Научная статья на тему 'Органическая мульча и No-till в земледелии: обзор зарубежного опыта'

Органическая мульча и No-till в земледелии: обзор зарубежного опыта Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
784
206
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
органическая мульча / природоподобные технологии / No-till / влагосбережение / эрозия / орошение / гербициды / почвенный органический углерод. / nature-like technologies / notill / moisture conservation / erosion / irrigation / herbicides / soil organic carbon

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Д. Г. Поляков, Ф. Г. Бакиров

Отказ от технологий возделывания культур, основанных на рыхлении почвы, и переход к природоподобным – мировая тенденция. Для успешного применения No-till обязательно наличие органической мульчи – аналога подстилки из мертвого опада степных растений. Цель обзора – анализ опыта использования органической мульчи для оценки возможности применения технологии No-till в Российской Федерации. Устойчивый эффект от использования этой технологии проявляется при накоплении мульчи определенной массы. Например, для влагосбережения наименьшая ее масса варьирует от 2 до 15 т/га. Дальнейшее увеличение количества мульчи способствует повышению содержания влаги в почве до определенного уровня. Снижение испарения благодаря этой агротехнологии позволяет сократить поливные нормы и бороться с засолением при орошении. С увеличением массы мульчи с 1...2 т/га до 8…10 т/га сокращаются эрозионные потери почвы. Вследствие затенения мульча подавляет рост сорняков – эффективное ее количество составляет 5…10 т/га. Мульча способствует росту содержания органического углерода в верхнем слое и улучшению агрофизических показателей почвы. Эффект технологии No-till проявляется не сразу, а через 4…10 лет, усиливаясь с годами. Почти в 50 % случаях почва остается уплотненной даже после продолжительного применения технологии. Отрицательные примеры использования No-till в большей степени связаны с неоптимальными параметрами органической мульчи, так как часто в опытах их количество зависит только от урожайности выращенных культур. Позитивность мульчирования несомненна. Однако освоение No-till сопряжено с некоторыми рисками. Поэтому залог успеха реализации такой технологии – определение оптимальных параметров мульчи для конкретных почвенноклиматических условий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Organic mulch and no-till in agriculture: a review of international experience

The rejection of the cultivation methods based on loosening and their replacement with nature-like technologies is a world trend in crop production. For no-till technology, it is necessary the presence of organic mulch – an analogue of the underlays from the fallen leaves of steppe plants. The purpose of the review is to characterize the experience of organic mulch use to assess the possibility of application of it and no-till technology in the Russian Federation. The steady effect of using this technology is manifested in the accumulation of mulch of a certain weight. For example, for moisture conservation, its smallest mass varies from 2 to 15 t/ha. A further increase in mulch weight helps to increase the moisture content to a certain level. Thanks to this agrotechnology, evaporation is reduced, and it allows reducing irrigation rates and controlling salinization during irrigation. With an increase in mulch mass from 1–2 t/ha to 8–10 t/ha, soil erosion losses also decrease. Due to shading, mulch inhibits weed growth – its effective amount is 5–10 t/ha. Mulch promotes an increase in the content of organic carbon in the upper soil layer and an improvement of the agrophysical parameters of the soil. The effect of no-till technology does not appear immediately, only in 4–10 years, but it intensifies over the years. In approximately 50% of cases, the soil remains compacted even after a considerable period of technology application. Positive experience shows the possibility of regulating this parameter. In our opinion, negative no-till examples are mostly associated with non-optimal parameters of organic mulch for specific conditions, since often in experiments the amount of mulch is not controlled, but depends only on the crop yield. The positive effect of mulching is undeniable. However, the introduction of no-till is fraught with some risks. Therefore, the key to the success of this technology is the determination of optimal mulch parameters for specific soil and climatic conditions

Текст научной работы на тему «Органическая мульча и No-till в земледелии: обзор зарубежного опыта»



ПРИРОДОПОДОБНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

doi: 10.24411/0044-3913-2020-10101

УДК 631.51

Органическая мульча и No-till в земледелии: обзор зарубежного опыта*

Д. Г. ПОЛЯКОВ1, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник (e-mail: electropismo@yandex.ru) Ф. Г. БАКИРОВ2, доктор сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией (e-mail: f.bakirov@mail.ru) 1Институт степи Уральского отделения РАН, ул. Пионерская 11, Оренбург 460000, Российская Федерация

2Оренбургский федеральный исследовательский центр Уральского отделения рАн, ул. Набережная, 29, Оренбург 460014, Российская Федерация

Отказ от технологий возделывания культур, основанных на рыхлении почвы, и переход к природоподобным - мировая тенденция. Для успешного применения No-till обязательно наличие органической мульчи - аналога подстилки из мертвого опада степных растений. Цель обзора - анализ опыта использования органической мульчи для оценки возможности применения технологии No-till в Российской Федерации. Устойчивый эффект от использования этой технологии проявляется при накоплении мульчи определенной массы. Например, для влагосбережения наименьшая ее масса варьирует от 2 до 15 т/га. Дальнейшее увеличение количества мульчи способствует повышению содержания влаги в почве до определенного уровня. Снижение испарения благодаря этой агротехнологии позволяет сократить поливные нормы и бороться с засолением при орошении. С увеличением массы мульчи с 1...2 т/га до 8...10 т/га сокращаются эрозионные потери почвы. Вследствие затенения мульча подавляет рост сорняков - эффективное ее количество составляет 5.10 т/га. Мульча способствует росту содержания органического углерода в верхнем слое и улучшению агрофизических показателей почвы. Эффект технологии No-till проявляется не сразу, а через 4.10 лет, усиливаясь с годами. Почти в

50 % случаях почва остается уплотненной даже после продолжительного применения технологии. Отрицательные примеры использования No-till в большей степени связаны с неоптимальными параметрами органической мульчи, так как часто в опытах их количество зависит только от урожайности выращенных культур. Позитивность мульчирования несомненна. Однако освоение No-till сопряжено с некоторыми рисками. Поэтому залог успеха реализации такой технологии - определение оптимальных параметров мульчи для конкретных почвенно-климатических условий.

