Текст книги "Переход от традиционного к биоорганическому земледелию в Республике Беларусь. (Методические рекомендации)"

2.3. Технология эффективных микроорганизмов в биоорганическом земледелии

В последнее время вызывают всеобщий интерес так называемые ЭМ-технологии (эффективных микроорганизмов) – одно из самых перспективных направлений развития сельского хозяйства в XXI в. Основоположником ЭМ-технологии является японский микробиолог доктор Теруо Хига. Возникнув в Японии в 1980 г., ЭМ-технология сегодня внедряется более чем в ста странах мира. С помощью ЭМ-технологии появляется возможность снизить деградацию почвенного плодородия, восстановить естественное плодородие пахотных земель, улучшить экологию и охрану окружающей среды [12].

С внедрением ЭМ-технологии создаются условия при минимальных трудовых и финансовых затратах восстановить естественное почвенное плодородие, оптимизировать жизненные процессы почвенных микроорганизмов и почвенной фауны, обеспечивающих высокий урожай сельскохозяйственных культур высокого качества.

Позднее российский ученый П. А. Шаблин [14] на основе анабиотических микроорганизмов байкальской экосистемы создал аналогичный российский ЭМ-препарат «Байкал ЭМ-1». По многочисленным научным (литературным) данным, он не уступает японскому препарату. «Байкал ЭМ-1» – концентрат в жидком виде, в котором присутствует более 80 штаммов анабиотических (полезных) микроорганизмов. Особенностью ЭМ-препарата является то, что он включает устойчивую ассоциацию как аэробных, так и анаэробных микроорганизмов. В состав ЭМ-технологии, как и в японском препарате, входят фотосинтезирующие, азотофиксирующие, молочнокислые бактерии, дрожжи, актиномицеты, ферментирующие грибы и продукты их жизнедеятельности. Перечисленные микроорганизмы вырабатывают разнообразные физиологически активные вещества – ферменты, аминокислоты, витамины, биофунгициды и др., оказывающие положительное влияние на рост и развитие растений, на защиту растений от болезней и вредителей, в итоге происходит регенерация (восстановление) продуктивной силы почвы.

«Байкал ЭМ-1» внесен в «Перечень удобрений, разрешенных к применению на территории Российской Федерации и Беларуси». Этот препарат прошел обязательную государственную регистрацию и имеет гигиенический сертификат [14].

Применение ЭМ-технологий совместно с зеленым удобрением способствует более мощному развитию почвенной биоты, а следовательно, и повышению плодородия почвы. Наши исследования по применению ЭМ-технологий совместно с зеленым удобрением подтверждают его преимущества.

Глава 3. Перевод сельскохозяйственного предприятия с традиционного на биоорганическое земледелие

3.1. Основные подготовительные правила перехода

При переходе от традиционных севооборотов к эколого-биоорганическим необходимо соблюдать общие требования к биоорганическому земледелию. Суть его заключается в том. что при планировании этого перехода за год вперед подбирается соответствующее поле (участок), на котором высеваются раноубираемые культуры – зерновые, зернобобовые и др. Под эти культуры вносятся органические, природные минеральные и известковые удобрения, нейтрализующие кислотность почвы. Величина pH в KCI должна составить 5,8–6,2, содержание гумуса – не ниже 2,0–2,5 %, подвижных фосфора и калия – 250–300 мг/кг на суглинистых и 200–250 мг/кг на супесчаных почвах. Целесообразно под планируемый предшественник внести удобрения в запас с учетом потребности промежуточной культуры, убираются камни, отдельно стоящие деревья, выравнивается поверхность поля, выполняются другие агротехнические работы. На подготовленном поле после уборки основных культур произрастают подсевные и пожнивные культуры, используемые на корм и зеленое удобрение. По заделанным в почву промежуточным сидератам высевается первая культура переходного (конверсионного) 2-3-летнего периода. Осенью по растущим промежуточным культурам отбираются почвенные образцы на глубину 0–20, 21–40 см для определения полной агрохимической характеристики с составлением картограммы и привязкой точек отбора проб с тем, чтобы в конце ротации севооборота через 5–6 лет произвести повторное их взятие примерно с тех мест, где они отбирались в начале переходного периода. При помощи анализа почвенных образцов в начале и в конце ротации севооборота будет получена объективная агрохимическая характеристика влияния эколого-биоорганического севооборота на свойства почвы.

