Технология No-Till: путь, который мы прошли, чтобы достигнуть успеха

No-till – БОЛЕЕ ПРИБЫЛЬНАЯ ИЛИ МЕНЕЕ ПРИБЫЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ?

 Когда говорят о преимуществах No-till, обычно имеют в виду технологию, которая способствует сохранению почвенной влаги, уменьшению эрозии почвы, улучшению качества воды, созданию благоприятных условий для дикой природы, повышению эффективности использования труда, сокращению инвестиций в сельхозтехнику, секвестрации атмосферного углекислого газа и пр.

Что касается влияния No-till на рост прибыльности производителей сельхозкультур, здесь мнения расходятся. По одним данным, технология No-till менее прибыльна, по другим – более выгодна или, по крайней мере, не уступает по рентабельности традиционной технологии. По всей видимости, необходимо принимать во внимание особенности каждого эксперимента, на основе которого проводились расчеты экономической эффективности различных технологий.

Например, месторасположение и длительность опытов, изучаемые вопросы (севообороты, посевное оборудование, использование удобрений и пр.), исходные экономические показатели, взятые для расчета относительной прибыли от применяемых технологий обработки почвы и т.д. Из-за этой неопределенности трудно с уверенностью сказать, какая система обработки оказалась наилучшей для производителей с разными системами управления ростом и развитием растений, местонахождением и экономическими условиями их работы.
Расчеты экономической целесообразности и хозяйственной эффективности будут неточными, когда при сравнении не учитываются различия в технологических параметрах приемов обработки, которые характерны для каждой системы. Неопределенность и недостоверность результатов при таком подходе существенно замедляет внедрение технологии No-till и иногда приводят к тому, что некоторые ранние последователи отказываются от применения данной системы при возникновении непредвиденных проблем. Анализ используемых фермерами технологий в различных экономических, экологических и почвенных условиях должен выявить основные общие условия, при которых технология No-till демонстрирует самые серьезные экономические преимущества в сравнении с другими технологиями. В тех районах, где наблюдался медленный рост или имел место возврат к пахоте, скорее всего, технология No-till не была должным образом адаптирована к этим условиям. В результате она не показала всех своих преимуществ.

Оценка этих неудачных попыток для определения очевидных просчетов или упущений, по сравнению с успешными системами, может пролить свет на возможные альтернативные пути. Существует мнение, что подходящий базис реализации определенных технологий полностью определяет их степень успеха (1).

 

I. Общие свойства успешного применения технологии No-till

А. Правильные севообороты. К таковым относятся те, в структуре посевных площадей которых представлены хотя бы три типа культур, что и обеспечивает возможность реализации следующих преимуществ технологии No-till:

1. Оптимальное распределение объема полевых работ во времени.

2. Снижение пресса от вредителей за счет чередования культур в севообороте.

3. Размещение культур в севообороте по оптимальным предшественникам:

а) кукуруза после гороха, кукуруза после пшеницы, кукуруза после сои;

б) озимая пшеница после яровой пшеницы;

в) яровая пшеница после подсолнечника.

4. Снижение рисков за счет разнообразия культур в севообороте:

а) риски, связанные с погодой (засуха, зимние заморозки);

б) риски, связанные с массовым размножением вредителей и болезней растений;

в) риски, связанные с резким увеличением затрат.

Б. Рост интенсивности по сравнению с традиционными системами, характерными для данной области:

1. Повышение интенсивности (доли) пашни под ежегодными посевами.

2. Выращивание новых культур.

В. Системы незначительного разрушения структуры почвы:

1. Снижение энергозатрат на выполнение полевых работ.

2. Улучшенная работа на влажных почвах.

3. Использование, где возможно, рабочих органов для передвижения растительных остатков из зоны рядка.

4. Снижение проблемы актуальной засоренности посевов и потенциальной засоренности почвы.

Г. Большое внимание в технологии уделяется использованию принципов оздоровления и повышению конкурентоспособности культурных растений:

1. Норма высева.

2. Ширина междурядий.

3. Внесение удобрений.

4. Глубина заделки семян.

5. Распространение растительных остатков:

а) равномерное разбрасывание соломы и половы;

б) вычесывающие жатки.

6. Предотвращение производства семян сорняками или их осыпания.

II. Общие черты нерентабельных систем

A. Отсутствие разнообразия в севооборотах.

1. Высокие затраты на технику, которые приходятся на единицу площади.

2. Высокая начальная эффективность, но сниженная после 6-10 лет применения.

Б. Посев с разрушением структуры почвы.

1. Отрицательные факторы раннего сева.

2. Решение проблем фитосанитарного состояния посевов только путем применения химических средств без повышения разнообразия культур в севооборотах.