Ключевые слова: органическая мульча, природоподобные технологии, No-till, вла-госбережение, эрозия, орошение, гербициды, почвенный органический углерод.

Для цитирования: Поляков Д. Г., Ба-киров Ф. Г. Органическая мульча и No-till в земледелии: обзор зарубежного опыта // Земледелие. 2020. № 1. С. 3-7. doi: 10.24411/0044-3913-2020-10101.

Почву обрабатывают с целью создания благоприятных условий для произрастания сельскохозяйственных культур. Однако на пахотных угодьях степной зоны отмечают изменение свойств почвы в худшую сторону [1]. Обработка лишает ее подстилки, что снижает способность почвы противостоять воздействию разрушающих факторов среды [2].

Решение этой проблемы возможно путем создания и постоянного наличия на поверхности слоя органической мульчи, что характерно для почв черноземного почвообразования, которые покрыты подстилкой из мертвого опада степных растений. Этот принцип реализуется в технологии No-till, обеспечивающей постоянное и наименее затратное покрытие почвы слоем органической мульчи [3, 4, 5].

Под No-till сегодня в мире находится 125 млн га, что составляет 9 % от всех пахотных угодий. При этом

*Статья подготовлена по теме НИР Института степи УрО РАН: «Степи России: ландшафтно-экологические основы устойчивого развития, обоснование природопо-добных технологий в условиях природных и антропогенных изменений окружающей среды». № ГРАААА-А17-117012610022-5.

42 % площадей находится в Южной Америке, 35 % - в США и Канаде и 11,4 % - в Австралии и Новой Зеландии. На долю России приходится 5 млн га, или 3 % [6].

Несмотря на сравнительно небольшие площади, обрабатываемые по этой технологии в нашей стране, она вызывает научный и практический интерес в связи с экономической и экологической привлекательностью [7, 8, 9]. Существует мнение о завышенной эффективности и игнорировании отечественными исследователями отдельных отрицательных аспектов применения No-till [10]. Сложность объективной оценки этой технологии связана и с терминологической путаницей, когда нулевую обработку приравнивают к No-till. Между тем, нулевую обработку в севообороте применяют в чередовании с рыхлением, поэтому органическая мульча на поверхности почвы не накапливается. В No-till же основную обработку исключают, что способствует формированию подстилки. Кроме того, объективную оценку роли мульчи затрудняет малое количество исследований и небольшой срок полевых опытов.

Цель работы - обзор опыта использования органической мульчи, её влияния на свойства почвы, урожайность культур и оценка возможности применения технологии No-till в Российской Федерации.

Влагосбережение. Мульчирование соломой признано действенным способом повышения содержания почвенной влаги и снижения коэффициента водопотребления культур, что показано во всех анализируемых источниках, где она упоминается.

Так, в условиях семиаридного климата Турции перед осенней обработкой влажность почвы при вспашке и мелком рыхлении была ниже, чем при No-till, на 22,4 % и 12,8 % соответственно, а через 3 недели после обработки различия составили 21,1 % и 14,3 %. Это объясняют защитным действием мульчи против испарения и повышением коэффициента фильтрации почвы в 2,4 раза благодаря увеличению макропор за время проведения опыта (1999-2012 гг) [11].

При нанесении мульчи влагосбе-режение отмечают сразу, как на обработанной, так и на необработанной почве. В серии опытов установлено, что содержание продуктивной влаги при No-till выше, чем при обработке почвы в 50 % случаев, одинаково - в

Ы (D 3 ь

(D д

(D Ь 5

(D

М О м о

35 % и ниже - в 15 %. Это объясняют улучшением агрофизических показателей почвы и ростом содержания органического вещества [6]. По мере наращивания массы мульчи происходит увеличение содержания влаги. Так, на Индийской зональной исследовательской станции (Пенджаб) установили, что увеличение проективного покрытия соломенной мульчи приводило к росту влажности почвы и снижению эрозионных потерь [12].

Влагосберегающая функция проявляется при накоплении определенной массы мульчи, характерной для конкретных почвенно-климатических условий. Например, в полузасушливых условиях юго-запада Испании при среднегодовой температуре 17,6 °С и сумме осадков 646 мм эффект проявился только когда она достигла 10.. .15 т/га [5]. Тогда как в штате Огайо (США) на участке со среднегодовой температурой 11 °С и годовой нормой осадков 932 мм устойчивый эффект влагосбережения отмечали уже при массе мульчи 2 т/га, который постепенно увеличивался до 8 т/га, после чего улучшения не наблюдали [4].

Органическая мульча позволяет накопить дополнительное количество влаги на парах. Например, в провинции Шенси (Китай) со среднегодовой температурой 11,9 °С и суммой осадков 539 мм закрытие паровых полей мульчей увеличило эффективность накопления влаги с 10.15 % до 35 %. Однако в самые жаркие периоды мульча не обеспечивала значительного снижения испарения [13].