Технология подготовки к переходному периоду с подсевом промежуточных культур позволяет уже в первый год севооборота обеспечить первую культуру – гречиху или просо необходимыми элементами питания и получить хороший урожай. Навоз вносится под картофель, который идет второй культурой в эколого-биоорганическом севообороте.

Глава 4. Севооборот – основа биоорганического земледелия

4.1. Отличие эколого-биоорганического севооборота от традиционного

Эколого-биоорганический севооборот отличается от обычного традиционного тем, что он является на протяжении всего вегетационного периода «зеленым» с максимально большим агробиоразнообразием. В «зеленом» севообороте более полно используются природные условия – солнечная энергия, температура воздуха, атмосферные осадки для накопления органического вещества и биологического азота, снижения миграции элементов питания вниз по профилю почвы, тем самым способствующих сохранению экологической чистоты водоемов, ручьев, колодцев от техногенных загрязнителей. Образующееся за счет промежуточных культур в летне-осенний период органическое вещество активно поглощает диоксид углерода, тем самым позитивно снижает парниковый эффект, в то же время выделяемый растениями кислород значительно улучшает атмосферный воздух.

Для того чтобы перейти на эколого-биоорганический севооборот, необходимо создать благоприятные условия для получения дешевого органического вещества и биологического азота. Это во многом будет зависеть от хорошо спланированных подготовительных мероприятий по размещению промежуточных культур, не занимающих самостоятельного поля, и первой культуры, под которую подсеваются многолетние бобовые или бобово-злаковые смеси, используемые на корм скоту и зеленое удобрение.

4.2. Формирование эколого-биоорганического севооборота

Важным ключевым аспектом в биоорганическом земледелии является формирование севооборота. В эколого-биоорганическом севообороте в отличие от традиционного должно присутствовать многообразие культур (изначально запланированное биоразнообразие), которое должно охватывать различные уровни – от разнообразия сортов и видов до разнообразия биотопов на уровне ландшафтов. В агроэкологическом земледелии чрезвычайно важно в применяемом севообороте с целью усиления разнообразия использовать различные промежуточные культуры – бобовые, бобово-злаковые смеси, водолистниковые (фацелия), крестоцветные (озимый и яровой рапс, озимая и яровая сурепица, редька масличная, горчица белая и др.), которые не занимают самостоятельного поля, а возделываются после уборки ранних зерновых и других культур (табл. 1).

Таблица 1. Примерные схемы эколого-биоорганических севооборотов, рекомендуемых для сельскохозяйственных кооперативов и фермерских хозяйств

Примечание: ПКО – пожнивно-корневые остатки; 0 – подготовительное поле для перехода от традиционного к эколого-биоорганическому севообороту.

В подготовительный период в каждом намечаемом севообороте высеваются пожнивные или подсевные промежуточные культуры, которые используются на кормовые цели, а пожнивно-корневые остатки и мульча – на зеленое удобрение. При этом пожнивные остатки промежуточных культур после их уборки должны оставаться высотой не менее 20–25 см с определенным количеством листьев. Такие пожнивные остатки с мульчей подсевных бобовых трав можно относить к зеленому удобрению, а убранная надземная зеленая масса идет на корм скоту.

При такой технологии использования промежуточных культур в почву вносится 10–15 и более тонн органического вещества на 1 га и около 50–70 кг/га биологического азота. Кроме этого за счет зеленой массы промежуточных культур, убираемой на высоком срезе, можно получать дополнительно 10,0-15,0 т/га высококачественного корма в поздне-осенний период (октябрь), что в переводе будет равняться 25–30 ц/га кормовых единиц. В наших опытах в пятипольном севообороте под гречиху вносилось по 14–16 т/га органического вещества за счет пожнивных остатков и 50 кг/га дешевого биологического азота, что обеспечило в среднем за 2 года урожай зерна гречихи 20–23 ц/га.

