Прямой посев в Австралии: особенности внесения удобрений

В прямом посеве такие мелкосемянные культуры как рапс подвергаются значительному риску выжигания удобрениями, при этом нередко возникает эффект обезвоживания почвы вокруг семенного ложа, если рядом с семенами помещаются удобрения умеренной солевой концентрации. Сегодня перед фермерами Западной Австралии, применяющими прямой посев, остро стоит проблема снижения вредного токсического эффекта для семян. Нередко для снижения риска токсичности компании-производители удобрений изначально занижают содержание азота в азотных и сложных фосфорных удобрениях. На сегодняшний день существует четыре варианта снижения токсичности удобрений, рассмотрим каждый из этих вариантов подробнее.

Поверхностное внесение удобрений

Поверхностное внесение удобрений является эффективной мерой на почвах с низкой емкостью катионного обмена (актуально для типичных песчаных почв Западной Австралии). Поверхностное внесение больше всего подходит для легко растворимых питательных веществ, таких как азот (N), калий (K) и сера (S). Как правило, поверхностное внесение фосфора зачастую используется фермерами на почвах с низкой фосфоро-удерживающей способностью.

На почвах Западной Австралии, испытывающих дефицит калия, его поверхностное внесение имеет ряд особенностей. Фермер должен учитывать тот факт, что если калий при посеве вносится слишком близко к семенам, риск токсичности увеличивается, особенно при посеве на слабо увлажненных почвах. То же самое относится и к фосфору. Поверхностное внесение мочевины является обычной практикой для южной части Австралии. Поскольку почвы по большей части песчаные, а погода в ранний период сезона роста в основном прохладная, зачастую с непродолжительными дождями, таким образом достигается эффективное усвоение веществ растениями.

Внесение более мягких видов удобрений

Переход к менее агрессивным формам удобрений – еще один вариант снижения токсичности удобрений. Действенными методами являются внесение более мягких замещающих удобрений: известково-аммиачной селитры (ИАС) вместо мочевины или сульфата калия (K2SO4) вместо хлорида калия (KCl).

Действительно, ИАС оказывает меньшее подкисляющее воздействие на почву, чем мочевина, а K2SO4 имеет меньший показатель солевого ожога растений, чем KCl. Однако, такие виды удобрений стоят дороже и многие фермеры отказываются от их применения. Другой более мягкой формой удобрений, получившей в последние годы широкое применение в Австралии, является жидкий мочевино-аммониевый нитрат (КАС). КАС обычно стоит примерно на 15% дороже, чем мочевина, но его эффективность выше и несмотря на дополнительные затраты, процент его применения в хозяйствах ежегодно растет.

Больше жидких удобрений

Жидкие азот- и фосфорсодержащие удобрения оказывают более низкий солевой эффект на всходы культур, особенно это актуально в засушливых условиях в период вегетации растений. Применение системы внесения жидких удобрений при использовании систем навигации позволяют создать варианты более точного внесения, отказаться от сплошного метода и добиться существенного сокращения затрат на удобрения. Кроме этого, фермеры отмечают положительный эффект жидких удобрений и прямо связывают его с ростом урожайности и качеством полученной продукции.

Так, применение жидкого фосфора показало увеличение роста растений в сравнении с гранулированным той же концентрации на различным типах почв. Жидкий фосфор имеет лучший доступ к растениям, чем гранулированный. Тем не менее, более высокие цены на жидкие удобрения по сравнению с ценами на гранулированные, препятствует их широкому применению. Сельскохозяйственная промышленность еще изучает вопрос о том, на каких почвах и какой процент жидкого фосфора целесообразно применять.

Результаты исследований показывают, что несмотря на более высокую стоимость (жидкий фосфор на 20-40% дороже гранулированного), благодаря точному внесению мы можем применять на 30% меньше жидкого удобрения на почвах с высокой степенью фиксации фосфора и, возможно, не применять его вовсе на почвах, с небольшой степенью его фиксации. КАС стал очень популярным источником жидкого азота в Западной Австралии. Его нередко и с успехом используют с гербицидами (как перед посевом, так и после него). Обычно листовая подкормка КАС проводится нормой 30 л /га (13 кг азота на га).

При применении концентрата эмульсии КАС после посева в условиях повышенной влажности и при сильном ветре, существует возможность возникновения ожогов листвы культур. Но фермеры, учитывая стабильную урожайность, которая достигается при использовании данного метода, на ожоги, как правило, уже не обращают внимания.

