Способ использования технологии No-Till на сезонно-мерзлотных почвах
METHOD FOR USING NO-TILL TECHNOLOGY ON SEASONALLY PERMAFROST SOILS

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в комплексе мер регулирования питательного режима и водно-воздушных свойств почвы.
В мировом и отечественном земледелии при освоении ресурсосберегающих технологий No-till, Strip-till, Mini-till преследуется цель по экологизации и сокращению производственных затрат за счет исключения механического воздействия на почву, защите ее от водной и ветровой эрозии. Положительные результаты от освоения названных технологий могут быть получены только при соблюдении всех требований к составляющим их звеньям: ежегодное чередование в севообороте культур с мочковатой и стержневой корневой системами, использования прямого посева, защита растений от вредных организмов. Соблюдение чередования культур в течение нескольких лет приводит к формированию воздушных пустот в почве, обеспечивающих поступление влаги и воздуха на всю глубину проникновения корней.
Наряду с положительной ролью названых систем земледелия при их освоении отмечаются определенные недостатки:
- происходит дифференциация пахотного слоя по плодородию в результате изменения поступления количества органического вещества и микробиологических процессов, вследствие чего увеличивается количество питательных веществ в верхнем слое и уменьшение в нижерасположенных горизонтах. Это приводит к формированию корневой системы растений в верхнем слое почвы и сокращение объема пространства ее размещения, что значительно уменьшает обеспеченность питательными веществами и влагой. Урожайность сельскохозяйственных культур в начале освоения ресурсосберегающих технологий может значительно снижаться. Для освоения No-till получения высокой эффективности от ее внедрения в производства требуется продолжительный период длиной в несколько лет.
При поверхностном внесении удобрений отсутствует их перенос в более глубокие слои почвы происходит значительная их потеря за счет сорняков, эрозионных процессов и других отрицательных элементов баланса.
Известен способ включающий посев культур и внесение удобрений, (RU 2477941, 27.10.12). Недостатком данного способа является то, что он предусматривает глубокую обработку почвы.
Наиболее близким по своей технической сущности является способ регулирования плодородия сезонно-мерзлотных пахотных почв, включающий посев культуры Rapbanus sativus L var. longipinnatiis Baili (дайкона) и оставление выращенного урожая под снежный покров (RU 2524257, 27.07.2014).
Однако сам по себе способ является затратным. Его частое использование ведет к выключению из севооборота земель, приносящих ежегодный доход. Способ не находит широкого применения. Это вызвано тем, что применяемая в существующих севооборотах технология глубокой обработки почвы позволяет влаге и питательным веществам и так беспрепятственно проникать в нижнюю часть корнеобитания.
Система минимальной обработки, особенно в первые годы ее освоения, приводит к снижению биологической активности почвы вследствие ухудшения условий жизнедеятельности микроорганизмов, а также накопления органического материала в верхней части пахотного слоя. В результате этого складывается отрицательный дефицит по азоту - 40-60 кг/га, по фосфору - 15-20 кг/га (Усенко В.И. Пути оптимизации обработки почвы в Алтайском крае / В.И. Усенко, В.В. Вольнов // Вестник Алтайского государственного аграрного университета.- 2002. - №1. - С. 113-118.).
Известно, что в нижней части пахотного слоя при отсутствии глубокой обработки, обеспечивающей рыхление, содержание нитратов в 3-5 раз меньше, чем в том же слое при ежегодной вспашке; сильно падает нитрификационная способность почвы, значительно ухудшаются условия фосфорного питания, резко уменьшается количество микроорганизмов (Барсуков Л.Н. Изменение условий плодородия в разных прослойках пахотного слоя в зависимости от обработок / Л.Н. Барсуков, К.М. Забавская // Почвоведение. - 1953. - №12. - С. 18.).