B. Упор на внесение удобрений без учета их расположения по отношению к высеянным семенам.

Г. Повышение интенсивности без применения разнообразия в севообороте.

В США районом, где широко применяют технологию No-till (с малым процентом возвращения к традиционным технологиям с отвальной обработкой почвы), является центральная и северно-центральная часть Великих Равнин2. Ниже мы представляем основные положения наших знаний, приобретенных при изучении системы No-till в этом районе, а также идеи относительно того, как внедрить эти концепции в любой точке земного шара.

Краеугольный камень – севооборот.

Разнообразие культур

Разнообразие культур в севообороте отражается в структуре посевных площадей, показывая степень использования различных типов культур. Использование культур различных типов в севообороте позволяет:

• распределить риск (в производстве и сбыте);

• сократить численность популяций сорняков, вредителей и болезней;

• управлять рабочей нагрузкой техники;

• выбирать разнообразные гербициды, чтобы не допустить формирования резистентности у сорняков;

• создавать хорошее семенное ложе для последующих культур.

Для оценки разнообразия мы выделили четыре основных типа растений3, выращиваемых как культуры:

1. Холодостойкие злаковые культуры, т. е. пшеница, ячмень, овес (Triticum aestivum/T. durum, Hordeum vulgare, Avena sativa).

2. Теплолюбивые злаковые культуры, т. е. кукуруза, сорго, просо (Zea mays, Sorghum bicolor, Panicum miliaceum/Setaria italica/Pennisetum glaucum).

3. Холодостойкие широколистные культуры, т. е. горох, чечевица, лен (Pisum sativum, Lens culinaris, Linum usitatissimum).

4. Теплолюбивые широколистные культуры, т. е. подсолнечник, сафлор, соя, хлопок (Helianthus annuus, Carthamus tinctorius, Glycine max, Gossypium hirsutum).

В основу такой классификации положены биологические и экологические особенности культур, которые определяют время посева и уборки, восприимчивость к вредным организмам и их видовой спектр, требования к температурному и водному режиму в период вегетации (см. табл. 2). Правильное чередование этих групп культур позволяет снизить количество сорняков и вредителей в посеве культуры. Даже чередование многочисленных видов одного типа культуры, например кукурузы, сорго или проса, привносит полезное разнообразие в севооборот. Культуры одного типа обычно привлекают сходных насекомых-вредителей и имеют похожие потребности в воде и тепле. Внутри группы можно выбрать культуры, которые наилучше подходили бы под определенные условия. Например, чечевица и горох являются холодостойкими широколистными культурами. Но чечевица более засухоустойчива и формирует лучший урожай в более сухих климатических условиях. Озимая и яровая пшеница – холодостойкие культуры, но они отличаются в датах посева и уборки. Соя и хлопок – теплолюбивые широколистные культуры, но хлопок требует гораздо больше тепла и переносит более сухие условия, чем соя.

Разнообразие культур в севообороте, помимо решения агрономических проблем, сокращает риск резкого колебания доходов и затрат по годам. Разное время посева и уборки культур позволяет выполнить полевые работы на большей площади меньшим количеством машин. Для того чтобы наиболее экономичным образом использовать фермерскую технику и трудовые ресурсы, применяемые ранее при вспашке, их необходимо переориентировать, а не делать бездействующими. Например, уменьшение объема работы трактора на 50% практически удваивает фиксированные затраты, а не экономит их. Выращивание разнообразных типов культур обеспечивает более эффективное использование сельхозтехники.

Разнообразие культур в севообороте возрастает, если:

• увеличивается количество лет, отделяющее возврат на поле культуры одного и того же вида;

• в севообороте присутствуют и злаковые, и широколистные культуры;

• в севообороте присутствуют культуры весеннего и осеннего посева;

• в севообороте присутствуют холодостойкие и теплолюбивые культуры.

Эффект от разнообразия культур уменьшается, если их высевают и убирают в один и тот же период.

Севообороты можно рассматривать с двух позиций: полностью освоенный (во времени и пространстве) на всей ферме и частично освоенный (только во времени) на определенных полях. Некоторые производители обращаются к методу «севооборот в рамках севооборота» – использование нескольких удачно подобранных вариантов чередования культур во времени на отдельных полях одновременно. Это позволяет применять различные чередования или осуществлять выбор культур (например, подсолнечник или соя) с целью максимизации эффективности производства. Замещение одной культуры другой изменяет уровень экономического риска севооборота, а риск, связанный с выращиванием каждой культуры, прежде всего, связан с ее местом в севообороте.

В целом, разнообразие культур должно увеличить доходность и понизить экономический риск.

Воздействие разнообразия культур в севообороте

Агрономические преимущества различных севооборотов можно оценить по двум обобщающим показателям:

• уровню урожаев возделываемых культур;

• уровню сокращения прямых производственных затрат.