Такая влагосберегающая функция органической мульчи - основание для её использования на засушливых территориях, включая степную зону Российской Федерации.

Защита почвы от эрозии. В условиях склоновых ландшафтов и ливневых осадков мульча увеличивает инфильтрацию, снижает поверхностный сток и эрозионные потери почвы [14]. В лабораторном опыте показано, что повышение проективного покрытия мульчи значительно снижает сток воды и смыв почвы. Противоэрози-онная эффективность зависела не только от массы мульчи и уклона площадки, но и от гранулометрического состава почвы. Например, при уклоне 5° и осадках 90 мм/ч на пылеватом суглинке, иловатом суглинке и суглинке ^ в варианте без мульчи сток за 1 ч ° составил 19,4; 44,6 и 38,8 мм соот-ветсвенно. При массе мульчи 2 т/га ^ он сократился до 11,5; 36,8 и 27,5 мм; о» 4 т/га - 2,0; 10,7 и 6,41 мм; 8 т/га -| 1,1, 8,7 и 4,7 мм соответственно. Увеличение продолжительности опыта ® до 2 часов с той же интенсивностью

2 дождя показало аналогичную теней

Д денцию кроме варианта с иловатым

суглинком, на котором удалось значительно снизить водный сток только при массе мульчи 8 т/га. Эрозионные потери плодородного слоя почвы находились в прямой зависимости от объема водного стока [15].

Способность мульчи повышать устойчивость почвы к ливневым осадкам показана в опыте, проведенном в условиях семиаридного климата Испании. При их интенсивности 65 мм/ч сток в контроле составил 25,54 мм/ч. В вариантах с массой мульчи 1, 5, 10 и 15 т/га величина этого показателя уменьшалась до 24,37; 10,16; 2,49 и 1,09 мм/ч соответственно [5].

Мульча усиливает противоэро-зионную защиту и в комбинации с минимизацией обработки [5, 12]. В условиях семиаридного климата Северного Китая показано, что при No-till с увеличением массы мульчи и высоты стерни дефляционные потери почвы снижаются. Наиболее значимым фактором при этом признана мульча, второстепенным - стерня. Самые низкие эрозионные потери плодородного слоя почвы (0,1 т/га) отмечены при высоте стерни 31 см и массе мульчи 3,8 т/ га, что на 88,25 % ниже незащищенной обработанной почвы [16].

Таким образом, для успешной борьбы с эрозией в каждой зоне необходимо определить оптимальную массу мульчи с учетом крутизны склона и свойств почвы.

Фитосанитарная функция. В дополнение к традиционным механическим методам борьбы с сорняками сегодня используют гербициды. Это расширило возможности защиты посевов и привело к снижению интенсивности обработки почвы (вплоть до полного отказа при No-till).

В то же время систематическое применение гербицидов может вызывать нежелательные последствия для здоровья человека [17, 18], биологических объектов, обитающих в водной среде [19] и появление резистентных сорняков [20]. Это способствовало интенсивному развитию органического земледелия, в котором борьбу с сорняками проводят безопасными методами [21].

В результате исследований, проведенных в этом направлении, в лабораторном опыте показано, что водные экстракты вегетативных частей озимой ржи, тритикале и ячменя подавляют рост таких сорняков, как Echinochloa crus-galli и Setaria verticillata. Наибольшую результативность обеспечил ячмень (сорт Athinaida) и тритикале (сорт Catria), водные экстракты из которых уменьшали массу проростков Echinochloa crus-galli на 69 и 54 %, Setaria verticillata - на 81 и 67 % соответственно. Полевой эксперимент с пожнивным посевом ячменя сорта

А^таМа для формирования мульчи подтвердил результаты лабораторного опыта и позволил сократить количество сорняков, повысив урожайность кукурузы, по сравнению с контролем, на 45 %, что соответствовало урожайности агроценозов, обработанных гербицидами [22]. На участках с сохранением 100 % соломы риса в виде мульчи и ее запашки количество и биомасса сорняков снизились, а урожайность не изменилась [23].

Затеняющий эффект мульчи усиливается при увеличении ее проективного покрытия и массы и может значительно варьировать в зависимости от условий. Например, при выращивании риса в тропиках для успешной борьбы с сорняками необходимо не менее 10 т/га соломенной мульчи. Причем во влажный год такое количество соломы снижало засоренность посевов на 60 %, в сухой - на 78 % [24]. В условиях типичного средиземноморского климата для контроля сорняков было достаточно 5 т/га мульчи, остающейся после пожнивного посева овса [25].

В связи с этим особо актуальны исследования аллелопатическихсвойств мульчи и органических веществ, выделенных из растений, произрастающих в РФ.

Применение на орошении. Мульчирование орошаемых участков снижает испарение, приводит к сокращению поливных норм и капиллярного поднятия солей, что снижает риск развития вторичного засоления. Например, при выращивании картофеля мульча массой 6 т/га позволила сохранить 77.103 мм влаги в почве [3].

