Вирощування бавовни в ході експериментів з сидератами, 1929 рік. Фото: Бібліотека Тіфтонского комплексу Коледжу сільськогосподарських і екологічних наук Університету Джорджії, США / flickr.com
Стаття підготовлена спеціально для 62 номери видаваного «Беллона» журналу «Екологія і право» .
Грунт як джерело і уловлювач вуглекислого газу
Тисячоліття інтенсивного землеробства до невпізнання змінили ландшафт нашої планети: для потреб сільського господарства нині використовується близько половини земель, на яких могла б виростати природна рослинність, і 69% прісної води, споживаної людством. До такого невтішного висновку прийшли автори недавно опублікованої доповіді «Аналіз світової продовольчої системи» (The Global Food System: an Analysis), підготовленого для Всесвітнього фонду дикої природи (WWF) голландської дослідницькою компанією Metabolic.
Автори доповіді відзначають, що при виробництві сільгосппродукції в атмосферу виділяється 25-30% всіх парникових газів. У цьому, всупереч усталеному стереотипу, винне не лише тваринництво, а й рослинництво: тут і викиди від роботи дизельних двигунів тракторів і комбайнів, і широко практикується спалювання післязбиральної рослинної маси, що приводить до колосальних обсягів викидів не тільки вуглекислого газу, але і цілого букета забруднюючих речовин. Джерелом парникових газів стає і сама змінена під впливом сільськогосподарських робіт грунт.
Відомо, що вже через п'ять-десять хвилин після оранки або глибокого розпушування грунту в її десятисантиметровими шарі залишається в три рази менше вуглекислого газу, ніж до обробки: газ просто випаровується в атмосферу.
У природних умовах справа йде рівно навпаки: грунтова флора і фауна здатні поглинати мільярди тонн вуглекислого газу (є дані, що цей обсяг становить не менше 7% від загальної кількості, що поглинається біосферою Землі). Однак поглинання грунтом CO2 можливо тільки при нормальній, ненарушенной структурі грунту, яка в ідеалі повинна нагадувати пористий сир: мати безліч канальців, порожнин і проходів, створених корінням рослин, дощовими черв'яками, комахами, дрібними тваринами.
Не дати грунті зникнути
Відвальна оранка - тобто така, при якій обертаються грунтові шари, глибоке розпушування, ущільнення грунту важкою технікою, широке застосування гербіцидів і мінеральних добрив, які вбивають живуть в грунті організми, призводять до того, що грунт не тільки перестає виконувати свої екологічні функції, але і, позбавлена пористої структури і перетворена в безформну масу, поступово ... зникає сама.
За даними Продовольчої і сільськогосподарської організації ООН (Food and Agriculture Organization, ФАО), в даний час близько 20% сільськогосподарських земель нашої планети схильні до водної та вітрової ерозії - руйнування верхнього шару водою або вітром, змиву або розвіювання його частинок - або іншим формам деградації. При цьому змивається дощами і талими водами родючий шар повсюдно виноситься в річки і далі в моря, викликаючи їх забруднення.
«Часте орання може з часом привести до руйнування балансу органічних речовин грунтів, деградації земель і низької врожайності», - попередила ФАО в заяві ще восьмирічної давності, покликані фермерів «до якнайшвидшого переходу до систем управління сільським господарством, заснованим на мінімальному пошкодженні земель, збільшення товщини грунтового шару і оптимальному сівозміні, в тих випадках, де це можливо ».
«Основна проблема полягає в тому, що виснажені землі ущільнюються і вбирають меншу кількість води. Вода, яка не змогла вбратися, стікає, змиваючи при цьому поверхневий шар ґрунту. Сільськогосподарські угіддя стають менш стійкими до дефіциту води, а підземні води не поповнюються водою, яка не проникає вглиб, що посилює вплив посух », - застерігає ФАО.
Продовольча організація рекомендує «відновлювати структуру земель і стимулювати біологічні процеси в грунтах» за допомогою почвосберегающіх технологій. Спробуємо розібратися, про що саме йде мова.
Що таке почвосберегающіе технології?
Якщо в традиційній системі землеробства земля за допомогою різних операцій доводиться до стану однорідної, звільненої від бур'янів розсипчастої маси, то сенс почвосберегающіх технологій (ФАО, розповідаючи про ці практиках, вживає термін сonservation agriculture, а в російськомовних матеріалах - «ресурсосберегающее сільське господарство») в тому, щоб повернути грунті природне пористе стан.
Цього можна досягти або взагалі не піддаючи ґрунт механічній дії (таку технологію називають «нульовий»), або обмежуючись лише поверхневим розпушуванням (в цьому випадку говорять про безвідвальної оранки, при якій родючий шар не обертається на 180 °, або про мінімальній обробці грунту, яка часто є перехідним етапом для впровадження «нульовий»).