Например, влияние интервала между культурами в севообороте на урожайность озимой пшеницы на Исследовательской ферме Дакота Лэйкс в Пьер (Южная Дакота) существенно колеблется по годам. В 1994 засушливом году получены следующие результаты: в севообороте с двухлетним перерывом посева пшеницы (например, озимая пшеница-кукуруза-горох) ее урожайность была на 4 бушеля на акр выше, чем в севообороте с однолетним интервалом выращивания пшеницы (озимая пшеница-пар). Использование севооборота, в котором в течение двух лет выращивалась пшеница, а затем следовал двухлетний перерыв (например, яровая пшеница – озимая пшеница – кукуруза – подсолнечник), привело к увеличению урожайности на 5 бушелей/акр по сравнению с севооборотом с однолетним интервалом выращивания этой культуры.

В 1995 влажном году были получены следующие результаты: в севообороте с двухлетним перерывом посева пшеницы урожай

3. Холодостойкие широколистные культуры, т. е. горох, чечевица, лен (Pisum sativum, Lens culinaris, Linum usitatissimum).

4. Теплолюбивые широколистные культуры, т. е. подсолнечник, сафлор, соя, хлопок (Helianthus annuus, Carthamus tinctorius, Glycine max, Gossypium hirsutum).

В основу такой классификации положены биологические и экологические особенности культур, которые определяют время посева и уборки, восприимчивость к вредным организмам и их видовой спектр, требования к температурному и водному режиму в период вегетации (см. табл. 2). Правильное чередование этих групп культур позволяет снизить количество сорняков и вредителей в посеве культуры. Даже чередование многочисленных видов одного типа культуры, например кукурузы, сорго или проса, привносит полезное разнообразие в севооборот. Культуры одного типа обычно привлекают сходных насекомых-вредителей и имеют похожие потребности в воде и тепле. Внутри группы можно выбрать культуры, которые наилучше подходили бы под определенные условия. Например, чечевица и горох являются холодостойкими широколистными культурами. Но чечевица более засухоустойчива и формирует лучший урожай в более сухих климатических условиях. Озимая и яровая пшеница – холодостойкие культуры, но они отличаются в датах посева и уборки. Соя и хлопок – теплолюбивые широколистные культуры, но хлопок требует гораздо больше тепла и переносит более сухие условия, чем соя.

Разнообразие культур в севообороте, помимо решения агрономических проблем, сокращает риск резкого колебания доходов и затрат по годам. Разное время посева и уборки культур позволяет выполнить полевые работы на большей площади меньшим количеством машин. Для того чтобы наиболее экономичным образом использовать фермерскую технику и трудовые ресурсы, применяемые ранее при вспашке, их необходимо переориентировать, а не делать бездействующими. Например, уменьшение объема работы трактора на 50% практически удваивает фиксированные затраты, а не экономит их. Выращивание разнообразных типов культур обеспечивает более эффективное использование сельхозтехники.

Разнообразие культур в севообороте возрастает, если:

• увеличивается количество лет, отделяющее возврат на поле культуры одного и того же вида;

• в севообороте присутствуют и злаковые, и широколистные культуры;

• в севообороте присутствуют культуры весеннего и осеннего посева;

• в севообороте присутствуют холодостойкие и теплолюбивые культуры.

Эффект от разнообразия культур уменьшается, если их высевают и убирают в один и тот же период.

Севообороты можно рассматривать с двух позиций: полностью освоенный (во времени и пространстве) на всей ферме и частично освоенный (только во времени) на определенных полях. Некоторые производители обращаются к методу «севооборот в рамках севооборота» – использование нескольких удачно подобранных вариантов чередования культур во времени на отдельных полях одновременно. Это позволяет применять различные чередования или осуществлять выбор культур (например, подсолнечник или соя) с целью максимизации эффективности производства. Замещение одной культуры другой изменяет уровень экономического риска севооборота, а риск, связанный с выращиванием каждой культуры, прежде всего, связан с ее местом в севообороте.

В целом, разнообразие культур должно увеличить доходность и понизить экономический риск.

Интенсивность севооборота

Интенсивность севооборота – это показатель, который позволяет оценить степень использования фактора жизни растений, который находится в минимуме при определенном чередовании культур. Чаще всего таким фактором является влага. Уровень интенсивности должен соответствовать водоснабжению, характерному для данного региона, и уровню его сохранения в почве при данной технологии. В связи с тем, что при технологии No-till отмечается увеличение накопления и сохранения влаги в почве, севообороты в таком случае должны быть более интенсивными, чем при использовании традиционной отвальной обработки почвы. Например, севооборот пшеница–пар можно заменить на севооборот пшеница–кукуруза–пар или пшеница–кукуруза–просо–пар.