Согласно результатам трехлетнего опыта на оросительной системе в Китае (среднегодовое количество осадков 170 мм, испарение 2068 мм) в первый и второй год мульчирование приводило к достоверному снижению солей только в слое 0.20 см. На третий год особенно в середине вегетационного периода подсолнечника рассоление наблюдали в слоях 0.20 см и 20.40 см [26]. Сходные результаты получены в провинции Ель-Файюм (Египет) [27]. В Северном Китае (среднегодовое количество осадков 553 мм, 60 % которых выпадает в июле-августе) при поливе солоноватой (3,0. 5,0 г соли/л) водой и количестве мульчи 4,5; 6,0; 7,5; 15,0 и 30,0 т/га отмечали небольшое снижение содержания солей в метровом слое почвы благодаря их перераспределения из верхнего (0.40 см) в более глубокие (40.100 см) слои. Значительных различий в содержании солей в вариантах с разным количеством мульчи не отмечено [28]. В Узбекистане в бассейне реки Сырдарья эффект рассоления на мульчированных участках позволил сформировать прибавку урожая хлопчатника на уровне 0,4.0,8 т/га [29].

Обсуждаемые эффекты применения мульчи критически важны в условиях сокращения ресурса орошаемых вод, что сейчас отмечают в РФ.

Изменение свойств почв. Влияние органической мульчи на почвенные процессы заключается в улучшении параметров, обеспечивающих ее плодородие. Это связывают, прежде всего, с поступлением дополнительного количества органического вещества и защитой поверхности почвы [14, 30]. Однако имеются и негативные оценки, свидетельствующие об уплотнении почвы при отсутствии рыхления [6, 11], которые, на наш взгляд, обусловлены особенностями почвы, климатическими условиями, недостаточной мощностью или небольшой продолжительностью использования мульчи.

Содержание гумуса. Влияние мульчирования на содержание органического вещества в почве всегда оценивают как положительное и связывают с поступлением дополнительного органического вещества [30].

Данные 11-летнего опыта, проведенного в Северном Китае (среднегодовое количество осадков 697 мм, температура 13,6 °С) показали, что нанесение соломы повысило содержание гумуса в верхнем слое почвы при вспашке, No-till и глубоком рыхлении, по сравнению с вариантами без мульчи, на 13,9; 23,3 и 29,2 % соответственно [31].

Отсутствие обработки почвы приводит к большему накоплению гумуса, однако эти оценки могут быть не всегда корректными вследствие различий в профильном распределении. При вспашке гумус распределяется по профилю равномернее, затрагивая более глубокие слои. Без рыхления его накопление происходит в верхней части профиля, но в итоге запасы оказываются примерно одинаковыми [32].

Преимущества технологии No-till, по сравнению с рыхлением, в основном возрастают со временем, что в долгосрочной перспективе может определить достоверное увеличение запасов гумуса [6].

Кислотность. В условиях семиа-ридного климата Испании в пятилетнем опыте при No-till отмечено подкисление верхнего слоя почвы и подщелачивание нижнего, по сравнению мелкой обработкой и вспашкой. В варианте No-till кислотность почвы на глубине 0.5 см была ниже, чем при вспашке, на 0,3 ед. рН, а на глубине 20.30 см увеличивалась на 0,6 ед. рН [33].

Согласно результатам лабораторных опытов растительные остатки нута, рапса и пшеницы способны увеличить исходную кислотность почвы. Повышение рН определяется щелочностью золы мульчи, проявляющейся

в результате декарбоксилирования карбоксильных групп и ассоциации Н+ органическими ионами [34].

Физические свойства почвы.

Влияние мульчирования на плотность почвы обсуждается активно, но мнения противоречивы. В обзоре, посвященном исследованию физических свойств почв при использовании технологии No-till, показано, что из 62 исследований, сравнивающих No-till и обработку почвы, в 26 случаях не происходило достоверного изменения плотности, в 24 - наблюдали уплотнение, в 12 случаях - разуплотнение [6].

В 13-летнем опыте проведенном на северо-востоке Турции в условиях семиаридного климата (температура воздуха - 5,6 °С, количество осадков - 427 мм) плотность в слое 0.30 см на пахотном участке составляла 1,25 г/см3, при минимальной обработке -1,24 г/см3, в варианте No-till - 1,29 г/ см3 [11].

В длительном (23 года) эксперименте в Университете Южной Дакоты (США) в варианте No-till показано снижение плотности почвы до глубины 60 см, по сравнению со вспашкой [35].

В полузасушливых условиях юго-запада Испании установлено, что плотность верхнего слоя почвы на не-мульчированном участке составляла 1,45 г/см3, при ежегодно внесении на протяжении трех лет 5, 10, 15 т/га мульчи она снижалась до 1,41; 1,37 г/см3 и 1,32 г/см3 соответственно. В этом же ряду наблюдали увеличение водопрочности агрегатов и пористости почвы [5].

Покрытие необработанной почвы соломой в течение 11 лет на ферме Уотермана Государственного университета Огайо (США) показало, следующие результаты: плотность почвы на участке без мульчи составила 1,42 г/см3, при ее внесении в количестве 2; 4; 8; 16 т/га - 1,41; 1,43; 1,42 и 1,35 г/см3 [4].

Дополнительный разуплотняющий эффект No-till может проявляться на фоне длинноротационных севооборотах, по сравнению с короткоро-тационными или монокультурой [6, 35], а также при дополнительном поступлении органического вещества на поверхность почвы, например, при пожнивном посеве [6, 36, 37].

