известны нежелательные свойства нездоровой почвы. Поэтому речь идёт о том, как избавиться от признаков нездоровой почвы, хорошо известных всем практикующим агрономам, а не о создании абстрактной «здоровой почвы», — заключает Антон Гончаров. 

Комплексный подход

Агрономы зачастую видят только последствия почвенных изменений. Например, обращают внимание на то, что растения на поле очень быстро засыхают, не задумываясь о том, что обесструктуренная, неаэрированная почва обладает большой теплопроводностью. «Вот почему растения стремительно засыхают: когда наступает воздушная засуха, практически тут же приходит засуха почвенная. Если бы у почвы была хорошая структура, период времени от воздушной до почвенной засухи оказался бы длиннее, — поясняет Елена Соколова. — Мы, со своей стороны, стараемся понять, истинную причину — и уже тогда ставим какой-то диагноз». 

Агрохимические, агрофизические и агробиологические факторы плодородия почв должны находиться в оптимальном соотношении, считает Анатолий Дедов, профессор, д.с.-х.н., заведующий кафедрой земледелия Воронежского государственного аграрного университета. Эти факторы способна регулировать только рациональная система земледелия, а не та, которую ведут сейчас во многих хозяйствах и холдингах, специализирующихся на производстве, например, зерновых, полагает он. «Аграрии насыщают севообороты зерновыми культурами и удивляются, почему в поле не разлагаются растительные остатки. Но как богатые углеродом остатки будут разлагаться, если из года в год они накапливаются слоями?», — недоумевает эксперт.

Анатолий Дедов предлагает усиливать севооборот сидеральными культурами. В частности, донник и эспарцет корнями заполняют пахотный и подпахотный горизонты: это не только улучшает аэрацию почвы и насыщаемость влагой, но и снабжает её биодоступными питательными элементами, увеличивает скорость разложения растительных остатков и непосредственно даёт материал для почвообразования. 

«Сидераты можно возделывать по-разному, говорит профессор Дедов. Например, так, чтобы они накапливали больше биомассы. Для этого при прямом посеве сидераты имеет смысл выращивать с меньшими нормами высева, поскольку, чем больше площадь питания — тем разветвлённее корневая система, которая будет пронизывать большую толщу пахотного слоя. В результате такого подхода корневая система остаётся в почве, образуя в ней своеобразные ходы. По ним во время таяния снегов влага проходит по профилю почвы вниз и по ним же поднимается вверх. 

Существуют известные комбинации «нездоровая почва — возделываемая культура», объясняет Антон Гончаров. У практически любой культуры в каждом регионе или даже поле есть определённая проблема, которая мешает эту культуру возделывать и с которой, как правило, агрономы и работают. Агроном старается убрать известные ему негативные характеристики, чтобы оптимизировать урожайность. Но разнообразие нездоровых почв намного выше разнообразия зональной изменчивости типов почв. По сути, каждая комбинация «нездоровая почва — возделываемая культура» требует отдельного плана сельскохозяйственных мероприятий для получения оптимального урожая, подчёркивает эксперт.

Проблема однобокого подхода к решению проблем помимо всего прочего ещё связана с высокой стоимостью исследований плодородия, поскольку изучать процессы (набирать материал, сравнивать) приходится очень долго, констатирует Антон Гончаров. По его словам, сегодня идёт поиск биомаркеров — показателей, на основании которых можно будет более или менее предугадать результат. В частности, в сельском хозяйстве проводят биохимию растений и почв, что помогает повысить урожайность.

«Если мы посмотрим на биомаркеры, используемые в сельском хозяйстве, то увидим, что они имеют различную частоту изменений, — рассказывает Гончаров. — Быстрее всего — в течение дня — на перемены среды реагируют микроорганизмы. Например, если прошёл дождь, они выходят из спор, у них учащается дыхание, а, стало быть, увеличивается количество генетического материала. Если же мы хотим узнать эффективность работы препаратов или других наших воздействий на растения и поле в целом, то можно опираться на изменения стадий развития растения. Стадии развития меняются примерно раз в неделю, причём каждая из них повторяется только раз в год. Ну а после завершения стадий мы можем опираться только на показатели урожайности, а здесь речь идёт о месяцах». 

Получается, рассуждает Антон Гончаров, между сутками и месяцем у нас остаётся незакрытым очень большой промежуток времени, из-за чего аграрии вынуждены опираться либо на очень изменчивые признаки, либо, напротив, на слишком стабильные. А между тем, получить более полное представление о протекающих в почве процессах помог бы учёт беспозвоночных, советует эксперт, объясняя, что частота изменений в их развитии как раз закрывает нужный промежуток. 

