Все статьи

Инновация из 19 века: почвосберегающие технологии спасают ландшафты и климат

15 Сентября
0
Развитые страны активно ищут пути уменьшения экологического следа сельского хозяйства, которое стало одной из главных причин сокращения биоразнообразия, деградации ландшафтов, эрозии почв, а также роста выбросов парниковых газов. Одной из ключевых инноваций для решения этих проблем стали почвосберегающие технологии.

Почва как источник и уловитель углекислого газа

Тысячелетия интенсивного земледелия до неузнаваемости изменили ландшафт нашей планеты: для нужд сельского хозяйства ныне используется около половины земной поверхности, где могла бы произрастать природная растительность, и почти 70 процентов пресной воды, потребляемой человечеством - к такому неутешительному выводу пришли авторы недавно опубликованного доклада «Анализ мировой продовольственной системы» (The Global Food System: an Analysis), подготовленного исследовательской компанией Metabolic для WWF International.

Авторы доклада отмечают, что при производстве сельхозпродукции в атмосферу выделяется 25-30% всех парниковых газов, в чем, вопреки устоявшемуся стереотипу, повинно не только животноводство, но и растениеводство: тут и выбросы от работы дизельных двигателей тракторов и комбайнов, и широко практикуемое сжигание послеуборочной растительной массы, приводящее к колоссальным объемам выбросов не только углекислого газа, но и целого букета загрязняющих веществ, а также и сама почва.

Известно, что уже через пять-десять минут после вспашки или глубокого рыхления почвы в ее десятисантиметровом слое остается в три раза меньше углекислого газа, чем до обработки: газ попросту улетучивается в атмосферу.

В природных условиях дело обстоит ровно наоборот: почвенная флора и фауна способна поглощать миллиарды тонн углекислого газа (имеются данные, что этот объем составляет не менее 7 процентов от поглощаемого биосферой Земли общего количества, что приблизительно равно количеству углекислоты, которую выделяют все промышленные предприятия Земли), однако это возможно только при нормальной, ненарушенной структуре почвы, которая в идеале должна напоминать шоколадку Vispa: иметь множество канальцев, пор, созданных корнями растений, дождевыми червями, насекомыми, мелкими животными.

Отвальная вспашка, глубокое рыхление, уплотнение почвы тяжелой техникой, широкое применение убивающих почвенную биоту гербицидов и минеральных удобрений приводят к тому, что почва не только перестает выполнять свои экологические функции, но и, лишенная пористой структуры и превращенная в бесформенную массу, постепенно... исчезает сама.

По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), в настоящее время около 20 процентов сельскохозяйственных земель нашей планеты подвержены водной и ветровой эрозии или другим формам деградации: смываемый дождями и талыми водами плодородный слой повсеместно выносится в реки и далее в моря, вызывая их загрязнение.

«Частое вспахивание может со временем привести к разрушению баланса органических веществ почв, деградации земель и низкой урожайности. Основная проблема заключается в том, что истощенные земли уплотняются и впитывают меньшее количество воды. Вода, которая не смогла впитаться, стекает, смывая при этом поверхностный слой почв. Сельскохозяйственные угодья становятся менее устойчивыми к дефициту воды, а подземные воды не пополняются водой, которая не проникает вглубь, что усугубляет воздействие засух», - говорит ФАО в своем призыве к фермерам присоединиться к «новой зеленой революции».


Опустынивание в Калмыкии началось в том числе из-за экспериментов по распашке степей

Продовольственная организация рекомендует «восстанавливать структуру земель и стимулировать биологические процессов в почвах» с помощью почвосберегающих технологий. Попробуем разобраться, о каких именно технологиях идет речь.

Что такое сonservation agriculture? 