Жидкий КАС становится также популярным удобрением для ленточного внесения при посеве. Такой метод дает фермеру повышенную эффективность действия удобрений, а также возможность внесения других питательных веществ или фунгицидов в корневую зону в жидком виде. Послевсходовое применение КАС также можно совмещать с автоматизированным точным опрыскиванием посевов системами GreenSeeker, – изменяя норму внесения на ходу. Системы внесения жидкостей также позволяют менять один фунгицид другим, в зависимости от сорта или культуры.

Применение жидких удобрений имеет множество преимуществ над системами внесения гранулированных веществ. Жидкости дают большее количество свободных ионов в сравнении с гранулами, что эффективность усвоения растениями при внесении цинка, меди и молибдена удваивается.

Ленточное внесение удобрений

Стабильная безопасность растений достигается путем ленточного внесения удобрений на расстоянии 2-4 см от семян. Для большинства питательных веществ это способ максимально использовать их потенциал для роста растений. На почвах с высоким уровнем фиксации фосфора, однако, некоторое количество фосфора необходимо вносить вместе с семенами, это важно на раннем этапе роста растений.

Наилучшим образом для ленточного внесения подходит система с двойными сошниками – как долотовидными, так и дисковыми. Заделывающие диски менее эффективны, поскольку менее точны из-за того, что перемещают и перемешивают большое количество почвы.

Кальций и магний

В последние годы многие ученые и практики говорят о необходимости поддержания «здоровья почвы», под этим термином подразумевается поддержание ее плодородия, создание сбалансированной экосистемы почвы, борьба с эрозией, применение щадящих почву систем ее обработки. Одним из направлений этой проблемы является уравновешивание состава кальция и магния в почве. Имея опыт общения с ведущими фермерами-практиками, путешествуя по миру как ученый, я прихожу к мысли, что трата средств на изменение отношения Ca:Mg не всегда оправдана.

Существует мнение, что правильное отношение кальция-магния в почве, обеспечивающее ее плодородие, составляет примерно 5:1. Тем не менее, годы исследований, проводимых специалистами и лично мной, позволяют не согласиться с этой теорией. Мы знаем, что тяжелые почвы часто имеют высокий уровень содержания Mg, и добавление гипса для их смягчения и вытеснения некоторого количества Mg из почвы дает необходимый эффект.

Существует установленный и контролируемый мной многолетний опыт, проводимый на демонстрационной технологической площадке в Мекеринге, где на нескольких опытных участках сравнивались пять вариантов отношений Ca:Mg. По прошествии трех лет солевой эффект стал постоянным, и опыт не выявляет повышения урожайности при сдвиге в соотношении с 0,5:1 вплоть до 16:1. Этот опыт еще продолжается, и влияние соотношения кальция и магния в долгосрочной перспективе будет подробно изучаться.

Движение известняка и прямой посев

После уборки зерновых с сельскохозяйственных земель выносятся щелочные вещества, и почва становится более окисленной. Большинство почв в Западной Австралии среднекислые от природы (pH 4.8-6), а некоторые – сильнокислые (pH<3.8).

Исторически фермеры пахали почву, чтобы внести известь по всему верхнему слою почвы на глубину 10 см. Сегодня, спустя годы применения прямого посева, этот физический процесс движения известняка не является общим для всех. Без обработки почвы достичь физического смешения извести во всем верхнем слое почвы довольно сложно.

Почвенный уровень pH возрастает, когда кислоты, содержащиеся в почве, разрушают частицы известняка. Известняк обладает способностью нейтрализации почвы, находящейся в непосредственной близости. Каждая частица извести воздействует на почву в пределах около 2 мм. Таким образом, увеличение их количества (путем использования мелких частиц) и лучшее их распределение в почве увеличивают уровень реакции известняка.

Если нулевая обработка не включает физическое перемешивание частиц известняка в почве, может ли он все же осуществлять движение? Мной были проведены три опыта в Мекеринге, с целью проверить движение извести в подпочвенные слои под постоянным прямым посевом при уровне осадков, равном 380 мм. В процессе проведения этих опытов мы увидели некоторое движение известняка на глубину 150 мм. Преимущества системы нулевой обработки были настолько очевидны в южной части Австралии, что лишь немногие фермеры пожелали отказаться от них, чтобы вносить известь в глубину почвы традиционным способом.

Потребность в питательных веществах

В большинстве случаев потребность в питательных веществах при прямом посеве почвы та же, что и при традиционной обработке. Однако существует несколько отличий, о которых необходимо знать. Это касается азота, фосфора и цинка. При традиционной обработке органический углерод и органическое вещество в почве минерализуются, и этот процесс высвобождает азот в почву. Этот дополнительный азот высвобождается как нитрат, легкодоступный растениям.

