Минобрнауки России

Федеральный Исследовательский Центр

Почвенный институт имени В.В. Докучаева

Телефон

+7 (495) 951 50 37

Email

info@esoil.ru

Изучаем почвы

с 1927 года!

Новостная лента вип гз 10.04.2025

Ученые ФИЦ «Почвенный институт имени В.В. Докучаева» рассказали о почвозащитных технологиях No-Till и Strip-Till

Ученые ФИЦ «Почвенный институт имени В.В. Докучаева» закладывают полигоны мониторинга пулов углерода, в том числе для оценки влияния почвозащитных и ресурсосберегающих технологий, разновидностью которых являются технологии No-Till (“нулевая обработка”) и Strip-Till («обработка полосами»). В 2022-2024 год было создано 5 полигонов, часть работ на которых связано с изучением вклада технологии No-Till в накопление углерода в почвах, и 1 полигон – Strip-Till.

О технологии No-Till

Технология No-Till, также известная как прямой посев или нулевая обработка, представляет собой систему земледелия, при которой почва не подвергается механической обработке перед посевом. Отсутствие обработок снижает интенсивность минерализации органического вещества, вследствие чего может выступать перспективной гумуссберегающей технологией. Важным условием при этом является использование промежуточных посевов, которые будут насыщать бывший пахотный горизонт отпадом корней растений.
На рисунке 1 приведена схема различных технологий обработки почвы и отличие прямого посева от традиционных.  

                                                                

                                                                

Рисунок. 1 Схематичная обработка различными видами сельскохозяйственных орудий (по Кирюшину и др., 2019)

Специальная сеялка создает щель в почве, куда вносятся удобрения и семена, а затем щель закрывается катками. Пожнивные остатки остаются на поверхности для разложения (рис. 2), а в периоды между посевами могут высеваться почвопокровные культуры. Такой подход минимизирует водную эрозию и дефляцию почвы, а также сокращает потребность в сельскохозяйственной технике, ограничиваясь сеялкой, комбайном и опрыскивателями.

История No-Till

Для России прямой посев – забытое прошлое. «Новая система земледелия» И.Е. Овсинского еще в начале XX века заложила фундамент минимизации обработок или полного отказа от их использования, чтобы снизить или исключить деградацию земель, процессы водной и ветровой эрозии, сохранив для потомков плодородие почв. Для более подробного изучения истории углеродосберегающих технологий рекомендуем к просмотру фильм "Почвозащитное земледелие в степных районах".
Научными организациями активно ведется изучение опыта применения почвосберегающих систем земледелия. Разработаны методические руководства (Кирюшин и др., 2019) и сделаны первые обобщения о влиянии технологий на свойства почв (Белобров, 2021).
Совершенствование технологии в различных ландшафтных условиях ведется некоммерческими объединениями, например, Национальным Движением Сберегающего Земледелия (НДСЗ) и региональными научными организациями (Ставропольским ФНАЦ и другими ) 

Недостатки и ограничения No-Till

Несмотря на преимущества, технология No-Till имеет ряд недостатков. К ним относятся необходимость приобретения специализированной техники и ее адаптации под конкретные условия, внедрение новых методов борьбы с вредителями и сорняками, а также особенности внесения удобрений и пестицидов.
Кроме того, технология требует освоения новых навыков и может столкнуться с проблемой изменения видового состава сорняков, требуя применения гербицидов. Несмотря на то, что некоторые недостатки частично присущи и традиционным методам, No-Till требует тщательной предварительной подготовки почвы и строгого соблюдения технологии. 

                                                                

                                                                

Рисунок 2. No-Till: Поле после уборки урожая целиком покрыто мульчей (растительными остатками на поверхности)

Сравнение состояния почв под No-Till и традиционной обработкой (на примере почв Европейской территории России)

При долговременном применении технологии No-Till в почвах меняется как характер почвенного профиля, так и вертикальный профиль распределения углерода. Верхний горизонт в технологии No-Till (обычно 3-7 см мощностью) хорошо оструктурен с большим количеством растительных остатков. Под ним залегает бывший пахотный горизонт, представленный относительно однородным плотным горизонтом, либо двумя горизонтами с разной структурой (верхней плитчатой частью и нижней глыбистой (рис. 3 A,B)). В пахотных почвах верхние 10 см бесструктурные (после мелких обработок), под ними залегает глыбистый горизонт до 25-30 см в зависимости от глубины обработок (рис. 3C).

                                                                

                                                                

Рис. 3 Каштановые почвы Ставропольского края под различными агротехнологиями.

Вертикальный профиль запасов углерода под технологией No-Till - аккумулятивный в верхних 5 см почвы (рис. 4), что связано с поступлением на поверхность растительных остатков. Вертикальный профиль содержания и запасов углерода в пахотных почвах бывает разный, но чаще – в слое 0-30 см распределение равномерное, с глубиной содержание гумуса может как возрастать, так и убывать – в зависимости от характера нижележащих горизонтов (гумусовый либо срединный). Для расчёта запасов использовали объемную массу, чтобы нивелировать вклад в запас органического углерода более низкой плотности целины по сравнению с пахотными угодьями.