Аналогичная технология использования промежуточных культур на корм и зеленое удобрение после уборки раннего картофеля, яровой пшеницы и других в шести– и восьмипольных севооборотах.

Эколого-биоорганический севооборот по своей сути должен стать «зеленым» севооборотом на протяжении всего вегетационного периода (апрель-ноябрь). Максимально используя солнечную энергию, температуру, влагу, «зеленый» севооборот с максимально большим биоразнообразием более полно использует природные условия для накопления органического вещества, накопления биологического азота, а растущая надземная масса промежуточных культур способствует резкому сокращению и даже полному устранению отрицательных явлений водной и ветровой эрозии почвы.

В осенний период надземная масса промежуточных культур должна быть дополнительным дешевым резервом высококачественных кормов для животноводства и дополнительным компонентом при силосовании кукурузы после уборки ее на зерно. В то же время при традиционном земледелии в Беларуси пустует после уборки ранних культур более миллиона гектаров земли с вегетационным периодом 60–80 дней. В биоорганическом земледелии наличие пустующей, ничем не занятой земли, с вегетационным периодом более 45 дней, недопустимо. В этом суть коренного отличия эколого-биоорганических «зеленых» севооборотов от традиционных, где огромные площади пахотных земель (с третьей декады июля-август) не засеваются промежуточными культурами после уборки ранних культур.

Бобовые, бобово-злаковые смеси и крестоцветные промежуточные культуры в эколого-биоорганическом севообороте следует рассматривать как обновление видового разнообразия, способствующего увеличению цветущих растений в осенний период, дающий пищу насекомым – пчелам, шмелям и другим видам. Промежуточные культуры – клевер, донник и др., которые остаются на зиму в виде мульчи, являются хорошим укрытием для гнездующихся птиц и мелких животных, увеличивая, таким образом, биоразнообразие не только растений, но и почвенных организмов. Промежуточные культуры в летне-осенний период предоставляют многим видам животных и растений пищу и возможность спокойного проживания, а заделанная в почву растительная масса обеспечивает полноценным питанием почвенную биоту. Все это многообразие хорошо вписывается в сельскохозяйственные элементы ландшафта, повышает стабильность аграрной экосистемы и соответствует законам природопользования.

Схемы эколого-биоорганических севооборотов составлены с таким расчетом, что за ротацию пятипольного (шести– и восьмипольного) севооборота зеленая масса люпина, клевера и донника, не занимая самостоятельного поля, три раза убирается на кормовые цели для животноводства, а пожнивные остатки и перезимовавший мульчирующий слой клевера и донника с измельченной соломой и стерневыми остатками предшествующей покровной зерновой культуры – на удобрение. Надземная масса клевера и донника, наращиваемая за летне-осенний период, после выхода из-под покрова зерновых остается в виде мульчи на зиму. Весной, в конце второй – начале третьей декады мая отросшая надземная масса клевера и донника убирается (на срезе более 20 см) на корм, а пожнивные остатки и мульча используются в качестве зеленого удобрения. В наших опытах в среднем за 2 года (2011–2012 гг.) урожай надземной массы пожнивного узколистного люпина составил 18,0 т/га, пожнивных и корневых остатков на удобрение – 14,4 т/га.

Глава 5. Промежуточные культуры и их роль в эколого-биоорганических севооборотах

5.1. Условия для развития промежуточных культур

Современные технологии земледелия в основном ориентированы на получение более высокой урожайности с единицы площади, но слабо увязаны с охраной окружающей среды. Главный недостаток многих схем чередования культур в севооборотах состоит в том, что после уборки рано созреваемых основных культур поля остаются не засеянными до следующей весны (табл. 2).