Джефф Лэдд из Государственного объединения научных и прикладных исследований Австралии выявил, что при традиционной обработке могут быть доступны дополнительные 20 кг/га азота, которых нет в первый год применения прямого посева. Однако этот дополнительный азот добывается ценой некоторого количества органического углерода.

Применение обработки почвы для высвобождения азота происходит за счет накопленного в почве углерода. Длительное же применение прямого посева, напротив, позволяет накапливать органический углерод. Это дополнительное накопление углерода помогает впоследствии высвобождать почвенный нитрат. Его количество зависит от степени увлажнения почвы: когда почва сухая, высвобождается небольшое количество нитрата, когда влажная – это количество больше.

Таким образом, в первые несколько лет применения прямого посева фермерам следует засевать культуры с высокой потребностью в азоте после культур с высокой степенью его фиксации. В противном случае, им потребуется вносить дополнительные 20 кг/га азота. Дополнительный азот лучше вносить ленточным способом в стороне от рядов при посевекультуры — это создаст препятствие для сорняков, так как при этом они не смогут легко получить доступ к азоту, который к тому же будет находиться в стороне от стерни. Внесение N рядом со стерней увеличит риск использования его бактериями, стерня без азота, но с высоким содержанием углерода делает свободноживущие азотофиксирующие бактерии доминирующими в популяции бактерий.

В долгосрочной перспективе увеличение дополнительного почвенного углерода, образовывающегося в системе нулевой обработки, поможет высвободить больше азота и заполнить этот дефицит. Установление нового равновесия может занять 3-5 лет, пока необрабатываемая почва перестанет нуждаться в дополнительном азоте.

В ситуации с фосфором и цинком нужно учесть, что увеличение растительных сообществ с ризофорами благодаря прямому посеву повышает способность растений к выделению большего количества фосфораи цинкаиз почвы.

Свободный азот от почвенных бактерий

Существует наглядное свидетельство ученых Государственного объединения научных и прикладных исследований о том, что сохранение стерни позволяет бактериям удерживать атмосферный азот. Соответствующие бактерии называются «свободноживущие азотофиксирующие бактерии», а количество азота, которое они могут удержать обычно равно 15-25 кг/га.

Процесс, осуществляемый бактериями, зависит от количества и времени выпадения летних дождей, изобилия растительных остатков, севооборотов и продолжительности времени применения прямого посева. Наиболее вероятна высокая активность удержания свободного азота в хозяйствах фермеров, длительное время практикующих нулевую обработку и не имеющих бобовых культур в севообороте, при условии, что их поля находятся в области выпадения обильных осадков (50-100 мм). Были зафиксированы уровни до 75 кг азота на га.

Это одно из замечательных свойств природы, которая безвозмездно дарит нам азот. Длительные исследования, произведенные в Канаде, показали, что после многих лет применения прямого посева способность почвы высвобождать азот увеличивается, чего не происходит на деградирующих обрабатываемых почвах.

Это накопление азота свободно живущими бактерияминуждается в аккумуляции и сохранении органического вещества. Соответствующие бактерии существуют в отсутствии доступного почвенного азота и бобовых культур. С севооборотами без бобовых культур и с сохранением стерни на протяжении нескольких лет часто можно получить культуры с гораздо большим количеством азота, чем ожидалось — это является результатом деятельности азотофиксирующих бактерий. Еще одним доказательством этому служит рост уровней содержания органического вещества в почве.

Между некоторыми учеными и ведущими фермерами в области прямого посева ведутся дебаты в отношении возможной величины роста уровня органического вещества в системах нулевой обработки и сохранения стерни. Многие фермеры, длительное время практикующие прямой посев, считают, что по прошествии 5-10 лет в их почвах происходит гораздо больший рост уровня органического вещества (особенно на песчаных почвах), чем может ожидать традиционная наука.

Так, почвы на ферме Джима Хэлфорда после двух десятилетий прямого посева имеют уровень содержания органического вещества близкий к природному уровню, что видно по цвету почвы, показывающему содержание органического вещества в сравнении с длительным ведением паровой системы земледелия при выращивании пшеницы.

Сейчас проводится ряд исследований по данному вопросу, в результате которых планируется обнародовать более точные цифры. Так или иначе, нет сомнений, что земледелие, основанное на обработке почвы, истощает органическое вещество в почве. Билл Крэбтри, (Западная Австралия)