Температурный режим. В зависимости от экологических предпочтений культуры могут испытывать стресс и страдать при отклонении от температурного оптимума. Понижение температуры на мульчированных участках препятствует прорастанию семян и снижает урожайность теплолюбивых культур. Решить такую проблему позволяет поздний посев. При этом мульчирование может быть хорошим способом регулирования

теплового режима почвы или снижения негативных последствий летней жары [38].

Так, при внесении 6,0 т/га мульчи температура почвы на глубине 15 см уменьшалась на 4.6 °С, 30 см - на 2. 3 °С, а продуктивность картофеля возрастала на 24.42 % [3]. Мульчирование снижало колебания температуры поверхности почвы: 6,0 т/га мульчи повышало минимальную температуру почвы на 1,4.2,4 °С и уменьшало максимальную на 2,5.4,0 °С [12].

Эта информация необходима при планировании севооборотов и определении сроков посева, а также может быть основой для корректировки ареала возделывания культуры.

Питательный режим. При мульчировании отмечали рост содержания доступного калия и фосфора и сокращение доли общего азота [3, 39], что, видимо, связано с его перехватом микробным сообществом почвы.

Согласно результатам многолетнего (15 лет) эксперимента в условиях богарного земледелия на лессовом плато в Китае использование этого приема способствовало сохранению почвенной влаги, увеличивало сбор зерна и биомассы кукурузы, содержание нитратного азота в мертвом слое (на 80,2 %) [40]. Мульчирование соломой обеспечивало увеличение содержание углерода и азота микробной биомассы, растворимого органического углерода и азота в почве и приводило к росту урожайности кукурузы на 9,8 %, яровой пшеницы - на 7,4 % [41].

В семиаридных условиях Китая (годовая температура 12,9 °С, сумма осадков 660 мм) мульчирование улучшало эффективность удобрений при выращивании кукурузы. Внесение соломы массой 2,5 и 5,0 т/га на фоне 172 кг/га азота, по сравнению с вариантом без мульчи, способствовало увеличению вегетативной массы кукурузы на 11 и 19 % и снижению коэффициента водопотребления на 4 и 5 % соответственно [42]. Положительный пример совместного применения соломы и азотных удобрений показан и в других исследованиях [43].

Влияние на урожайность. По мере увеличения массы мульчи чаще всего отмечают постепенный рост урожайности. Однако после накопления определенного ее количества такой ы эффект исчезает или происходят не- о гативные изменения. Существует мне- л ние, что соломенная мульча приводит д к повышению продуктивности только л вегетативной массы. [44, 45]. s

Применение No-till стабилизирует z урожайность по годам [46]. Этот эф- 1 фект проявляется не сразу, а по ис- м течении, согласно данным разных ис- 2 следователей, не менее 4 [47], 5 [46],

10 лет [48], что связывают со скоростью накопления органического вещества и улучшения свойств почвы [31].

Анализ опыта применения No-till показывает, что количество положительных примеров доминирует. Отрицательные, по нашему мнению, связаны как с невозможностью использования этой технологии в конкретных условиях, так и с неправильными параметрами мульчи. Очень часто ее количеством невозможно управлять, поскольку оно зависит от урожая вегетативной массы выращенных культур. Масса мульчи очень важный параметр, которым можно управлять такими способами, как, например, глубина посева или норма внесения удобрений. По нашему мнению, при невозможности обеспечить достаточное количество мульчи переходить на технологию No-till нецелесообразно.

Заключение. Органическую мульчу в земледелии применяют для различных целей. Наиболее активно в засушливых условиях для снижения испарения. В аридных зонах - для сокращения норм поливной воды,борьбы с вторичным засолением, снижения уровня токсичных солей в корнеоби-таемом слое, а также при поливе более минерализованной водой. Нанесение соломенной мульчи - эффективное противоэрозионное мероприятие при рекультивации нарушенных почв. Аллелопатические и затеняющие свойства мульчи можно использовать в органическом земледелии для улучшения фитосанитарного состояния посевов при отказе от гербицидов.

Органическая мульча приводит к оздоровлению экологической ситуации. Она восстанавливает природные процессы почвообразования в агро-ценозах. В этом корень ее позитивного и комплексного воздействия на почвы засушливых территорий. Ощутимый эффект от мульчирования проявляется не сразу в силу того, что все естественные процессы медленнее деструктивных. Увеличение вегетативной массы произрастающих культур и ее оставление на поверхности почвы обеспечивает повышение содержания гумуса и оптимизацию свойств почв. Уровень плодородия растет постепенно и неправильно ожидать быстрых положительных изменений. Сразу проявляется лишь эффект защитного барьера.

Для улучшения свойств почвы и ® повышения урожайности необходи-1 мо накопление определенной массы ^ мульчи, которая зависит от конкрет-о ных почвенно-климатических усло-| вий. По мере ее увеличения эффект чаще всего усиливается. В отсутствии ® основной обработки почвы мульча не S всегда способна справится с уплотне-Зе нием почвы.

Эффект ресурсосберегающих технологий определяется уровнем накопленного гумуса, на что требуется время, которое можно сократить путем выращивания культур, формирующих большую массу для мульчирования и пожнивных посевов на No-till.

Обзор зарубежного опыта применения органической мульчи, её влияния на свойства почвы и урожайность культур показывает перспективность использования в Российской Федерации технологии No-till, которая наиболее полно отвечает требованиям приропо-добности. Но её освоение сопряжено с рисками, обусловленными зональными особенностями территорий, недостаточностью сведений об оптимальных параметрах (характеристиках) органической мульчи, отклике на отсутствие обработки почвы. В связи с этим необходимы научные эксперименты по изучению этих вопросов в различных зонах страны, а также участие ученых в анализе результатов длительного практического применения No-till.