Система минимальной обработки, особенно в первые годы ее освоения, приводит к снижению биологической активности почвы вследствие ухудшения условий жизнедеятельности микроорганизмов, а также накопления органического материала в верхней части пахотного слоя. В результате этого складывается отрицательный дефицит по азоту - 40-60 кг/га, по фосфору - 15-20 кг/га (Усенко В.И. Пути оптимизации обработки почвы в Алтайском крае / В.И. Усенко, В.В. Вольнов // Вестник Алтайского государственного аграрного университета.- 2002. - №1. - С. 113-118.).
В связи с этим во избежание падения урожайности, минимальные обработки почвы должны сопровождаться дополнительным внесением минеральных, в первую очередь азотных, удобрений в корнеобитаемый слой. Внесение азота необходимо и для компенсации потребляемого микроорганизмами азота почвы при разложении соломы зерновых культур, оставляемой на поле при мульчировании.
Без применения средств химизации минимизация обработки ведет к снижению урожайности большинства культур (Ершов В.Л. Резервы интенсификации ресурсосбережения в земледелии Западной Сибири / Интенсификация растениеводства в Сибири. Новосибирск, 2003. - С. 47-50..
Таким образом, внесение дополнительных азотных удобрений является одним из важнейших приемов регулирования питательного режима почвы, особенно при освоении минимальных технологий обработки почвы и недостаточным удельным весом бобовых культур в севооборотах.
Однако внесение минеральных удобрений на всю мощность пахотного слоя почвы традиционными способами в ресурсосберегающем земледелии, основанном на отказе от глубокого рыхления, в начале освоения невозможно. Формирование пустот в почве за счет разлагающихся корней полевых культур может произойти не ранее 8-10 лет.
Задачей решаемой настоящим изобретением является повышение плодородия почвы, в первые годы после начала освоения технологии
Настоящая задача решается тем, что в способе использования технологии No-Till на сезонно-мерзлотных почвах, включающем выращивание в севообороте чередующихся по годам растений с мочковатой и стержневой корневой системой, ежегодный прямой посев культур, в первую ротацию севооборота, на поле, предназначенном для использования технологии No-Till, включают пар, по которому в конце июля - начале августа проводят посев культуры Raphanus sativus L var. longipinnatiis Baili (дайкон) сортов с формой корнеплода сосульковидной или цилиндрической формы совместно с внесением минеральных удобрений N:P:K=1,7:0,4:1,7, при этом удобрения перед посевом смешивают с семенами дайкона при норме его высева 1-2 кг на гектар, а выращенный урожай данной культуры оставляют в почве в зиму.
Технический результат достигается тем, что в технологии No-Till, только один раз в первую ротацию севооборота для доставки удобрений в корнеобитаемый слой культурных растений со стержневой корневой системой мы искусственно создаем условия для подачи дополнительной влаги и питания. Тем самым позволяя корневой стержневой системе, культуры севооборота, проникнуть глубоко в почву и в последствии отмерев и сгнив оставить после себя каналы, заменяющие полости, образованные от дайкона. Для образования таких отверстий под снежный покров оставляем урожай культуры Raphanus sativus L var. longipinnatiis Baili (дайкон), корнеплоды которой за счет воздействия на них отрицательных температур уже весной превращаются в полужидкую субстанцию, позволяя проникнуть вместе с ней в нижние слои почвы растворенным удобрениям.
Фиг. 1 смесь семян дайкона и удобрений
Фиг. 2 посев смеси семян и удобрений
Фиг. 3 всходы дайкона
Фиг. 4 выращенный корнеплод
Фиг. 5 пустоты образовавшиеся на поверхности почвы весной следующего года
Фиг. 6 размеры пустот по глубине почвенного разреза
Фиг. 7. визуальная картина посевов пшеницы после использования данного способа.