                                                                

                                                                

Рис. 4. Вертикальный профиль содержания с запасов почв в черноземах обыкновенных Ростовской области под различными агротехнологиями и на целине

Резюме по No-Till

Влияние No-Till на почву неоднозначно. С одной стороны, технология способствует биологическому рыхлению, развитию почвенной фауны, улучшает водный и температурный режимы, восстанавливая продуктивность почвы и защищая ее от эрозии. С другой стороны, без применения пестицидов и гербицидов эффективность технологии снижается, а также существует риск уплотнения почвы и, как следствие, снижения урожайности. Кроме того, на практике, внедрение No-Till часто затрудняется консерватизмом и нежеланием рисковать при смене технологий, поскольку для полной окупаемости затрат требуются годы, терпение и последовательность этапов освоения технологии.
На примере тестовых полигонов, созданных при работе в консорциуме «РИТМ углерода» в работе над проектом «Российская система климатического мониторинга», на текущий момент не удалось статистически обосновать большее накопление органического углерода под технологиями No-Till по сравнению с традиционной обработкой, что требует подтверждения в разных ландшафтных и климатических условиях.
Такой неоднозначный результат потребовал применения модельных подходов к изучению динамики углерода в пахотном горизонте почв. Первые результаты показали, что верхние 5-10 см почв под технологией No-Till склонны к накоплению быстроразлагаемого органического вещества. Однако в нижележащих слоях бывшего пахотного горизонта, наоборот, происходит потеря органического углерода за счет меньшего прихода растительных остатков и отсутствия рыхления почвы.  

О технологии Strip-Till

Технология «Strip-till», или «полосная обработка почвы», представляет собой компромисс между традиционной и нулевой обработкой, сочетая их преимущества (рис. 5). Она заключается в обработке почвы только полосами шириной 20-25 см для посева сельскохозяйственных культур, оставляя остальную поверхность поля нетронутой и покрытой пожнивными остатками.  

                                                                

                                                                

Рис. 5. Поле после прохода сеялок в технологии Strip-Till.
«Вспаханные» полосы – темные без растительности, и мульча в междурядьях. Зеленая растительность - сидератные культуры

Strip-till получила широкое распространение в США, Канаде и Европе за последние 15 лет, особенно для таких культур, как кукуруза, соя и подсолнечник. Американские фермеры первыми оценили высокую эффективность технологии, что привело к массовому переходу на Strip-till в "кукурузном поясе" США и развитию производства специализированного оборудования. Преимуществом технологии является минимальное воздействие на почву, сохранение влаги и улучшение прогрева обрабатываемых полос, а также возможность одновременного внесения удобрений и химикатов с помощью специального Strip-till культиватора (рис. 6).

                                                                

                                                                

Рис. 6. Схема функционирования технологии Strip-Till (по Кирюшину и др., 2019)

История Strip-Till

В России Strip-till начали применять с 2010-2011 годов, и практика показала отличные результаты при выращивании пропашных культур, таких как кукуруза и подсолнечник. Распространение навигационных систем и подруливающих устройств в сельском хозяйстве открыло новые возможности для эффективного использования преимуществ Strip-till и точного земледелия. Это позволяет максимально точно обрабатывать почву полосами и использовать потенциал сберегающих технологий.

Недостатки и ограничения Strip-Till

Несмотря на преимущества, Strip-till имеет ряд недостатков и ограничений требует внимательного подхода. Важно обеспечить соответствие ширины культиватора и сеялки, а также использовать системы точного земледелия для соблюдения колеи. Технология не подходит для тяжелых или влажных почв и не применима при ранних заморозках. Обработка склонов требует строгих проходов вдоль горизонталей рельефа для предотвращения эрозии, поэтому техника должна быть обеспечена современными навигационными системами точного земледелия GPS или GLONASS. Перед внедрением Strip-till необходимо тщательно изучить все аспекты, так как переход от традиционных методов требует финансовых вложений в новое оборудование и освоения новых навыков.

Сравнение состояния почв под Strip-Till и традиционной обработкой (на примере почв Европейской территории России) 

На примере тестового полигона Эртиль сложно отследить влияние Strip-Till на морфологию, поскольку в хозяйстве ежегодно чередуют No-Till и Strip-Till. Морфологически видно лишь отличие от традиционной обработки по структуре верхнего горизонта. Первые 10-15 см от поверхности при традиционной обработке бесструктурные (рис. 7B), в то время как в технологии Strip-Till верхний горизонт лучше оструктурен (рис. 7A). Налицо обилие дождевых червей под Strip-Till и наличие мощных корневых систем (рис. 8). В ожидании аналитических результатов по содержанию углерода на полигоне Эртиль, приведем литературные и видеоматериалы по влиянию этой агротехнологии на почву 

                                                                

                                                                

Рис. 7. Черноземы типичные зоогенно-перерытые под Strip-Till-No-Till (A) и под традиционной вспашкой (В)

                                                                

                                                                

Рис. 8. Кукуруза в полосах Strip-till и между полосами (Фото из книги Сафин и др., 2017).

Резюме по Strip-Till

Как показывает мировая практика, после 4-5 лет применения сберегающих технологий Strip-till, в почве начинаются следующие процессы: почва становится менее плотной, увеличивается органическая масса из корневых и пожнивных остатков, количество дождевых червей, улучшается водно-физические свойства почвы, происходит снижение потребности в затрачиваемой энергии для обработки. Надо отметить, что научно-практические вопросы внедрения сберегающей технологии Strip-till для почвенно-климатических условий для Российской Федерации остаются малоизученными и требуют проведения многолетних полевых исследований в различных зонах и с разными севооборотами (культурами).

Ссылки на использованную литературу:

Видеоматериалы из открытых источников

Вернуться назад