Включение в севооборот культур, требующих значительно большего количества воды (люцерна, кукуруза, соя), повысит его интенсивность. Выращивание двух культур за один год и отказ от пара также повышают интенсивность.

Промежуточные культуры (обычно бобовые) при технологии No-till не убирают ни на зерно, ни на зеленый корм, их задача – использовать излишек влаги, поддерживать биологическую активность микроорганизмов почвы, улучшать среду семенного ложа и (если это бобовая культура) накапливать дополнительный азот. Проводятся опыты по изучению возможности и целесообразности выращивания различных промежуточных культур при их севе разбросным способом в различных звеньях севооборота (например, после пшеницы, до посева кукурузы).
Широкая практика подтверждает, что использование технологии No-till повышает содержание влаги в почве и ее доступность. Если вы эту дополнительную влагу не используете, а рассматриваете исключительно как успех в борьбе с засухой, то вы, конечно, уменьшаете самый очевидный риск, но при очень больших затратах. Затраты здесь – это потерянная возможность выращивания культур, которые могут использовать дополнительную влагу. Дополнительная влага приравнивается к фактору увеличения потенциальной прибыли, если ее использовать с высокой интенсивностью. Неспособность использовать дополнительную влагу в почве, обрабатываемой при помощи метода No-till, не только оценивается как потеря потенциальной прибыли, но и создает проблемы, связанные с ростом растений, качеством почвы и проведением технологических операций на поле. Таким образом, недостаточная интенсивность может оказать свое отрицательное влияние.

Использование в севообороте, по крайней мере, трех из четырех основных типов культур позволяет дифференцировать их по потребности в воде. Необходимость использования культур с различной потребностью в воде будет зависеть от количества накопленной доступной влаги. На почвах с высокой способностью накапливать влагу можно применять севооборот большей интенсивности, чем на почвах с легким механическим составом. При одинаковом уровне выпадения осадков более холодный климат способствует большей интенсивности земледелия, чем теплый. Если поля постоянно слишком влажные, то используемому севообороту не хватает интенсивности. Если поля слишком сухие, интенсивность севооборота также слишком высока.

В каждом регионе эмпирическим путем, благодаря опыту нескольких поколений, определен соответствующий уровень интенсивности севооборотов для технологий, основанных на отвальной обработке. Но этот опыт нельзя автоматически переносить на технологию No-till. Наша практика и расчеты свидетельствуют, что в условиях Великих Равнин США при переходе на технологию No-till с малым разрушением структуры почвы обычно можно увеличить интенсивность производства на 33-100%.
Рост интенсивности может быть измерен путем изучения некоторых общих изменений в севообороте, возникших из-за успешного внедрения метода No-till. Сравнивая севообороты при традиционной технологии и No-till, рациональнее начинать анализ интенсивности севооборотов с анализа природной растительности региона, а не количества осадков.
Поскольку природная растительность района отражает уровень осадков, температуру, высоту над уровнем моря и почвенные условия, она является обобщающим индикатором подходящей интенсивности системы выращивания при No-till. Понимание естественной растительности региона служит основанием для развития программы севооборотов при No-till.

1. Природная растительность представлена лесом:

Вывод.

A. Больше воды, чем тепла.

Б. Почвы быстро становятся слишком влажными.

В. Почвенно-климатические условия позволяют вести высокоинтенсивные севообороты с выращиванием двух культур в год или посевом промежуточных культур.

2. Высокотравье прерий, смешанное с деревьями:

Вывод.

A. Типично для региона Кукурузного пояса.

Б. Поддерживает достаточную интенсивность.

B. В севообороте допустимо до 100% культур с интенсивным водопотреблением или посев промежуточных культур, а также возможно выращивание нескольких культур за один год.

3. Высокотравье прерий, смешанное с малым количеством деревьев:

Вывод.

А. Слишком сухо в засушливые годы для очень интенсивных севооборотов (все культуры с высоким водопользованием).

Б. Севообороты можно насыщать до 75-100% культурами с высоким водопотреблением или высевать промежуточные культуры. В отдельные годы можно выращивать несколько культур за один год.

4. Смешанные травы прерий:

Вывод.

А. В основном слишком сухо для очень интенсивных севооборотов.

Б. Севообороты можно насыщать до 50-75% культурами с высоким уровнем водопотребления.

В. Нельзя заниматься возделыванием нескольких урожаев за один год. Малое количество промежуточных культур.

5. Низкотравье прерий:

Вывод.

A. Почти всегда слишком сухо для очень интенсивных севооборотов.

Б. Севообороты можно насыщать до 50% культурами с высоким уровнем водопотребления.

B. Необходимы длительные периоды между каждым выращиванием культур с высоким уровнем водопотребления.

Г. Некоторые производители могут использовать малый процент паров.

