Оптимальная плотность почвы — важная составляющая успеха

Остановимся только на двух показателях, которые часто остаются без внимания агрономов в условиях аграрного производства, а именно — равновесная плотность почвы и ее твердость. Иронический читатель может возразить: зачем агроному-практику вести разговор о всяких теоретических показателях характеристики почв? Есть конкретное поле, выбрана конкретная запланированная к посевну культура, например кукуруза. Вот, мол, и ведите профессиональный разговор о том, как получить 18–20 т/га зерна кукурузы, и желательно, чтобы это было реализовано каждый год.

Ну что же, можно пойти по такому пути. Какие параметры следует учесть аграрию для получения такого уровня урожайности посевов? В первую очередь, соответствие конкретной почвенно-климатической зоны для размещения посевов кукурузы с желаемым показателем ФАО гибрида и возможностями формирования такого уровня биологической продуктивности растений. Ладно, подобрали соответствующий гибрид, закупили семена и имеем их в хозяйстве. Что еще нужно для достижения успеха? Поток солнечной лучевой энергии (ФАР), наличие в приземном слое воздуха молекул углекислого газа (СО₂), достаточная сумма осадков в течение календарного года.

В частности, на наличие нужного для формирования урожая кукурузы запаса соединений минерального питания растений культуры влиять мы вполне способны, поэтому заранее позаботимся об их соответствующем объеме в почве. Еще учтем объемы доступных соединений, уже имеющихся в пахотном слое, запланируем дополнительно объемы внесения питательности в форме удобрений с учетом коэффициентов их использования растениями. Далее уже произведем расчеты потребности в пестицидах, соответствующих сельхозмашинах и объемах средств, необходимых для воплощения урожайных планов. На практике, в условиях производства, последовательность расчетов будет близка к приведенной общей схеме.

И вот прошел вегетационный период. Год был благоприятный, все на поле было сделано согласно собственным расчетам, а запланированных показателей уровня урожайности посевов кукурузы не получили. Что же было не так? Фон минерального питания был достаточным, влага также была, гибрид выбрали продуктивный, посеяли вовремя, всходы получили дружные, провели своевременную и надежную защиту от сорняков, болезней и вредителей, уборку урожая выполнили качественно.

К сожалению, для таких естественных процессов оптимизации плотности почвы требуется время, иногда такое восстановление длится до шести-семи лет. Поскольку в реальной жизни аграрии не позволяют пахотным землям естественным образом восстанавливать свое здоровое состояние, то как побочный эффект агродеятельности мы получаем на них переуплотнение почвы, хорошо известное всем как «плужная подошва». О том, что она вредна, знают все. Но это знание еще не означает, что ее регулярно разрушают.

Закономерно возникает вопрос: так что должен делать агроном на полях, которые имеют более высокие показатели равновесной плотности, чем этого требуют растения кукурузы для своего нормального роста?

Говорить агрономам о роли гумуса в формировании агрономически ценных параметров почвы нет необходимости – они общеизвестны. Однако имеющийся гумус и собственно его количество способны существенно улучшать показатели равновесной плотности почвы. В результате увеличения количества имеющихся соединений органического углерода (С) на 0,1% равновесная плотность почвы снижается на 0,01 г/см³. Такой положительный эффект к тому же продолжителен. То есть, регулярное применение органических удобрений на полях не только стимулирует почвообразующие процессы в пахотном слое и повышает содержание в нем гумуса, но и проявляет весомый положительный побочный эффект: оптимизирует показатели равновесной плотности пахотного слоя и обеспечивает его соответствие физиологическим потребностям растений в процессе их вегетации. Если приемы основной обработки почвы обеспечивают положительное снижение таких показателей в течение 50-200 суток, то повышение содержания гумуса в пахотном слое оказывает положительное влияние на протяжении многих лет.

