Поиск - новости науки и техники

Накормить кормилицу. Земля под сельхозугодьями теряет питательные вещества, но рекомендации ученых почти не применяются.

Ученые-почвоведы бьют тревогу – плодородие отечественных сельхозугодий постоянно снижается. Земля-кормилица теряет питательные вещества, обеспечивающие высокие урожаи. В Институте физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (Пущино, Московская область) исследуют причины происходящего, предлагают пути решения проблемы. Вот что рассказали нашему корреспонденту сотрудники института доктор биологических наук, профессор Владимир НИКИТИШЕН и доктор географических наук, профессор Игорь ИВАНОВ.

Владимир Никитишен (лаборатория почвенных циклов азота и углерода): – Сейчас почти все почвы России бедны питательными веществами. Плодородие пахотных полей определяется уровнем применения удобрений. В 1990 году мы производили их порядка 16 миллионов тонн (в пересчете на азотно-фосфорно-калийные удобрения), затем ситуация заметно ухудшилась. Теперь мы опять приближаемся к этой цифре, но из этого количества используем для собственных нужд всего десятую часть, все остальное продается за рубеж.
Самая острая ситуация с фосфатами. Это дефицитный минерал, залежи которого на планете ограничены. В России их добывают на Кольском полуострове, в Апатитах. Наши запасы – одни из самых чистых в мире, без вредных примесей. Фосфаты – это стратегический ресурс страны, который нужно беречь для себя, а не продавать за рубеж.
– Но ведь такая ситуация была не всегда. Когда-то мы сами обеспечивали себя сельскохозяйственной продукцией. Значит, занимались целенаправленно и вопросами плодородия полей.
В.Н.: – В Советском Союзе с этим тоже были проблемы, сохранением плодородия почв долгие годы всерьез не занимались. Ситуация в какой-то момент стала критической, пришлось исправлять положение. В 1964 году стартовала программа химизации сельского хозяйства. Поля стали обогащаться минеральными удобрениями, что позволило значительно увеличить урожайность культур. В лучшие времена вносилось 140-150 кг питательных веществ (азота, фосфора, калия) на пахотный гектар. А выносится с урожаем 200-250 кг. Если не компенсировать такие потери, то плодородие почвы быстро истощается. Именно это сейчас и происходит. Многие земельные компании, которые занимаются сельскохозяйственным производством, часто не соблюдают правил севооборота. Выращивают то, что выгодно продать в ближайший сезон, не особо задумываясь о будущем. К слову, помимо фосфора, азота и калия растениям нужны также сера, кальций и магний. Это макроэлементы, которые культурами потребляются в больших количествах – десятками килограммов на гектар. Необходимы еще и микроэлементы – цинк, марганец, медь, молибден, железо, селен и другие. Но они усваиваются в малых количествах и поэтому менее дефицитны.
Самыми лучшими почвами в России считаются черноземы Курской, Тамбовской, Липецкой, Воронежской, Белгородской областей, Краснодарского и Ставропольского краев. Но даже эти почвы сейчас истощаются из-за отсутствия удобрений.
– А если вдруг полностью исчезнут фосфаты. К чему это приведет?
Игорь Иванов (руководитель группы генезиса и эволюции почв): – Без фосфатов растения не будут развиваться. Не будут также действовать другие удобрения.
– Допустим, в какой-то момент государство вдруг возьмется за сельское хозяйство не на словах, а на деле. Начнут выделять деньги на химизацию. За какое время можно будет восстановить наши почвы?
И.И.: – На это уйдут годы. В свое время на создание высокого фосфатного уровня почв потребовались десятки лет. А внести много удобрений за раз не получится. Почва – это живой объект, в котором одну из ключевых ролей играют микроорганизмы. Избыток удобрений может отрицательно повлиять на микрофлору почвы.
– А есть ли еще какая-то возможность обеспечить растения необходимыми веществами, кроме минеральных удобрений?
В.Н.: – Есть, конечно. Это обыкновенный навоз, компосты, растительные остатки, то есть органические удобрения – незаменимые источники азота. Минерализуясь, они образуют вещества, усваиваемые растениями. Однако животноводство у нас сейчас находится в плачевном состоянии, скажем, коров стало на порядок меньше. Другой способ – засеять поля сидеральными культурами, такими как бобовые травы, усваивающие азот из атмосферы и обогащающие почву органическим веществом.
– Что же предлагают ученые института для повышения плодородия почв?
В.Н.: – Мы изучаем эффективность минеральных удобрений в севооборотах на почвах ополий Центральной России. Исследования проводятся в экспериментальном поле с пониженным содержанием фосфатов. Установлено, что при внесении возрастающих доз азотного удобрения в почву с недостатком фосфора прибавка урожая не превышала пяти центнеров зерна с гектара. Затем на этом же поле в течение нескольких лет вносили фосфорное удобрение, после чего фосфатный уровень почвы повысился до оптимального. В таких условиях в шесть раз возросла и эффективность азотного удобрения. Вывод очевиден – без фосфора азот почти “не работает”. Для сравнения: самое большее, что удается собрать с полей без удобрений, – 25-30 центнеров зерна с гектара, а если обеспечить сбалансированный уровень минерального питания растений, то можно получить 50-60 центнеров, то есть в два раза больше.