Д. Севообороты с переменной интенсивностью подходят для отдельных производителей.

6. Низкотравные прерии с преобладанием устойчивых к засухе видов растений:

Вывод.

A. Почти всегда слишком сухо для культуры с высоким уровнем водопотребления.

Б. Небольшое количество или отсутствие в севообороте культур с высоким уровнем водопотребления.

B. Севообороты с паром и гибкой эластичностью.

По природной растительности Великие Равнины США делятся на две зоны.

А. Зона прерий со смешанной травянистой растительностью и низкотравьем. Сюда относятся западная часть Северной Дакоты, северно-центральная, южно-центральная часть и юго-восток Южной Дакоты, а также восточная часть Колорадо и северо-запад Канзаса.

Б. Зона прерий со смешанной травянистой растительностью и высокотравьем. Она занимает северо-восток и юго-восток Южной Дакоты, центральный Канзас и южно-центральную часть Северной Дакоты.

Центральную и западную часть Южной Дакоты классифицируют как экосистему прерий со смешанной травянистой растительностью. Но определенные местности этой зоны имеют почвы с некоторыми ограничениями, которые обуславливают развитие низкотравья в экосистеме прерий.

Севообороты традиционной системы земледелия в этом районе состояли из пшеницы (яровая пшеница – на севере, озимая – на юге) и пара. С переходом на технологию No-till севообороты стали гораздо разнообразнее, их интенсивность увеличилась. Севообороты в западной и центральной части Южной Дакоты на данный момент имеют следующие схемы чередования культур:

1) яровая пшеница–озимая пшеница–кукуруза–широколистная культура;

2) пшеница–кукуруза–широколистная культура;

3) яровая пшеница–кукуруза–горох–озимая пшеница–соя;

4) яровая пшеница–озимая пшеница–горох–кукуруза–просо–подсолнечник;

5) пшеница–кукуруза–«химический пар»;

6) яровая пшеница–озимая пшеница–подсолнечник–сорго–«химический пар» и пр.

При продвижении к востоку через Южную Дакоту природная растительность меняется: смешанная травянистая растительность переходит в высокотравье прерий. Именно в восточной части Южной Дакоты традиционно практикуют севооборот кукуруза–соя. Следовательно, здесь целесообразно включить в севооборот холодостойкие злаковые растения, что в результате повысит разнообразие культур в севообороте и увеличит его интенсивность. Этого можно достичь и с помощью введения промежуточных культур, что обеспечивает выращивание двух культур за один год. Примеры возможных схем чередования культур в севообороте для данной местности:

1) яровая пшеница–озимая пшеница–клевер–кукуруза–соя–кукуруза–соя;

2) яровая пшеница–озимая пшеница–фуражное сорго–кукуруза–соя–кукуруза–соя;

3) яровая пшеница–озимая пшеница–просо–соя–кукуруза–кукуруза–соя;

4) яровая пшеница–озимая пшеница–клевер–кукуруза–кукуруза–соя–соя и пр.

Если наблюдается недостаток интенсивности, можно выращивать промежуточные культуры чаще. Другие способы поддержания разнообразия и увеличения интенсивности севооборотов в условиях высокотравных прерий включают добавление в севооборот многолетней культуры, например люцерны.

В северо-западной части Канзаса и восточного Колорадо (низкотравье) после перехода на технологию No-till традиционный севооборот с чередованием культур пшеница – летний пар заменили на севообороты, сходные с севооборотами центральной части Южной Дакоты:

1) пшеница–пшеница–кукуруза–просо;

2) пшеница–пшеница–кукуруза–подсолнечник;

3) пшеница–пшеница–сорго–сорго–«химический пар» и пр.

Более высокий уровень выпадения осадков и более длинный вегетационный сезон в центральном Канзасе (высокотравье) позволяют выращивать две культуры в год. В этом регионе севооборот с монокультурой пшеницы (при использовании интенсивной механической обработки почвы) с переходом на No-till заменен на следующие схемы чередования культур в севообороте:

1) пшеница–сорго–кукуруза–соя;

2) пшеница–сорго–соя–кукуруза–кукуруза–соя;

3) пшеница–фасоль–кукуруза–кукуруза–фасоль и пр.

В более засушливых районах выращивание двух культур за один год уменьшено или исключено в пользу промежуточных культур, например гороха.

Как обсуждалось ранее, сорго и кукуруза занимают одну и ту же нишу в севообороте, хотя существует разница в их приспособленности к экстремальным климатическим условиям, потенциале урожайности, водопотреблении, восприимчивости к вредителям и чувствительности к гербицидам. В засушливых условиях центральной части Канзаса всегда сеяли сорго, а в южно-центральной части Канзаса и северо-центральной части Оклахомы – очень редко. Однако центр Канзаса находится намного дальше от юга и запада засушливых районов, в которых традиционным способом выращивали кукурузу.