Таблица 2. Посевная площадь зерновых и зернобобовых культур в Беларуси и использование пашни после их уборки, тыс. га

Примечание. 50 % однолетних трав и 50 % многолетних трав посева прошлых лет из посевной площади первой части перенесены во вторую часть – использование пашни после уборки.

По многолетним данным, сумма положительных температур выше 5 °C в пожнивный период составляет 38–40 % (в связи с потеплением температура увеличивается), сумма осадков – 158 мм, или 40,3 %. Кроме того, промежуточные культуры (донники желтый и белый, клевера, райграс однолетний и др.), а также озимые сидераты (вика мохнатая, озимый рапс и сурепица, зеленоукосная озимая рожь, рожь + вика мохнатая и др.) используют солнечную энергию и влагу не только в летне-осенний период, но и следующей ранней весной, до запашки их под поздние посадки картофеля, гречиху, однолетние травы и овощи, высаживаемые рассадой. С учетом этого сумма положительных температур для озимых сидератов увеличивается до 59 %, осадков – до 64 % от суммы за весь вегетационный период. Этот большой резерв, который предоставляет природа, не всегда используется. На незасеянных площадях более 1 млн га по зяблевой вспашке развиваются эрозионные процессы и миграция подвижных элементов питания в нижележащие слои почвы, загрязняя открытые водоемы, реки, озера и колодцы. Становится очевидной необходимость более широкого внедрения промежуточных культур как важного звена природоохранной технологии. В условиях нормального увлажнения оставлять не засеянными поля после ранних зерновых и других культур в интенсивном земледелии недопустимо. Засевая промежуточными культурами хотя бы половину этих площадей (50 % на сидеральные цели и 50 % на кормовые), хозяйства значительно улучшили бы плодородие почв, кормовую базу и, главное, обеспечили бы оздоровление окружающей среды.

В схемах эколого-биоорганических севооборотов изучаются возможности применения в качестве промежуточных культур различных растений. Произрастая в качестве промежуточных культур в позднеосенний период (август-октябрь), узколистный люпин и другие сидераты, а подсевные – клевер и донник осенью и на второй год еще рано весной (апрель-май) дополнительно накапливают под заделку в почву растительной массы в сумме до 30 т/га, а также 100 и более кг/га биологического азота. Узколистный люпин в наших опытах в качестве пожнивной промежуточной культуры за август-октябрь наращивал до 20–30 т/га растительной массы и накапливал до 50–75 кг/га биологического азота.

Промежуточные культуры (люпин, донник, клевер и др.) более полно использовали в пожнивный период солнечную энергию для накопления дополнительного органического вещества.

Заделанные неглубоко сидераты, измельченная солома и другие отходы промежуточных культур обеспечивали благоприятные условия для развития почвенных биологических процессов, связанных с преобразованием органических и минеральных веществ. Внесение навоза, а также использование донника, люпина, клевера или их корневых и пожнивных (на высоком срезе) остатков на зеленое удобрение существенно активизировали активность таких почвенных энзимов, как каталаза, уреаза, дегидрогеназа, пероксидаза и полифенолоксидаза, повышая в том числе и соотношение двух последних ферментов, ответственных за минерализацию свежего органического вещества и последующего синтеза гуминовых соединений.

Известно, что зеленое удобрение способствует развитию микробиологической деятельности дождевых червей и других живых почвенных организмов. Выделяющееся дополнительное количество углекислого газа, в результате разложения растительных остатков, создает лучшие условия для связывания солнечной энергии растениями. Измерения фотосинтеза и дыхания почвы в полевых условиях прибором EGM-4 (Великобритания) на наших экспериментальных полях показали, что при близком значении фотосинтетической активной радиации (ФАР) на опытах с традиционным севооборотом фотосинтез был значительно слабее, чем с эколого-биоорганическим севооборотом. При равных температурных условиях в опытах с традиционным севооборотом дыхание почвы было также слабее, чем с эколого-биоорганическим севооборотом.