Предлагаемый способ основан на способности нетрадиционной для полеводства культуре Raphanus sativus L var. longipinnatiis Baili (дайкон) сортов с формой корнеплода сосульковидной или цилиндрической формы способных развивать мощную корневую систему в виде корнеплода диаметром до 10 см и проникающего в почву на глубину 50 см и более. Оптимальные сроки его посева - вторая половина июля для условий Сибири и до середины августа в более южных регионах России. Норма высева семян стандартная как и при посеве дайкона в качестве овощной культуры (1-2 кг на гектар) или может быть несколько меньше.
Оставленный в почве на зиму, к весне он полностью разлагается и формирует цилиндрические пустоты, обеспечивающие поступление в почву воздуха и воды из осадков. Вместе с водой в более глубокие слои почвы через пустоты проникают внесенные минеральные удобрения в растворенном виде. Во время снеготаяния в результате набухания почвы в верхнем слое происходит резкое снижение водопроницаемости. На участках же с оставленными порами от дайкона предыдущего года посева вода от снеготаяния заполняет все пустоты, а растворенные в ней минеральные удобрения распределяются по всей глубине проникновения влаги.
Если посев дайкона провести в смеси с минеральными удобрениями, для чего можно использовать любые сеялки или разбросной способ с последующей заделкой на глубину 6-8 см, то при выпадении осенних осадков и при снеготаянии влага вместе с растворенными в ней удобрениями просачивается в пустоты по всему пахотному слою. Помимо пополнения органического вещества за счет корнеплода в пахотном слое почвы увеличивается содержание вносимых минеральных веществ. При посеве следующих культур элементы питания обеспечивают дополнительно рост корневой системы в более глубоких слоях почвы. Растения формируют более мощные корневую систему и ассимиляционный листовой аппарат, что способствует получению более высоких урожаев и рациональному использованию удобрений.
Пример конкретного выполнения. Перед началом перевода поля под технологию No-Till проводили парование. Борьба с сорняками выполнялась с помощью гербицидов. В середине лета (25 июля), проводили посев дайкона сорта «Астор». Затем готовили смесь семян дайкона с минеральными удобрениями (N:P:K=1,7:0,4:1,7). Из расчета 1 кг семян на гектар. Посев и внесение удобрений осуществляли на глубину 2 см. Выросший урожай оставляли под зиму. Весной перед посевом яровой пшеницы, при проведения почвенного разреза определили среднюю глубину проникновения корнеплода в почву. Она оказалась около 40 см. Все корнеплоды перегнили, оставив после себя отверстия в почве. Пустоты от корнеплодов дайкона с небольшими изменениями сохранялись вплоть до третьего года применения севооборота. Севооборот первой ротации включал: пар - яровую пшеницу - горох - яровую пшеницу - гречиху. Урожайность культур выращиваемых по данной технологии, по сравнению с урожайностью таких же культур, выращиваемых по обычной технологии, отличалась за шестилетний период наблюдения, и превышала контроль на 30 - 50%.
Более высокая обеспеченность посевов яровой пшеницы влагой и элементами питания по всему корнеобитаемому слою почвы способствует интенсивному росту корневой системы пшеницы, увеличению размеров листьев, обеспечивающих повышение использования солнечной энергии, формированию элементов структуры урожая культуры и росту урожайности по сравнению с классической технологией No-till.
В сочетании с известными факторами такими как чередование в севообороте растений с мочковатой и стержневой корневой системой применение также известного способа создания в сезонномерзлотной почве отверстий для проникновения в подпахотный горизонт воздуха, воды, раствора минеральных удобрений позволяет интенсифицировать рост параметров корневой системы растений со стержневой системой первой ротации севооборота. Этим самым ускоряет период наступления естественных условий проникновения в корнеобитаемый слой растений воздуха влаги и питательных веществ для растений со стрежневой корневой системой, что при нулевой обработке почвы крайне важно.
За счет этой технологии, позволяющей обеспечить оптимизацию водного, воздушного и пищевого режимов почвы, в первоначальный период ее освоения, отрицательный период, наблюдающийся в использовании технологии No-till, нивелируется и происходит дополнительный рост объемов производства продукции растениеводства.