Ученые Южного федерального университета предлагают по-новому посмотреть на подготовку земли к посевам. Их исследование показало, как снизить традиционные риски земледелия и сохранить плодородие почв, а значит, улучшить продовольственную безопасность нашей страны.
Фото: Южный федеральный университет
Фото: Южный федеральный университет
За последние годы на юге России значительно снизилась урожайность таких сельскохозяйственных культур, как пшеница, ячмень и подсолнечник. Многие эксперты связывают это с истощением земель, в частности со снижением плодородия почв. Важно учитывать, что за плодородие почв отвечает сложный комплекс, включающий почвенные микроорганизмы и растения. Однако на эти взаимоотношения также непосредственно влияет человек. Так, по словам ученых Южного федерального университета, при ежегодной вспашке земель происходит потеря органического вещества и за счет этого снижается уровень плодородия почв.
В рамках научного исследования почвоведы провели сравнение содержания и запасов углерода в почве с отвальной (традиционной) и безотвальной (No-Till) обработкой черноземов Ростовской области в трех разных точках региона: в Октябрьском, Сальском и Песчанокопском районах.
Образцы почвы были отобраны на глубине корнеобитаемого слоя 0–30 см, а их анализ проводили в лабораториях кафедры экологии и природопользования и кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов Академии биологии и биотехнологии им. Д. И. Ивановского ЮФУ. В результате оценки содержания углерода в почвах юга России ученые установили, что вид обработки влияет на содержание почвенного углерода по ряду причин. Во-первых, использование отвальной вспашки снижает содержание почвенного углерода в среднем на 25–36%. Во-вторых, при использовании технологии No-Till потребление топлива сельскохозяйственными машинами ниже на 36%, чем при традиционной обработке, ввиду совершения меньшего количества технологических операций. В-третьих, применение технологии No-Till приводит к снижению выбросов CO2 в атмосферу, а значит, к накоплению углерода в почве в виде гумуса.
Поддержание уровня плодородия почв на юге России и на всей планете неразрывно связано с содержанием органического вещества — почвенного углерода. Ежегодная отвальная вспашка приводит к снижению уровня плодородия вследствие ряда причин — например, из-за снижения влажности почв, нарушения структуры, переуплотнения и других факторов. Вследствие этого нарушается целостность звеньев цепочки «почва—микроорганизмы—растения» и уровень плодородия снижается. При традиционной обработке почвы ученые наблюдали сжигание растительности после сбора урожая, а при No-Till пожнивные остатки остаются на поле и запахиваются при посеве. При этом применение технологии No-Till обеспечивает сохранение влаги в почве, обеспечивает поддержание и восстановление уровня плодородия почв.
Исходя из выводов ученых ЮФУ, для сохранения плодородия почв следует использовать безотвальную обработку почвы, и, соответственно, есть ряд причин и факторов, чтобы заменить традиционную вспашку на технологию No-Till. В дальнейшем ученые планируют развивать исследования в этом русле и исследовать процессы накопления углерода в почве при использовании различных агротехнологий (No-Till, Mini-Till и др.), ремедиации (восстановления) нарушенных почв при различных видах антропогенного воздействия (загрязнение нефтяными углеводородами, тяжелыми металлами, при пирогенном воздействии и вырубке лесов и других видах воздействия).
Ученые Южного федерального университета
Фото: Южный федеральный университет
Ученые Южного федерального университета
Фото: Южный федеральный университет
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Processes. Научная работа проводилась сотрудниками Академии биологии и биотехнологии им. Д. И. Ивановского Южного федерального университета при финансовой поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет 2030», проект №14/2008 под руководством ведущего научного сотрудника, к. б. н. Светланы Сушковой.
Татьяна Минникова, ведущий научный сотрудник лаборатории «Агробиотехнологии для повышения плодородия почв и качества сельскохозяйственной продукции» АБиБ ЮФУ:
— Наше исследование направлено на изучение влияния различных видов обработки почвы на содержание органического вещества, или гумуса, определяющего плодородие почвы и урожайность возделываемых культур. Стоит сказать, что технология No-Till применяется на изученных нами участках уже более десяти лет. На основе аналитических данных мы проводили расчет секвестрации, то есть накопления углерода в почве в результате применения технологии No-Till, расчеты расхода топлива и оценку урожайности пшеницы и подсолнечника.
Технология нулевой обработки, или No-Till, включает в себя поверхностную обработку почвы с сохранением пожнивных остатков растений на поле в виде мульчи, уникальную систему севооборотов, применение сидератов, удобрений, средств защиты растений. Мульча на поверхности почвы способствует сохранению влаги в почве и предотвращает ветровую и водную эрозию (разрушение) почвы. Это, естественно, положительные факторы, которые благоприятно влияют на уровень плодородия почвы и снижают антропогенную нагрузку на качество воздуха. При всем этом надо сказать, что при использовании технологии No-Till урожайность основных сельскохозяйственных культур юга России (пшеницы и подсолнечника) на 21% и 27% выше, чем при традиционной обработке.
Наше исследование затрагивает разные области агрохимической безопасности не только на юге России, но и в России в целом. Результаты по сохранению углерода в почве и снижению выбросов СО2 после применения технологии No-Till позволяют утверждать, что существует возможность повышения уровня плодородия почв и снижения общемирового парникового эффекта и это играет большую роль и имеет значение в сегодняшней экологической ситуации.
Использованы материалы статьи Soil Organic Carbon Dynamics in Response to Tillage Practices in the Steppe Zone of Southern Russia; Tatiana Minnikova, Gregory Mokrikov, Kamil Kazeev, Anna Medvedeva, Olga Biryukova, Chetan Keswani, Tatiana Minkina, Svetlana Sushkova, Hadeer Elgendy, Sergey Kolesnikov; журнал Processes, май 2022 г.