Попробуем разобраться в сути проблемы вместе. Повышенная плотность почвы затрудняет процессы роста и развития корневой системы растений кукурузы. Растения должны тратить больше энергии на обеспечение процессов роста своих корней и преодоления сопротивления частиц почвы. Однако это еще не главная проблема растений культуры. Повышение показателей плотности почвы сверх оптимального для культуры уровня — это, прежде всего, ухудшение режима минерального питания растений. Кажется, какие здесь могут быть проблемы, ведь фон питания для всех растений одинаков. Да, в почве есть запас минеральных соединений и влаги. Однако процесс их усвоения растениями при разной плотности почвы существенно отличается. Напомним известные факты. Растения способны усваивать своими корневыми волосками минеральные вещества только при условии, что последние находятся в растворенном состоянии.

На первый взгляд, какая разница, по какому пути будут поступать в растение соединения минерального питания? Однако разница есть, и она достаточно существенна. Клетки корневых волосков не способны выполнять процессы фотосинтеза. Это принципиальная функция только надземных частей растений. Синтезированные зелеными частями растения углеводы поступают по проводящей системе флоэмы в подземные части, в том числе и к клеткам корневых волосков. В энергетических центрах клеток (митохондриях) молекулы глюкозы в процессе их последовательного окисления освобождают имеющуюся у них энергию химических соединений. Именно она будет использована для формирования молекул АТФ — универсального соединения, обеспечивающего энергией большинство биохимических процессов, происходящих в клетках.

Именно в результате расхода энергии макроэнергетических соединений молекул АТФ и происходит активный мембранный перенос в цитоплазму корневых волосков анионов из почвенного раствора. Для окисления молекул глюкозы в митохондриях требуется свободный кислород (О₂) (процессы дыхания), поступающий в цитоплазму корневых волосков из почвенного воздуха. Высокая плотность пахотного слоя почвы ограничивает процессы аэрации (обмена почвенного воздуха с атмосферным) и соответственно последующего поступления свободного кислорода (О₂) в клетки корневых волосков в почве. При дефиците кислорода в воздухе, содержащемся в пахотном слое и, соответственно, в цитоплазме корневых волосков уменьшается интенсивность процессов дыхания, а, следовательно, и возможность формирования нужного количества молекул АТФ, и уменьшается объем усвоения анионов (особенно соединений фосфора) из почвенного раствора.

О роли соединений фосфора в физиологических процессах растений все агрономы хорошо знают. То есть, даже при наличии достаточного количества доступных соединений фосфора в почве это еще далеко не означает, что в пахотном слое, имеющем повышенные показатели плотности, они будут успешно усвоены растениями в нужных для нормального хода физиологических процессов объемах. Подобные усложнения условий усвоения анионов в пахотном слое почвы в процессе вегетации негативно влияют на уровень биологической продуктивности растений культуры, а, следовательно, и на показатели урожайности посевов.

Агроном вынужден в своей деятельности прислушиваться к точке зрения экономистов и их желанию иметь рациональные затраты в процессе выращивания посевов. Однако в основе успеха работы на пахотных землях должна быть не столько экономия собственно затрат, сколько высокая эффективность капиталовложений. Так вот, эти самые показатели эффективности капиталовложений прежде всего зависят от оптимальности условий вегетации посевов. Даже использование продуктивных гибридов и внесенные эффективные удобрения не всегда способны оказать запланированное положительное влияние на посевы.

Результаты научных исследований доказывают, что без существенного ущерба для сухой и спелой почвы она успешно выдерживает механические нагрузки, не превышающие 0,6 кг/см². Это своеобразный верхний предел безопасных физических (механических) нагрузок на пахотные земли. Современные комплексы сельхозмашин часто оказывают удельное давление на почву от 1,6 до 2,6 кг/см². В результате такого механического воздействия колес происходит значительное переуплотнение пахотного слоя почвы. Интенсивнее всего формируется почвенная плужная подошва весной, с началом проведения полевых работ. Верхний слой почвы на полях уже созрел и восстановил структуру, а нижние горизонты пахотного слоя еще остаются переувлажненными и очень чувствительными к механическим нагрузкам колесами машин.