Предпочтение кукурузе в этой засушливой местности не было бы устойчивым, если бы не технология No-till, смягчающая периоды засухи. Хлопок и сою редко выращивали в центральной части Канзаса. Соя давала здесь урожаи ниже, чем в самой западной точке засушливой зоны, а для хлопка это слишком холодный район. С внедрением технологии No-till и других агрономических мероприятий урожаи сои в засушливой зоне центрального Канзаса иногда превышают ее урожайность при орошении, но урожаи сильно колеблются по годам.
Перемещение выращивания хлопка в центральную и южно-центральную часть Канзаса почти не связано с внедрением технологии No-till (хотя выращивание хлопка в No-till успешно). Это происходит благодаря отсутствию долгоносика хлопкового, а также из-за того, что новые производители не пытаются выращивать хлопок в монокультуре.

В центре Канзаса с каждым годом набирает популярность выращивание теплолюбивых зерновых культур (кукуруза и просо) по технологии No-till. При этом выращивание пшеницы смещается в более засушливые районы. В более влажных зонах промежуточные культуры или две культуры, выращиваемые в один год, позволяют в следующем году в этих условиях высевать пшеницу, хотя данное положение еще не до конца изучено. Последующий посев широколистных культур возможен там, где нет проблемы водной эрозии, хотя сегодня его еще не практикуют на склоновых участках из-за неравномерного покрытия поверхности почвы растительными остатками широколистных культур и плохого состояния почв после длительного применения отвальной обработки. Мы надеемся, что промежуточные культуры могут улучшить почвенную структуру, а это позволит в дальнейшем выращивать широколиственные культуры на таких полях.

Планирование севооборотов

Разнообразие и интенсивность являются лишь гранями многосторонней и согласованной по территории и времени системы земледелия.

Например, изменения набора культур в севооборотах должны быть согласованы с внедрением посева с низким разрушением структуры почвы (технологии No-till), т.к. разнообразие в севообороте – это мера борьбы с болезнями и сорняками. Рост интенсивности земледелия при переходе на No-till зависит от скорости улучшения почвенной структуры и уровня накопления поверхностных остатков. Для того чтобы способствовать накоплению растительных остатков, повышению влажности почв и стабильности в урожайности различных культур, мы вынуждены в соответствии с новыми задачами постоянно менять оборудование.

В планировании севооборота необходим системный подход, что позволяет учитывать не только агрономические и экономические, но и инженерно-технические и организационные факторы. Помимо интенсивности и разнообразия при планировании и оценке севооборота необходимо учитывать множество других факторов. Например, два севооборота с одинаковым разнообразием и интенсивностью могут существенно различаться в доходности из-за особенностей чередования или набора культур. Одна из культур может обеспечивать высокую стабильность урожайности в засушливые годы, а другая – только во влажные, при этом их чередование помогает снизить проблему заболевания растений. К другим факторам, которые необходимо учитывать при планировании севооборота, относятся:

• водопотребление культур, входящих в севооборот;

• средний многолетний график выпадения осадков и их колебания по годам;

• способность растительных остатков к снегозадержанию;

• потенциальная возможность поражения боленями;

• цикличность появления определенных вредителей;

• фитотоксичность растительных остатков;

• цвет и количество растительных остатков предшественника;

• особенности защиты каждого вида растений от сорняков;

• возможность чередования применения гербицидов различного способа действия;

• возможное последействие гербицидов;

• отношение прибыли к риску;

• необходимость в дополнительном оборудовании;

• оптимальная ширина междурядий;

• даты посева и уборки;

• наличие пиков нагрузки рабочего времени и их протяженность;

• индивидуальные особенности и доступ на рынки.

Амплитуда и величина эффективности выбора того или иного чередования еще недостаточно изучены.

 

Севооборот является лучшим способом снижения риска и увеличения эффективности земледелия. Каждый фермер должен сбалансировать разнообразие и интенсивность своего севооборота для достижения желаемого уровня затрат и прибыли. Севооборот с высокой интенсивностью, но недостаточным разнообразием (пшеница–горох) дает возможность получения потенциально высокой прибыли, но при высоком уровне риска – возникновения больших проблем. Умеренно интенсивные и разнообразные севообороты (яровая пшеница–озимая пшеница– кукуруза–подсолнечник или яровая пшеница–кукуруза–соя) менее рискованны, однако обеспечивают меньшую валовую прибыль на акр. Такой севооборот помогает распределить рабочую нагрузку и фиксированные затраты, уменьшить зависимость от цены и неблагоприятных погодных условий, облегчить проблемы, связанные с сорняками, болезнями, насекомыми. В результате он может быть более прибыльным за продолжительный период времени. Снижение интенсивности, но повышение разнообразия (озимая пшеница–просо–канола, озимая пшеница–кукуруза–овес и горох ) гарантируют меньший риск в засушливые годы, но и меньший валовой доход в годы с умеренными погодными условиями. Севообороты с малой интенсивностью и недостаточным разнообразием (пшеница–рапс, пшеница–пар, постоянно выращиваемая пшеница) малоэффективны при использовании технологии No-till. Они имеют большие фиксированные расходы на акр, несут больший риск и сниженный валовой доход с единицы площади.