В обох випадках повністю виключається відвальна оранка і глибоке розпушування і, головне, ні в якому разі не допускається «зачистка» землі від рослинних залишків, особливо за допомогою спалювання - настільки популярного методу в традиційному землеробстві.
Стерня і подрібнена солома, що залишилися після збору врожаю, грають найважливішу роль для врожаю наступного, оскільки утворюють на поверхні поля своєрідне покривало - так звану мульчу. Мульча - ключовий елемент безорної системи. Вона дозволяє зменшити випаровування вологи з поверхні ґрунту (що допомагає скоротити потреби посівів у воді), захищає родючий шар від вітрової ерозії, сприяє розвитку ґрунтової живності і, що особливо важливо, дозволяє тримати верхній шар грунту в пухкому стані.
імітуючи природу
Про те, що при вирощуванні сільськогосподарських культур можна імітувати природні процеси, ще в кінці XIX століття здогадався російський вчений-агроном Євген Овсинський. Вчений запропонував застосовувати дрібну безвідвальну оранку на глибину не більше 5 см, для чого навіть сконструював спеціальний культиватор, знаряддя для неглибокого розпушування грунту. У 1871 році агроном почав практичні досліди (що закінчилися, втім, не дуже вдало: поля сильно заросли бур'янами, з якими, через відсутність в той час ефективних гербіцидів, впоратися не вдалося).
У США і Канаді інтерес до безорної (no-till) технології виник пізніше, в 1931-1935 роках, після знаменитих північноамериканських пилових бур, які були викликані, крім посухи, масштабним освоєнням сільськогосподарських земель, часто зі спалюванням пожнивних залишків. На відміну від Росії, в Північній Америці експерименти швидко переросли в комерційну площину. Фірма Massey Ferguson винайшла сівалку, здатну висівати насіння в абсолютно неораною землю, і технологія стала поступово набирати популярність.
В СРСР же, який теж зіткнувся з піщаними бурями після кампанії по «підняття цілини» в Казахстані в 1950-і роки, навпаки, інновація так і не переступила рубежі експериментальних полів. Була проведена серія дослідів в казахських степах. Правда, застосовувалася «нульова», а поверхнева обробка грунту плоскорізами - культиваторами, що виробляють розпушування грунту без обороту пласта і зі збереженням на грунті рослинних залишків. Однак через недосконалість машин, відсутність досвіду і серйозного інтересу з боку колгоспів експерименти ні до чого не привели.
Можливо, причиною послужило те, що радянські сільгоспвиробники не працювали в умовах ринкової економіки, де постійно доводиться думати про зниження витрат. А західні фермери швидко зметикували, що інновація, за допомогою якої можна було обійтися без витрат на оранку землі, дозволяє непогано заощаджувати.
Економія як двигун змін
Не дивно, що головним каталізатором широкого поширення в світі технології no-till стало зростання в 1990-2000-і роки цін на енергоносії. Країни - імпортери нафти з числа великих аграрних держав (перш за все, США, Бразилія, Аргентина) з міркувань економії палива стали масово переходити на технології, що дозволяють виключити зайві операції при обробці грунту.
При традиційній обробці грунту потрібно 12-15 проходів техніки по полю за сезон, а при «нульовій» - всього 3-5. Звідси й економія палива, необхідного для використання техніки, і зниження витрат на її обслуговування.
До речі, про техніку: скорочення її ролі призвело і до скорочення її видів. При «нульовий» технології, на відміну від традиційної, використовується тільки три типи машин: комплексні агрегати, що забезпечують висів насіння прямо в дернину - самий верхній шар, що містить коріння, залишені попередньою культурою, обприскувач для обробки посівів і комбайн для збирання врожаю.
Цифри завжди красномовніше за слова. В кінці 1990-х в Німеччині провели масштабне дослідження економічних показників безорної системи. За результатами дослідження, наведеними українським журналом «Зерно», з'ясувалося, що в порівнянні з традиційною культивацией потреби в потужності техніки виявилися на 75% нижче, капіталовкладення в техніку знизилися на 39% (чим потужніший трактор або агрегат, тим він дорожчий), на 80 % скоротилися трудовитрати (їх в дослідженні вимірювали в робочих годинах), а скорочення витрати палива дослідники оцінили на 84%.
Менше витрат, більше сходів
А що щодо рідних просторів? Масштабних досліджень у нас ніхто не проводив, але є дані по конкретним регіонам.
Особливо цікава статистика з регіонів, що входять в зону ризикованого землеробства, - територій, де природно-кліматичні умови нерідко призводять до неврожаїв і більшість господарств змушені балансувати на грані рентабельності.