Литература.

1. Чендев Ю. Г., Хохлова О. С., Александровский А. Л. Агрогенная эволюция автоморфных черноземов лесостепи (Белгородская область) // Почвоведение. 2017. №5. С. 515-531. doi: 10.7868/80032180X17050045.

2. Титлянова А. А., Шибарева С. В. Подстилки в лесных и травяных экоситсе-мах. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2012. С. 137.

3. Kar G., Kumar A. Effects of irrigation and straw mulch on water use and tuber yield of potato in eastern India // Agricultural Water Management. 2007. Vol. 94. Iss. 1-3. Pp. 109-116. doi:10.1016/j.agwat.2007.08.004.

4. Mulumba L. N., Lal R. Mulching effects on selected soil physical properties // Soil and Tillage Research. 2008. Vol. 98. No. 1. Pp. 106-111. doi:10.1016/j.still.2007.10.011.

5. Jordan A., Zavala L. M., Gil J. Effects of mulching on soil physical properties and runoff under semi-arid conditions in southern Spain // CATENA. 2010. Vol. 81. No. 1. Pp. 77-85. doi:10.1016/j.catena.2010.01.007.

6. Blanco-Canqui H., Ruis S. J. No-tillage and soil physical environment // Geoderma. 2018. Vol. 326. Pp. 164-200. doi:10.1016/j. geoderma.2018.03.011.

7. Кирюшин В. И. Проблема минимизации обработки почвы: перспективы развития и задачи исследований // Земледелие. 2013. №7. С. 3-6.

8. Власенко А. Н., Власенко Н. Г., Коротких Н. А. Проблемы и перспективы разработки и освоения технологии No-Till на черноземах лесостепи Западной Сибири // Достижения науки и техники АПК. 2013. № 9. С. 16-19.

9. Байбеков Р. Ф. Природоподобные технологии основа стабильного развития земледелия // Земледелие. 2018. № 2. С. 3-6. doi: 10.24411/0044-3913-2018-10201.

10. Пыхтин И. Г. Обработка почвы: действительность и мифы // Земледелие. 2017. № 1. С. 33-36.

11. Tillage effects on certain physical and hydraulic properties of a loamy soil under a crop rotation in a semi-arid region with a cool climate / Z. Gozubuyuk, U. Sahin, I. Ozturk et al. // CATENA. 2014. No. 118. Pp. 195-205. doi:10.1016/j.catena.2014.01.006.

12. Bhatt R., Khera K. L. Effect of tillage and mode of straw mulch application on soil erosion in the submontaneous tract of Punjab, India // Soil and Tillage Research. 2006. Vol. 88. No. 1-2. Pp. 107-115. doi:10.1016/j. still.2005.05.004.

13. Effect of plastic sheet mulch, wheat straw mulch, and maize growth on water loss by evaporation in dryland areas of China / S. X. Li, Z. H. Wang, S. Q. Li et al. // Agricultural Water Management. 2013 Vol. 116. Pp. 39-49. doi:10.1016/j.agwat.2012.10.004.

14. Vach M., Hlisnikovsky L., Javurek M. The Effect of Different Tillage Methods on Erosion // Agriculture (Pol'nohospodarstvo).

2018. Vol. 64. No. 1. Pp. 28-34. doi: 10.2478/ agri-2018-0003.

15. Rahma A. E., Warrington D. N., Lei T Efficacy of wheat straw mulching in reducing soil and water losses from three typical soils of the Loess Plateau, China // International Soil and Water Conservation Research.

2019. Vol. 7. Pp. 335-345. doi:10.1016/j. iswcr.2019.08.003.

16. Cong P., Yin G., Gu J. Effects of stubble and mulching on soil erosion by wind in semiarid China // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. No. 1. Pp. 1-8. doi:10.1038/srep29966.

17. Is Pesticide Use Related to Parkinson Disease? Some Clues to Heterogeneity in Study Results / M. Van der Mark, M. Brouwer, H. Kromhout et al. // Environmental Health Perspectives. 2011. Vol. 120. No. 3. Pp. 340-347. doi:10.1289/ehp.1103881.

18. In vitro neurotoxic hazard characterisation of dinitrophenolic herbicides / H. J. Heusinkveld, A. C. van Vliet, P. C. G. Nijssen et al. // Toxicology Letters. 2016. No. 252. Pp. 62-69. doi:10.1016/j.toxlet.2016.04.014.

19. Hazard and risk of herbicides for marine microalgae / S. B. Sjollema, G. MartinezGarcia, H. G. van der Geest et al. // Environmental Pollution. 2014. No. 187. Pp. 106-111. doi:10.1016/j.envpol.2013.12.019.

20. Evolutionary epidemiology predicts the emergence of glyphosate resistance in a major agricultural weed / D. Comont, H. Hicks, L. Crook et al. // New Phytologist. 2019. Vol. 223. Pp. 1584-1594. doi:10.1111/nph.15800.

21. Recent Advances in Weed Management. Springer / edit. B. S. Chauhan, G. Mahajan. NewYork: Springer, NewYork, NY 2014. P. 411. doi: 10.1007/978-1-4939-1019-9.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

22. Allelopathic Potential of Winter Cereals and Their Cover Crop Mulch Effect on Grass Weed Suppression and Corn Development / K. V Dhima, I. B. Vasilakoglou, I. G. Eleftherohorinos et al. // Crop Science. 2006. Vol. 46. No. 1. P. 345. doi:10.2135/cropsci2005-0186.