Фитосанитарное состояние посевов

Предупредительные меры направлены на сокращение распространения нежелательных организмов (сорняков, болезней, вредителей). Одним из важных санитарно-профилактических мероприятий является своевременное внесение гербицидов для предотвращения образования семян сорняков. Другой пример – обкашивание границ поля для предотвращения расространения семян многолетними сорняками (семена могут быть перенесены и рассеяны по полю комбайнами при уборке). Обязательны очистка и подготовка семенного материала, а также мытье и очистка оборудования. Краевая обработка полей инсектицидами способствует предотвращению миграций насекомых с поля на поле. В целом, предупредительные меры является более важными в системе No-till из-за отказа от механической обработки почвы, которая позволяла сокращать популяции некоторых вредителей.

Повышение конкурентоспособности культурных растений

Все фермеры, использующие технологию No-till, стали осознавать важность здорового конкурентоспособного посева как авангардного момента в защите растений от вредных организмов. Применяются следующие конкретные действия для повышения конкурентоспособности культурных растений противостоять сорнякам: более высокая густота стояния, узкие междурядья, качественный посев, удобрения, перемещение растительных остатков с ряда и протравливание семян. Использование этих приемов, особенно в комплексе, дает возможность культуре быстро сформировать растительный полог и затенить сорняки.

Здоровое состояние растений играет важную роль в минимизации ущерба культур вследствие болезней, а также поражений некоторыми насекомыми. Состояние культур, выращиваемых по технологии No-till, может быть лучше, чем у соседних культур, возделываемых традиционным способом, по ряду причин, например, увеличение влаги, умеренные температуры (благодаря растительным остаткам), защита полезных микроорганизмов, повышение уровня абсорбции питательных веществ (благодаря большей доступности влаги и деятельности микоризы), улучшение почвенной аэрации и состояния стоков. Состояние культур, возделываемых по технологии No-till, может улучшиться и благодаря изменению окружающей среды под влиянием севооборота (например, пониженный уровень повреждения озимой пшеницы), круговороту питательных веществ в природе и благотворному действию почвенных организмов. Таким образом, положительные аспекты состояния культур подкрепляют друг друга, и культура становится более стойкой к различным отрицательным факторам.
Всем известно, что здоровые культуры меньше страдают от болезней. Но, несмотря на это, предположение, что здоровые культуры отражают нападения насекомых, все еще считают нелепым. По мнению одного из авторов (Хэгни), некоторые насекомые, например тля злаковая и другие виды тли, обычно поражают растения, ранее подвергшиеся воздействию вредителей. Так как растения и насекомые совместно развивались в течение длительного промежутка времени, может быть правдоподобным то, что растения прибегают к механизмам химической защиты для противостояния некоторым насекомым, и эта защита перестает действовать, если растение ослаблено. Хотя существуют некоторые виды насекомых, повреждающие полевые культуры вне зависимости от их состояния.

Помимо непосредственных предупредительных мер защиты, технология No-till создает условия для снижения вероятности поражения болезнью или нападения насекомых-вредителей. Таковой является отличная среда для формирования и сохранения популяций организмов паразитов, которые удерживают количество вредителей и возбудителей заболеваний под контролем.

Применяя технологию No-till, можно достичь значительного снижения потенциальной засоренности верхнего слоя почвы. Необходимо учесть, что на полях с данной технологией в течение трех лет расходуется примерно 98% почвенного банка сорняков. Поэтому нужно выращивать типы культур, которые позволяют контролировать с помощью гербицидов распространение сорняков и их семенную продуктивность. Через три года можно выращивать культуры с минимальным применением гербицидов, поскольку первоначальная проблема, связанная с сорняками, значительно уменьшится. Этот принцип не действует в неразнообразных севооборотах с использованием отвальной обработки, потому что при повреждении почвы при севе покоящиеся семена сорняков могут перемещаться к поверхности почвы и прорастать.

Разрушение структуры почвы

Низкий уровень повреждения почвы вместе с максимальным количеством поверхностных остатков приводит к улучшению почвенной структуры и повышению содержания влаги в почве. Для достижения этого необходимы изменения в устройстве посевного оборудования, а также новые подходы к проблемам, для решения которых пахота как прием не подходит.