Исследования интенсивности продуцирования почвой СО₂, проведенные параллельно с почвенными пробами, отобранными по вариантам схемы опыта в термостатируемых условиях, выявили, что этот показатель был выше в вариантах с эколого-биоорганическим севооборотом по сравнению с традиционным. Используемые в качестве промежуточных культур на корм и зеленые удобрения клевер, люпин и донник увеличивали выделение СО₂ в 1,4–2,0 раза относительно традиционного севооборота и в 1,2–1,3 раза относительно контроля.

В опытах с донником отмечено увеличение выделения СО₂ в 1,1–1,3 раза относительно традиционного севооборота и в 1,9–2,1 раза относительно контроля. Люпин увеличивал продуцирование СО₂ в 1,8–2,2 раза относительно контроля, а при внесении навоза – в 2,6 раза. В вариантах с клевером отмечено увеличение выделения СО₂ в 1,2–1,4 раза относительно контроля.

Таким образом, вводимые промежуточные культуры в эколого-биоорганических севооборотах способствуют улучшению фотосинтезирующей способности растений и ферментативной активности почвы, активизации полезной почвенной микрофлоры и фауны. Создаются лучшие условия для культурного агробиоценоза и формирования плодородия почвы. Многие культуры (донник, горчица и др.) обладают аллелопатическим свойством так называемых фитосанитаров, выделяя особые вещества, отпугивающие вредителей и снижающие болезни, при этом сидераты являются совершенно безвредными как для последующих культурных растений, так и для регенеративной микрофлоры. Остатки растительной массы сидератов, пройдя через кишечный тракт дождевого червя, превращаются в биоактивные коллоидные органоминеральные соединения и агрегаты почвы, обладающие как питательными, так и структурирующими свойствами.

5.2. Промежуточные культуры – источник дешевого органического вещества

В главе 4 подробно изложены вопросы эколого-биоорганических севооборотов, применяемых в наших исследованиях в 2011–2013 гг. Результаты показали, что в предлагаемых севооборотах промежуточные культуры, не занимая самостоятельного поля, обеспечивают животноводство дополнительно полноценными зелеными кормами, а за счет корневых и пожнивных остатков также и почву органическим веществом. Применяемый в севообороте пожнивный узколистный люпин, как и подсевные промежуточные культуры (клевер и донник), обеспечил почве хорошую заправку дешевым органическим веществом под урожай гречихи (табл. 3).

Таблица 3. Растительная масса промежуточных культур и минеральные удобрения, внесенные под гречиху в среднем за 2 года

Примечание. Мульча – надземная масса клевера и донника, полученная в первый год после выхода из-под покрова зерновых; З. У. – зеленое удобрение – пожнивные остатки, убираемые на высоком срезе (20–25 см от поверхности почвы) + мульча.

Данные таблицы показывают, что в условиях Беларуси на дерново-подзолистых почвах вполне можно использовать на зеленое удобрение только пожнивные остатки бобовой культуры при условии уборки ее на высоком срезе (не ниже 20–25 см от поверхности почвы) кормоуборочной техникой, а убранную биомассу использовать на корм скоту. При такой технологии заделывалось под гречиху в среднем около 14,4 т/га органического вещества пожнивного люпина и около 13–19 т/га остатков клевера и донника, а также надземной массы подсевных культур, наращиваемой в первый год после выхода из-под покрова, так называемая мульча – около 10 т/га. При этом 18–26 т/га биомассы убиралось на корм скоту.

Следует отметить, что пожнивные и корневые остатки люпина, клевера и донника содержат и часть биологического азота (~ 50–75 кг/га). Такая технология обеспечения почвы органическим веществом является весьма дешевой и эффективной, так как при внесении равного количества навоза или компостов хозяйства несут большие затраты на заготовку, погрузку, транспортировку, буртование, вторичную погрузку из буртов на навозоразбрасыватели и внесение их на поля. В эколого-биоорганическом севообороте эти затраты сами по себе отпадают. При этом так качественно и равномерно внести твердые органические удобрения существующими видами навозоразбрасывателей не удается.