23. Conservation tillage and mulching effects on the adaptive capacity of direct-seeded upland rice (Oryza sativa L.) to alleviate weed and moisture stresses in the North Eastern Himalayan Region of India / G. S. Yadav, A. Das, R. Lal et al. // Archives of Agronomy and Soil Science. 2018. Vol. 64. No. 9. Pp. 1254-1267. doi:10.1080/03650340.20 18.1423555.

24. Is mulching an efficient way to control weeds? Effects of type and amount of crop residue in rainfed rice based cropping systems

in Madagascar / L. Ranaivoson, K. Naudin, A. Ripoche et al. // Field Crops Research. 2018. No. 217. Pp. 20-31. doi:10.1016/j. fcr.2017.11.027.

25. Campiglia E., Radicetti E., Mancinelli R. Weed control strategies and yield response in a pepper crop (Capsicum annuum L.) mulched with hairy vetch (Vicia villosa Roth.) and oat (Avena sativa L.) residues // Crop Protection. 2012. No. 33. Pp. 65-73. doi:10.1016/j. cropro.2011.09.016.

26. Effects of straw mulch and buried straw on soil moisture and salinity in relation to sunflower growth and yield / Y. Zhao, H. Pang, J. Wang et al. // Field Crops Research. 2014. No. 161. Pp. 16-25. doi:10.1016/j. fcr.2014.02.006.

27. Abd El-Mageed T. A., Semida W. M., Abd El-Wahed M. H. Effect of mulching on plant water status, soil salinity and yield of squash under summer-fall deficit irrigation in salt affected soil // Agricultural Water Management. 2016. No. 173. Pp. 1-12. doi:10.1016/j.agwat.2016.04.025.

28. Effect of brackish water irrigation and straw mulching on soil salinity and crop yields under monsoonal climatic conditions / H.-C. Pang, Y-Y Li, J.-S. Yang et al. // Agricultural Water Management. 2010. Vol. 97. No. 12. Pp. 1971-1977. doi:10.1016/j. agwat.2009.08.020.

29. Mulching and water quality effects on soil salinity and sodicity dynamics and cotton productivity in Central Asia / G. A. Bezborodov, D. K. Shadmanov, R. T. Mirhashimov et al. // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2010. Vol. 138. No. 1-2. Pp. 95-102. doi:10.1016/j.agee.2010.04.005.

30. Kibet L. C., Blanco-Canqui H., Jasa P. Long-term tillage impacts on soil organic matter components and related properties on a Typic Argiudoll // Soil and Tillage Research. 2016. No. 155. Pp. 78-84. doi:10.1016/j. still.2015.05.006.

31. Long-term effects of tillage and straw management on soil organic carbon, crop yield, and yield stability in a wheat-maize system / J. Xu, H. Han, T. Ning et al. // Field Crops Research. 2019. No. 233. Pp. 33-40. doi:10.1016/j.fcr.2018.12.016.

32. The effect of no-till on organic C storage in Chinese soils should not be overemphasized: A meta-analysis / Z. Du, D. A. Angers, T. Ren et al. // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2017. No. 236. Pp. 1-11. doi:10.1016/j.agee.2016.11.007.

33. Lopez-Fando C., Pardo M. T. Changes in soil chemical characteristics with different tillage practices in a semi-arid environment // Soil and Tillage Research. 2009. Vol. 104. No. 2. Pp. 278-284. doi:10.1016/j. still.2009.03.005.

34. Contribution of soluble and insoluble fractions of agricultural residues to short-term pH changes / C. R. Butterly, B. Bhatta Kaudal, Baldock et al. // European Journal of Soil Science. 2011. Vol. 62. No. 5. Pp. 718-727. doi:10.1111/j.1365-2389.2011.01387.x.

35. Soil Organic Carbon Changes Impacted by Crop Rotational Diversity under No-Till Farming in South Dakota, USA / Alhameid A., Ibrahim M., Kumar S. et al. // Soil Science Society of America Journal. 2017. Vol. 81. No. 4. P. 868. doi:10.2136/sssaj2016.04.0121.

36. Addition of Cover Crops Enhances No-Till Potential for Improving Soil Physical Properties / H. Blanco-Canqui, M. M. Mikha,

D. R. Presley et al. // Soil Science Society of America Journal. 2011. Vol. 75. No. 4. P. 1471. doi:10.2136/sssaj2010.0430.

37. Olson K., Ebelhar S. A., Lang J. M. Long-Term Effects of Cover Crops on Crop Yields, Soil Organic Carbon Stocks and Sequestration // Open Journal of Soil Science. 2014. No. 4. Pp. 284-292. doi:10.4236/ojss.2014.48030.

38. Ridge-furrow mulching systems: an innovative technique for boosting crop productivity in semiarid rainfed environments / Y T. Gan, K. H. M. Siddique, N. C. Turner et al. // Adv. Agron. 2013. No. 118. Pp. 429-476. doi:10.1016/B978-0-12-405942-9.00007-4.

39. Effects of different soil conservation tillage approaches on soil nutrients, water use and wheat-maize yield in rainfed dry-land regions of North China / Y Shao, Y Xie, C. Wang et al. // European Journal of Agronomy. 2016. No. 81. Pp. 37-45. doi:10.1016/j. eja.2016.08.014.