 

Научное обеспечение технологии No-till

Проблемы производства по технологии No-till тесно взаимосвязаны, что является предпосылкой для системного подхода при внедрении или исследованиях данной технологии. Со становлением технологий выращивания сельскохозяйственных культур, учитывающих ранее игнорируемые биологические процессы, становится понятнее, что упрощенный подход к их изучению и оценке некорректно использовать. Например, нельзя полностью предсказать последствия от чередования культур А и В: увеличивает ли оно урожайность (или уменьшает ли затраты) культуры №2 и в то же время приводит ли оно к потере урожайности культуры №3? Этот вопрос нужно рассматривать в комплексе: отдельный анализ компонентов, являющихся частью системы (например, культур №1 – №2, №2 – №3) не позволяет установить потенциально огромное влияние культуры №1 на культуру №3 или наоборот. Единственным методом является изучение этого как единой системы. К сожалению, очень малое количество подобных опытов проведено с использованием технологии No-till, результаты которых могут служить рекомендациями для практиков.

Подобным образом, без системного подхода, мы никогда правильно не поймем и не оценим все факторы, влияющие на давление насекомых-вредителей и болезнетворных микроорганизмов. В этой статье мы приводим примеры особенностей проявления действия в системе No-till лишь отдельных факторов.

Почвенная наука сейчас на грани кризиса. Химические реакции и циклы питательных элементов в почве являются абсолютно взаимосвязанной сетью факторов, которые усиливают или угнетают рост и развитие культуры. Понимание того, как нескольких миллионов видов почвенных организмов влияют на доступность питательных веществ, здоровое состояние культур или друг на друга, находится за гранью наших возможностей. Но отсутствие полного понимания не должно означать полной непредсказуемости: некоторые зоны стабильности все же существуют. Вероятно, в некоторых случаях необходимо рассматривать почву в качестве «черного ящика»: мы не знаем, что происходит внутри, но мы можем добиться интересующего нас плодородия почвы и уровня прибыли от выращивания культур. В действительности с таким подходом проведено много исследований по плодородию почвы. Мы лишь предлагаем расширить методологию с включением других факторов и затрат (чередование культур), чтобы увеличить плодородие независимо от урожайности. Таким образом, эксперименты с «черным ящиком» необходимо проводить на системной основе в рамках системы земледелия No-till, а не только как изучение отдельного технологического приема.

(1) В большей степени эти факторы или структурные компоненты не существуют независимо друг от друга. Как будет указано далее, агрономические, экономические и технические факторы находятся во взаимодействии.

(2) В 1990 г. на территории приблизительно в 123 729 га (305 612 акров) в Южной Дакоте применяли метод No-till. К 1997 г. эта площадь возросла более чем в 8 раз до 1 028 023 га (2 539 216 акров). Подобным образом площадь пашни, обрабатываемой при помощи метода No-till, в штате Канзас увеличилась с 188 585 га (466 000 акров) в 1990 г. до 840 307 га (2 076 431 акров) в 1997 г. (Информационный центр сберегающего земледелия, Вест ЛяФайетт, Индиана).

(3) Здесь допущены некоторые неточности. Классификация холодостойких и теплолюбивых злаковых культур осуществлена по физиологическому принципу (СЗ:С4), даже если некоторые виды СЗ, такие как рис (Oryza sativa), имеют тропические свойства роста. Широколистные культуры нельзя так четко распределить (хотя существуют огромные отличия между видами при ассимиляции), они демонстрируют большее генетическое и фенотипическое разнообразие, чем злаковые.

(4)Для более холодных типов климата год является периодом выращивания одной культуры. В местности, где один сезон длится долго, возможно выращивание нескольких культур. Производство какой-либо культуры создает микроклиматические изменения, которые поддерживают биологическую и химическую деятельность. Таким образом, биологическое время больше не сопоставляют с хронологическим. С точки зрения борьбы с насекомыми-вредителями оба варианта подходят. Например, микропаразитивизм более всего связан с биологическим временем, а химическое разрушение оставшихся спор будет проходить в течение хронологического времени.

(5) По всей видимости, насекомые-вредители с многочисленными жизненными циклами во время промежутка роста однолетней культуры имеют значительные преимущества, т.к. они находятся в кратком периоде покоя (такими же преимуществами обладают и высокоподвижные организмы для поиска благоприятных условий), что выражается в доминировании генотипов с кратким состоянием покоя.

 

Авторы: Двейн Бек, Джейсон Миллер, Мэттью Хегни

 

Источник: zerno-ua.com

 

С каталогом техники для работ по no-till, mini-till и традиционной технологиям можно ознакомится ЗДЕСЬ.