Если в традиционной системе земледелия земля с помощью различных операций земля доводится до состояния однородной, освобожденной от сорняков рассыпчатой массы, то смысл почвосберегающих (ФАО употребляет термин сonservation agriculture -сохранное земледелие) технологий в том, чтобы вернуть почве естественное пористое состояние, либо вообще не подвергая ее механическому воздействию (такую технологию называют «нулевой»), либо ограничиваясь только поверхностным рыхлением (в этом случае говорят о минимальной обработке почвы, которая часто является переходным этапом для внедрения «нулевой»).

В обоих случаях полностью исключается отвальная вспашка, глубокое рыхление, и, главное, ни в коем случае не допускается «зачистка» земли от растительных остатков, особенно при помощи сжигания - столь популярного метода в «традиционном» земледелии.

Стерня и измельченная солома, оставшиеся после сбора урожая, играют важнейшую роль для урожая следующего, поскольку образуют на поверхности поля почвопокровное покрывало - мульчу. Мульча - ключевой элемент беспахатной системы. Она позволяет уменьшить испарение влаги с поверхности почвы (что позволяет сократить потребности посевов в воде), защищает плодородный слой от ветровой эрозии, способствует развитию почвенной живности и, главное, позволяет держать верхний слой почвы в рыхлом состоянии.   

То, что при выращивании сельхозкультур можно имитировать естественные природные процессы, еще в конце 19 века догадался русский ученый-агроном Евгений Овсинский. Ученый предложил применять мелкую безотвальную вспашку на глубину не более 5 см., для чего даже сконструировал специальный культиватор. В 1871 года агроном начал практические опыты (закончившиеся, впрочем, не очень удачно: поля сильно заросли сорняками, с которыми в отсутствие в то время эффективных гербицидов, справится не удалось).

В США и Канаде интерес к беспахатной технологии, названной там no-till («без вспашки»), возник позднее, в 1931—1935 годах, после знаменитых североамериканских пыльных бурь. В отличие от России, эксперименты быстро переросли в коммерческую плоскость: фирма Massey Ferguson изобрела сеялку, способную высевать семена в абсолютно непаханую землю, и технология стала постепенно набирать популярность.

В СССР же, который тоже столкнулся с песчаными бурями после кампании по «поднятию» целины в Казахстане в 50-е годы, напротив, инновация так и не перешагнула рубежи экспериментальных полей. Была проведена серия опытов в казахских степях (правда, применялась не «нулевая», а поверхностная обработка почвы плоскорезами без оборота пласта и с сохранением на почве растительных остатков), однако из-за несовершенности машин, отсутствия опыта и серьезного интереса со стороны колхозов эксперименты ни к чему не привели.



Распашка степей в Казахстане в период кампании по «поднятию целины» (фото: amurmedia.ru)

Возможно, причиной послужило то, что советские сельхозпроизводители не работали в условиях рыночной экономики, где постоянно приходится думать о снижении издержек. А западные фермеры быстро смекнули, что инновация позволяет неплохо экономить.

Не удивительно, что главным катализатором широкого распространения в мире технологии no-till стал рост в 1990-2000-е годы цен на энергоносители. Страны-импортеры нефти из числа крупных аграрных держав (прежде всего, США, Бразилия, Аргентина и др.) из соображений экономии топлива стали массово переходить на технологии, позволяющие исключить лишние операции при обработке почвы.

Если при традиционной обработке почвы требуется 12–15 проходов техники по полю за сезон, то при «нулевой» технологии – всего 3–5 - отсюда и экономия топлива, и снижение затрат на обслуживание техники. Кстати, о технике: сокращение ее роли сказалось на сокращении и ее видов: при «нулевой» технологии используется только три типа машин: комплексные агрегаты, обеспечивающие высев семян прямо в дернину, оставленную предшествующей культурой, опрыскиватель и комбайн для уборки урожая.