40. Effects of mulching measures on soil moisture and N leaching potential in a spring maize planting system in the southern Loess Plateau / D. Qiang, D. Tinghui, G. Shengll et al. // Agricultural Water Management. 2019. Vol. 213. Pp. 803-808. doi:10.1016/j. agwat.2018.09.026.

41. Effects of straw mulching and plastic film mulching on improving soil organic carbon and nitrogen fractions, crop yield and water use efficiency in the Loess Plateau, China. Agric / Q. G. Dong, Y Yang, K. Yu et al. // Water Management. 2018. No. 201. Pp. 133-143. doi:10.1016/j.agwat.2018.01.021.

42. Afridi M. Z., Feng Y Z.,Yang G. H. Wheat straw mulching with fertilizer nitrogen: An approach for improving soil water storage and maize crop productivity // Plant Soil Environ. 2018. No. 64. Pp. 330-337.

43. Straw mulching with fertilizer nitrogen: an approach for improving crop yield, soil nutrients and enzyme activities / K. Akhtar, W. Wang, A. Khan et al. // Soil Use and Management. 2019. Vol. 35. Pp. 526-535. doi:10.1111/sum.12478.

44. Mupangwa W., Twomlow S., Walker S. Reduced tillage, mulching and rotational effects on maize (Zea mays L.), cowpea (Vigna unguiculata (Walp) L.) and sorghum (Sorghum bicolor L. (Moench)) yields under semi-arid conditions // Field Crops Research. 2012. No. 132. Pp. 139-148. doi:10.1016/j. fcr.2012.02.020.

45. A meta-analysis of long-term effects of conservation agriculture on maize grain yield under rain-fed conditions / L. Rusinamhodzi, M. Corbeels, M. T. van Wijk et al. // Agron. Sustain. Dev. 2011. No. 31. P. 657. doi:10.1007/ s13593-011-0040-2.

46. Govaerts B., Sayre K. D., Deckers J. Stable high yields with zero tillage and permanent bed planting? // Field Crop Res. 2005. No. 94. Pp. 33-42. doi:10.1016/j. fcr.2004.11.003.

47. Soil properties and crop yields after 11 years of no tillage farming in wheat-maize cropping system in North China Plain / J. He, H. Li, R. G. Rasaily et al. // Soil and Tillage Research. 2011. Vol. 113. No. 1. Pp. 48-54. doi:10.1016/j.still.2011.01.005.

48. The potential mechanism of long-term conservation tillage effects on maize yield in the black soil of Northeast China / S. Zhang, X. Chen, S. Jia et al. // Soil and Tillage Research. 2015. No. 154. Pp. 84-90. doi:10.1016/j. still.2015.06.002.

Organic mulch and no-till in agriculture: a review of international experience

D. G. Polyakov1, F. G. Bakirov2

institute of Steppe, Ural branch, Russian Academy of Sciences, ul. Pionerskaya 11, Orenburg, 460000, Russian Federation 2Orenburg Federal Research Center, Ural branch, Russian Academy of Sciences, ul. Naberezhnaya, 29, Orenburg, 460014, Russian Federation

Abstract. The rejection of the cultivation methods based on loosening and their replacement with nature-like technologies is a world trend in crop production. For no-till technology, it is necessary the presence of organic mulch - an analogue of the underlays from the fallen leaves of steppe plants. The purpose of the review is to characterize the experience of organic mulch use to assess the possibility of application of it and no-till technology in the Russian Federation. The steady effect of using this technology is manifested in the accumulation of mulch of a certain weight. For example, for moisture conservation, its smallest mass varies from 2 to 15 t/ha. A further increase in mulch weight helps to increase the moisture content to a certain level. Thanks to this agrotechnology, evaporation is reduced, and it allows reducing irrigation rates and controlling salinization during irrigation. With an increase in mulch mass from 1-2 t/ha to 8-10 t/ha, soil erosion losses also decrease. Due to shading, mulch inhibits weed growth - its effective amount is 5-10 t/ha. Mulch promotes an increase in the content of organic carbon in the upper soil layer and an improvement of the agrophysical parameters of the soil. The effect of no-till technology does not appear immediately, only in 4-10 years, but it intensifies over the years. In approximately 50% of cases, the soil remains compacted even after a considerable period of technology application. Positive experience shows the possibility of regulating this parameter. In our opinion, negative no-till examples are mostly associated with non-optimal parameters of organic mulch for specific conditions, since often in experiments the amount of mulch is not controlled, but depends only on the crop yield. The positive effect of mulching is undeniable. However, the introduction of no-till is fraught with some risks. Therefore, the key to the success of this technology is the determination of optimal mulch parameters for specific soil and climatic conditions.

Keywords: nature-like technologies; no-till; moisture conservation; erosion; irrigation; herbicides; soil organic carbon. 3

Author Details: D. G. Polyakov, Cand. ® Sc. (Biol.), senior research fellow (e-mail: | electropismo@yandex.ru); F. G. Bakirov, ffi D. Sc. (Agr.), head of laboratory (e-mail: e f.bakirov@mail.ru). |

For citation: Polyakov DG, Bakirov (D FG. [Organic mulch and No-till in agricul- Z ture: a review of international experience]. D Zemledelije. 2020;(1):3-7. Russian. doi: 2 10.24411/0044-3913-2020-10101. g

■ 0

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.