Еще одна тема, которой мы занимались, – это вымывание нитратного азота из почвы атмосферными осадками. Выяснилось, что нитраты могут мигрировать по профилю почвы до глубины трех с половиной метров. Кстати, раньше считалось, что вымывшиеся нитраты теряются безвозвратно. Мы проследили судьбу азота в динамике и впервые показали, что это не совсем так. Во время сильных морозов, когда почва промерзает до полутора метров, нитраты начинают подниматься из глубины. Как оказалось, они подвержены также восходящему передвижению и способны концентрироваться на глубине фронта промерзания почвы. Однако не все культуры в равной степени могут усваивать содержащийся там азот, а лишь многолетние злаковые травы, имеющие глубокопроникающую корневую систему.
Интересные данные получены и по фосфору. Этот элемент, который накапливается в почве при систематическом применении соответствующих удобрений, обладает продолжительным последействием. Благодаря этому в течение 10 лет растения способны питаться фосфатами, внесенными в предшествующие годы. А если уровень этого элемента в почве достаточно высок, то последействие может продолжаться до 50 лет. Этот феномен подтвердили исследователи из Англии на примере ячменя в опыте, который продолжается вот уже второе столетие.
Известно, что клевер способен обогащать почву симбиотически связанным азотом, обеспечивая питание до трех последующих культур севооборота. Мы доказали, что при этом улучшается также питание посевов фосфором – за счет усвоения этого элемента клевером из глубоких почвенных горизонтов и минерализации его пожнивных остатков. Получается, что периодическое выращивание этой культуры в севообороте благотворно влияет на плодородие почвы.
– Что еще удалось узнать в ходе ваших исследований?
В.Н.: – Мы обобщаем и анализируем результаты полевых опытов за предыдущие 35 лет. Проводим и вегетационные эксперименты. Изучаем воздействие на растения серы и микроэлементов, принимающих участие в процессах азотного обмена. Удалось получить хорошую прибавку урожая кукурузы от внесения серы и цинка. Другой элемент – калий – способствует оттоку питательных веществ из вегетативных органов (стеблей, листьев) в зерно. Если калия во время созревания злаковых мало, то зерно в колосьях получается щуплым. Это случается, скажем, из-за сильных ливней (40-60 мм осадков в сутки), вымывающих в период налива зерна до половины этого элемента из растений. И даже если удобрения были внесены в почву до посева в достаточном количестве, вымывание калия создает его дефицит в растениях. Поэтому в сезоны с ливнями урожаи зерна невысокие, а когда осадки выпадают равномерно, то эффект от внесения калийных удобрений ощутимый. Вывод: после мощных осадков посевы зерновых злаков нужно снова подкармливать калием. Правда, эта тема требует дополнительных исследований.
И.И.: – Не стоит забывать о влиянии гумуса – органической части почвы, которая образуется в результате биохимического превращения растительных и животных остатков. Гумус обеспечивает необходимую для развития растений структуру, “дыхание” почвы, аккумуляцию питательных веществ. Кстати, одним из главных отличий почвы от породы является именно наличие гумуса. Он образуется только при заселении грунта растениями, микроорганизмами, дождевыми червями. Как правило, плодородный (корнеобитаемый) слой занимает от 10-15 сантиметров до полутора метров (в черноземах).
Гумус разрушается после распашки естественных ландшафтов – степей, лесов. В почвах уменьшается содержание питательных веществ, в том числе из-за водной и ветровой эрозии земель. А вот восстановить гумус намного сложнее, чем вывести почву на хороший уровень содержания элементов минерального питания. На это потребуются долгие десятилетия. Владельцам дачных участков удается создавать свои небольшие оазисы с высокоплодородной почвой, в первую очередь за счет внесения навоза. Но в больших масштабах это сделать трудно.
Естественное состояние природы – нетронутые человеком леса, полянки с разнотравьем, цветами. Это замкнутые, самоподдерживающиеся системы, которые сохраняют плодородие почвы. Однако на сельскохозяйственных полях такого достичь невозможно, потому что урожай вместе со всеми необходимыми питательными веществами безвозвратно уходит для удовлетворения наших потребностей. Поэтому выход один – постоянно заботиться о землях, которые нас питают. Благополучие человечества всегда было тесно связано с почвенным плодородием, поддержание которого в надлежащем состоянии сегодня невозможно без рационального применения удобрений.

Беседу вела Фирюза ЯНЧИЛИНА
Фото автора и Ольги ПРУДНИКОВОЙ

Нет комментариев