То есть, показатели жесткости почвы способны колебаться в широких пределах. Ситуацию усложняет также отсутствие развитого растительного покрова на пахотных землях. В условиях жесткой засухи под действием прямых солнечных лучей верхний слой почвы нагревается в полдень до 60-71°С и пересыхает настолько, что становится очень твердым и разрывается глубокими трещинами. На участках с развитой природной растительностью таких явлений нет. Чрезмерное пересыхание верхнего слоя почвы и формирование очень высокого уровня твердости является следствием значительных процессов минерализации (снижение содержания гумуса в пахотном слое) и незащищенности поверхности почвы растениями или их остатками. В таком случае поле превращается в территорию, приближающуюся по своим характеристикам к пустынному такыру.

Прежде всего агроному следует всегда помнить о специфике показателей равновесной плотности пахотного слоя на полях, где он высевает агрокультуры, и соответственно корректировать технологии их выращивания. На полях, имеющих равновесную плотность свыше 1,25 г/см³, нецелесообразно планировать или внедрять системы основной обработки, не предусматривающие рыхления пахотного слоя почвы (ноу-тилл, стрип-тилл), т. е. нулевую обработку почвы. Пахотные земли, имеющие повышенные показатели равновесной плотности пахотного слоя, требуют регулярного активного снижения почвенного переуплотнения путем применения вспашки, использования плоскореза, чизеля. Такое временное снижение высокой плотности пахотного слоя будет способствовать реализации продуктивного потенциала посевов агрокультур.

Формирование плужной подошвы на пахотных землях требует регулярного ее разрушения, что положительно влияет на условия вегетации корневых систем посевов и позволяет полнее и эффективнее использовать капиталовложения в технологии выращивания агропосевов. Во избежание формирования высокой твердости пахотного слоя почвы и индуцирования стрессов у культурных растений в процессе их вегетации пахотные земли требуют применения мер по накоплению запасов влаги и снижению непродуктивных потерь влаги из почвы. Этот комплекс мероприятий должен включать: формирование развитой растительности на пахотных землях, использование растительной мульчи на поверхности почвы, снижение скорости потока воздуха над поверхностью почвы путем внедрения ветрозащитных кулис, контурного посева, формирования лесонасаждений.

Максимального внимания требуют вопросы сохранения и наращивания содержимого гумуса в пахотном слое почвы​.

Именно наличие достаточного количества гумуса способно снижать показатели равновесной плотности почвы на длительный период, оптимизировать показатели структуры и твердости пахотного слоя, удерживать влагу, улучшать водопроницаемость и аэрацию почвы, оптимизировать условия жизни корневых растительных систем и обеспечивать более полную реализацию..

Высокое содержание гумуса в пахотном слое существенно снижает чувствительность посевов к неблагоприятным погодным условиям в процессе вегетации посевов, в частности, к периодической засухе, неравномерному выпадению осадков, высоким температурам и т. д. Комплекс проблем, с которыми сталкивается агроном-производитель в процессе своей работы на пахотных землях, обычно значительно шире и не ограничивается влиянием на эффективность деятельности только факторов, которые мы рассмотрели выше, а именно равновесной плотности и твердости почвы.

Есть факторы, объективные и императивные. Мы не можем их отменить своим желанием, однако можем, учитывая их действие, существенно изменять и ощутимо улучшать ситуацию на пахотных землях. Такая работа способна существенно повысить эффективность капиталовложений в технологии выращивания агрокультур и, соответственно, положительно отразиться на показателях уровня урожайности. Безусловно, уровень профессионального мастерства — важный ключ к успеху работы на пахотных землях.

О. Иващенко, действительный член НААН, Институт биоэнергетических культур и сахарной свеклы НААН

О. Иващенко, д-р с.-г. наук, старш. научн. сотрудник, Институт защиты растений НААН

Журнал «Пропозиція», №9, 2020 г.