Кроме того, добавляет он, активность почвенных беспозвоночных чувствительна к комбинации «болезнь — возделываемая культура», поэтому нельзя обобщённо утверждать, будто существует универсальный метод, который работает везде. Есть методы, которые будут работать только в конкретных сочетаниях. 

Функции здоровой почвы 

Подобно всякой полноценной системе, здоровая почва выполняет ряд функций. Это деструкция целлюлозы и пестицидов, дыхание, обеспечение биодоступности питательных элементов, супрессивность, перечисляет Елена Соколова. Однако в каждом отдельном случае нужно знать, какая в поле буферность, как идёт процесс гумификации, как дышит почва, способна ли она разуплотняться, идут ли в ней процессы рассоления, рассолонцевания и поддержания структуры. Важно, что такая система оценки изучает почву не только как питательную среду с наличием питательных элементов, но и берёт в расчёт факторы, которые не дают ей реализовать свой потенциал, обращает внимание эксперт. «Например, почвы Северного Казахстана более чем обеспечены питательными веществами, но поскольку их физические свойства нарушены, почвы страдают от негативных метеорологических условий и в огромной степени зависят от погоды», — рассказывает Соколова, добавляя, что для понимания процессов, происходящих с почвой, необходимо помимо прочего оценить её биоразнообразие, то есть выявить наличие супрессоров, патогенов, нитрификаторов, денитрификаторов, целлюлозолитиков.

Елена Соколова уверена: очень важно, чтобы агрономы видели не только последствия фундаментальных изменений почвы, поэтому необходимо выявить связь между конкретной проблемой и деструктуризацией почвы. «Важно понимать, что почва теряет структуру из-за нарушения образования органического вещества, замены двухвалентного кальция на калий или натрий. И что только на 20% деструктуризация почвы связана с передвижением по полю агрегатов», — утверждает эксперт. Впрочем, замечает она, переуплотнение почвы в последнее время всё чаще становится проблемой, которая приводит к нарушениям структуры почвы. Ещё одно нарушение функций почвы, на которое она обращает внимание, — процесс дегумификации, снижение содержания в почве лабильного органического вещества.

«Сегодня, работая с партнёрами, мы смотрим не просто гумус, а общее количество органического вещества, соотношение фульво- и гуминовых кислот, наличие негумифицированного органического вещества и лабильного органического вещества, — говорит Соколова. — Сравнивая почву поля и эталонного участка, мы можем определить, что пошло не так, какие глубинные процессы уже начали происходить, а какие — нет».

Нередко бывает так, что фермер вносит удобрения, но растения не могут их воспринять, делится эксперт. Связано это с биодоступностью элементов питания, которая определяется комплексом факторов: показателем pH, наличием питательных элементов, работой биоты. Поэтому важно не только вовремя провести агрохимический анализ, но и сделать правильные выводы из полученных результатов. 

Что делать?

Эксперты на семинаре сформировали ряд рекомендаций, позволяющих аграриям повысить показатели почвенного плодородия. Среди них — необходимость вводить в структуру посевных площадей севооборота сидеральный, занятый пар, регулярно проводить известкование почв, использовать запашку соломы на удобрение, возделывать промежуточные сидераты. Если поля значительно удалены от животноводческих ферм и вносить на них навоз невозможно, то эксперты рекомендуют вводить в севооборот многолетние травы, использовать все нетоварные части урожаев на удобрение, а пожнивные посевы — на зелёное удобрение. Восполнять вынос питательных веществ необходимо за счёт минеральных удобрений. 

При этом систему земледелия необходимо совершенствовать — разрабатывать и осваивать адаптированные, ресурсосберегающие, экологически безопасные приёмы, технологии и технологические средства обработки почвы и выращивания растений. Кроме того, к каждому полю нужен индивидуальный подход на ландшафтной основе. Чтобы эрозия не уничтожила плодородный слой, агроландшафт необходимо укреплять: формировать и поддерживать травяные экосистемы из многолетних растений, природные кормовые угодья, леса, охраняемые участки. Пропашные и зерновые культуры размещать только на равнинах — иначе плодородный слой под ними уничтожит эрозия; многолетние травы, укрепляющие и структурирующие почву, — на склонах, в ложбинах водотоков, в полосных посевах. Устройство территорий на ландшафтной основе — это спасение для почв, равно как и адаптивная система земледелия, уверены эксперты.