Впрочем, цифры всегда красноречивее слов. В конце 90-х в Германии провели масштабное исследование экономических показателей системы no-till и выяснили, что в сравнении с традиционной культивацией капиталовложения в технику оказались на 39% ниже; потребности в мощности самой техники на 75% ниже (чем мощнее трактор или агрегат, тем он дороже), на 80% сокращаются трудозатраты (которые в исследовании измерялись в рабочих часах), а сокращение расхода топлива исследователи оценили на 84%.

А что насчет родных просторов? Масштабных исследований у нас никто особо не проводил, но есть данные по конкретным регионам. Особенно интересная статистика из регионов, входящих в зону рискованного земледелия, где большинство хозяйств вынуждены балансировать на грани свое рентабельности. Журнал «Земледелие», например, озаботился сравнительным анализом экономической эффективности земледельцев Поволжья, практикующих традиционную и «нулевую» обработку почвы. Так, в Самарской области хозяйства, работающие по технологии no-till, сумели сократить использование техники в расчете на 1000 гектаров до 1300 часов, что в 2,4 раза ниже, чем при традиционной технологии. При этом расход топлива на 1 гектар составил 30 литров (по области этот показатель составляет в среднем 59 литров), то есть потребление горючего уменьшилось в два раза. Но и это еще не все: расходы на оплату труда тоже снизились, причем сразу в 2,3 раза - благодаря тому, что сократилась потребность в услугах трактористов.

Экономические выгоды, впрочем, не ограничиваются лишь сокращением издержек. Есть и прямой профит - увеличение урожайности культур. Опыт и европейских стран, и стран Американского континента свидетельствует, что урожаи при no-till стабильно выше, чем при традиционном земледелии на 10–90% в зависимости от местных условий и соблюдения агротехники. Особенно это заметно во время засух: мульча на поверхности почвы сохраняет влагу и способствует лучшему развитию растений. Кроме того, по мере восстановления природной структуры почвы, в ней накапливается все больше органики, что тоже положительно сказывается и на урожайности, и на пищевых качествах любых культур - от сои и пшеницы до сахарной свеклы.

Ложка «Раундапа»

По данным ФАО, в настоящее время в мире no-till применяется на площади около 94-95 млн. га. Около 47%  этой технологии  практикуется в Латинской Америке, 39% в США и Канаде, 9% в Австралии  и около 4% в остальных странах, включая Европу, Африку и Азию.  Еще около 300 млн. га пашни возделывается по минимальной технологии.

В России оба метода приживаются пока с трудом. Статистика Минсельхоза РФ свидетельствует, что общая площадь возделываемых по технологиям сберегающего земледелия сельхозземель в нашей стране составляет около 16-17 млн. гектаров, из которых по технологии no-till обрабатывается менее 1 млн. (при общей площади обрабатываемых земель около 129 млн. га). Причины кроются не только в традиционном консерватизме российских сельхозпроизводителей, но и во вполне практических (и не беспочвенных) опасениях.

Во-первых, на «нулевую» технологию невозможно перейти одномоментно, по щелчку пальца. Нужен адаптивный период, во время которого обязательно требуется выровнять поля, иначе сеялки просто не смогут равномерно заделывать семена в невспаханную почву. Выравнивание почвы - сложная и, порой, не за один сезон осуществляемая процедура, требующая хоть и разовых, но приличных затрат.

Во-вторых, от сельхозпроизводителя требуется полностью пересмотреть прежние агрономические подходы: нужно научиться правильному для каждой конкретной местности севообороту, необходимо наладить систему обращения с пожнивными остатками, пересмотреть прежние сроки сева (невспаханная почва прогревается весной медленнее) и еще много чего.


Вот так выглядит поле с нулевой обработкой почвы

Одно из главных опасений фермеров-«консерваторов» связан с тем, что отказ от глубокой вспашки может вызвать засорение посевов сорняками.

Надо сказать, что именно проблема с сорняками более чем полвека препятствовала широкому распространению беспахотных технологий. Дело в том, что бороться с сорной растительностью можно либо путем возврата к традиционной вспашке (при которой семена сорняков запахиваются в глубокий горизонт и не имеют возможности прорасти), либо применяя химические препараты - гербициды.

