Ученые Южного федерального университета (ЮФУ) провели исследования почвы черноземов, чтобы выяснить, как разные способы обработки земли влияют на ее плодородность.
За плодородие почв отвечает сложный комплекс, включающий почвенные микроорганизмы и растения. Поддержание уровня плодородия также связано с содержанием органического вещества —почвенного углерода. При вспашке происходит потеря органического вещества. Ежегодная отвальная вспашка (обработка грунта с применением плуга) уменьшает влажность почвы, нарушает ее структуру, переуплотняет землю и т. д. Вследствие этого нарушается целостность звеньев цепочки «почва-микроорганизмы-растения», и уровень плодородия снижается.
Чтобы доказать это, ученые сравнили содержание и запасы углерода в почве с отвальной, безотвальной (без оборота пласта земли) и нулевой (технология No-Till) обработкой черноземов Ростовской области в трех разных точках региона: в Октябрьском, Сальском и Песчанокопском районах. Образцы почвы были отобраны на глубине корнеобитаемого слоя (0-30 см), а их анализ проводили в лабораториях кафедры экологии и природопользования и кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского ЮФУ.
«Наше исследование направлено на изучение влияния различных видов обработки почвы на содержание органического вещества, или гумуса, определяющего плодородие почвы и урожайность возделываемых культур. Стоит сказать, что технология No-Till применяется на изученных нами участках уже более 10 лет. На основе аналитических данных мы проводили расчет секвестрации, то есть накопления углерода в почве в результате применения технологии No-Till, расчеты расхода топлива и оценку урожайности пшеницы и подсолнечника», — рассказала ведущий научный сотрудник лаборатории «Агробиотехнологии для повышения плодородия почв и качества сельскохозяйственной продукции» Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского ЮФУ Татьяна Минникова.
По данным ученых, вид обработки влияет на содержание почвенного углерода по разным причинам. К примеру, использование вспашки плугом снижает содержание почвенного углерода в среднем на 25-36%. В то же время при использовании безотвальной технологии (рыхление специальными агрегатами) потребление топлива сельскохозяйственными машинами оказывается на 36% ниже, чем при традиционной обработке, ввиду совершения меньшего количества технологических операций. При этом применение технологии No-Till, то есть полный отказ от вспашки, приводит к снижению выбросов CO2 в атмосферу, а значит к накоплению углерода в почве в виде гумуса.
«Технология нулевой обработки, или No-Till включает в себя поверхностную обработку почвы с сохранением пожнивных остатков растений на поле в виде мульчи, уникальную систему севооборотов, применение сидератов, удобрений, средств защиты растений», — отметила ученая.
По ее словам, мульча (остатки растений после жатвы) способствует сохранению влаги в почве и предотвращает ветровую и водную эрозию (разрушение) почвы. При традиционной обработке ученые, напротив, наблюдали сжигание растительности после сбора урожая.
«При использовании технологии No-Till урожайность основных сельскохозяйственных культур Юга России (пшеницы и подсолнечника), на 21 и 27% выше, чем при традиционной обработке», — добавила Татьяна Минникова.
Кроме того, система нулевой обработки снижает антропогенную нагрузку на качество воздуха.
«Наше исследование затрагивает разные области агрохимической безопасности не только на Юге России, но и в России в целом. Результаты по сохранению углерода в почве и снижению выбросов СО2 после применения технологии No-Till позволяют утверждать, что существует возможность повышения уровня плодородия почв и снижения общемирового парникового эффекта, и это имеет существенное значение в сегодняшней экологической ситуации», — подчеркнула Татьяна Минникова.
Научная работа проводилась при финансовой поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет 2030». В дальнейшем ученые планируют исследовать процессы накопления углерода в почве при использовании различных агротехнологий (No-Till, Mini-Till и др.), восстановления нарушенных почв при различных видах антропогенного воздействия (загрязнение нефтяными углеводородами, тяжелыми металлами, при пирогенном воздействии и вырубке лесов и других видах воздействия).