Победное шествие технологии no-till по миру стало возможным только в 1960-х, когда английская фирма Imperial Chemical Industries Ltd. создала гербициды паракват (paraquat) и дукат. Эти вещества, как уверял производитель, практически мгновенно разрушались при контакте с почвой, в связи с чем можно было, вроде как, не опасаться за культурные посевы.

А в 1970 году химик Джон Франц, работавший на американскую компанию «Монсанто» создал вещество глифосат, ставший известным под торговой маркой «Раундап» (от англ. roundup - круговая оборона). «Раундап» как нельзя лучше подошел для технологии no-till: сельхозпроизводители стали использовать препарат для сплошной обработки полей в период между уборкой урожая и очередным севом. «Монсанто» уверяла (и продолжает уверять поныне) в том, что гербицид и продукты его распада не накапливаются в почве и не переходят оттуда в сельскохозяйственные растения.

Последние исследования заставляют усомниться в браваде химиков. В марте 2015 года Международное агентство по изучению рака Всемирной организации здравоохранения обнародовало заключение, в котором содержится вывод о том, что глифосат является «возможным канцерогеном для человека» (категория опасности «2А»), основываясь на эпидемиологических исследованиях, исследованиях на животных и исследованиях клеточной ткани

Проблема заключается еще и в том, что до сих пор нет достоверных данных о том, как происходит процесс распада «Раундапа» и о том, как продукты его распада ведут себя в окружающей среде.

Инновациям нужен второй круг

Растениеводство – единственная в мире производственная сфера, которая может не только стать углероднейтральной, но и способствовать изъятию углекислого газа из атмосферы, и в этом отношении почвосберегающим технологиям нет равных.

Однако чтобы не работать по принципу «одно лечим, другое калечим», сами эти технологии, очевидно, должны пройти еще один инновационный круг. Идеи для инноваций подсказывает сама природа: севообороты, партнерство растений (или наоборот, использование механизма), применение растений-сидератов, что позволяет бороться с сорняками их же методами (в частности, используя принципы аллелопатии - антагонизма определенных видов растений друг с другом), не применяя на полях излишнюю химию.

Сельхозпроизводители все активнее, например, применяют севооборот с участием трав-сидератов. Так, в Татарстане, на полях с no-till научились избавляться от злостных сорняков, чередуя пшеницу, рапс и горох. Весь фокус в том, что у этих культур коревые системы проникают на разные глубины и, сменяя на поле друг друга, они осваивают питательные вещества на разных горизонтах плодородного слоя, и сорнякам практически ничего не достается.

Интересные результаты показывают и эксперименты с так называемыми бинарными посевами: когда на одном поле высеваются две культуры – основная и вспомогательная. В России такие опыты активно проводятся в Ростовской области под руководством доктора биологических наук Николая Зеленского. Фактически речь идет о растениеводстве нового поколения, при котором на поле большую часть года (что в условиях юга России вполне реально) что-то растет: в теплое время года поле делят между собой основная культура и сидерат, а после уборки урожая остается один сидерат.

На полях доктора наук Зеленского люцерна, горох, донник, эспарцет и другие бобовые травы «партнерствуют» с пшеницей, подсолнечником, кукурузой и другими культурами, благодаря чему сорной растительности не остается практически никаких шансов «оккупировать» пространство.

Конечно, бинарные посевы и прочие подобные технологии - пока экзотика. Но, как показывает история no-till, толчок для бурного коммерческого воплощения безумной, казалось бы, идеи может начаться в любой момент. 

Текст: Павел Зеленый

На данном сайте могут использоваться материалы АНО "Гражданская инициатива против экопреступности", признанной НКО-иностранным агентом (решение Минюста РФ от 25.10.2019г.)



Подписка на рассылку
Будь в курсе наших событий
Теги