Журнал «Землеробство», наприклад, перейнявся порівняльним аналізом економічної ефективності хліборобів Поволжя, практикуючих традиційну обробку грунту, і тих, хто застосовує «нульову». Так, в Самарській області господарства, що працюють по безорної технології, зуміли скоротити використання техніки в розрахунку на 1000 га до 1300 годин - що в 2,4 рази нижче, ніж при традиційній технології. При цьому витрата палива на 1 га склав 30 літрів, тоді як по області цей показник становить в середньому 59 літрів - тобто споживання пального зменшилася в два рази. Але і це ще не все: витрати на оплату праці теж знизилися (мабуть, через зниження потреби в послугах трактористів), причому відразу в 2,3 рази.
Економічні вигоди, втім, не обмежуються лише скороченням витрат. Є і пряма прибуток - збільшення врожайності культур.
Досвід і європейських країн, і країн американського континенту показує, що врожаї при безорної обробці грунту стабільно вище, ніж при традиційному землеробстві. Ряд джерел оцінюють зростання врожайності в 10-90% - в залежності від місцевих умов і досвіду виробників. Особливо це помітно під час посух: мульча на поверхні грунту зберігає вологу і сприяє кращому розвитку рослин. Крім того, у міру відновлення природної структури грунту в ній накопичується більше органіки, що теж позитивно позначається і на врожайності, і на харчових якостях будь-яких культур - від сої та пшениці до цукрових буряків.
На прогрес немає часу
За даними ФАО, в даний час в світі безорної технологія застосовується на площі близько 155 млн га, або близько 11% всіх орних земель в світі. Найбільшого поширення технологія отримала в США і країнах Латинської Америки, де 30-70% земель обробляється за технологією no-till в залежності від країни. Найменше поширення технологія отримала в Європі, Африці і Азії. Ще близько 300 млн га ріллі обробляється за мінімальною технологією.
У Росії обидва методи поки приживаються повільно. За словами Євгена Корчового, директора асоціації виробників сільгосптехніки «Росагромаш», чию оцінку наводить журнал «Агроінвестор», 10 років тому за ресурсозберігаючими технологіями працювали менше 5% аграріїв, на кінець 2015 року за мінімальною або «нульовий» технології обробляють 15-20% ріллі в країні. При цьому, як зазначає для журналу директор Всеросійського науково-дослідного агролісомеліоративна інституту Костянтин Кулик, деградації через водної та вітрової ерозії, періодичних посух, суховіїв і пилових бур схильні до 65% ріллі; втрати сільгосппродукції в зерновому еквіваленті становлять до 3,9 млн тонн щорічно.
Причини не надто поки широкого застосування безорної технології в Росії криються не тільки в традиційному консерватизмі сільгоспвиробників, а й у цілком практичних (і не безпідставних) побоюваннях.
По-перше, на «нульову» технологію неможливо перейти одномоментно, одним помахом пальця. Потрібен адаптивний період, під час якого обов'язково потрібно вирівняти поля - інакше сівалки просто не зможуть рівномірно закладати насіння в незорану грунт. А вирівнювання грунту - складна і часом не за один сезон здійснювана процедура, що вимагає хоч і разових, але пристойних витрат.
По-друге, від сільгоспвиробника потрібно повністю переглянути колишні агрономічні підходи: потрібно навчитися правильному для кожної конкретної місцевості сівозміні, необхідно налагодити систему поводження з пожнивними залишками, перерахувати строки сівби, так як незорана грунт повільніше прогрівається навесні, і ще багато чого.
Перехід на нові технології передбачає довгострокове планування і готовність до тимчасового зниження доходу, а фермери і великі аграрні компанії в Росії, як і в інших економічно нестабільних регіонах, до такого не готові, їх горизонт планування обмежується двома-трьома роками.
Війна проти бур'янів
Одне з головних побоювань селян- «консерваторів» пов'язане з тим, що відмова від глибокої оранки може викликати засмічення посівів бур'янами.
Треба сказати, що саме проблема з бур'янами більш ніж півстоліття перешкоджала широкому поширенню безорної технологій. Справа в тому, що боротися з бур'яном рослинністю можна або шляхом повернення до традиційної оранки (при якій насіння бур'янів заорюють в глибокий горизонт і не мають можливості прорости), або застосовуючи хімічні препарати - гербіциди.
Переможний хід технології no-till по світу стало можливим тільки в 1960-х роках, коли англійська фірма Imperial Chemical Industries створила гербіциди паракват і дукат. Ці речовини, як запевняв виробник, практично миттєво руйнувалися при контакті з грунтом, в зв'язку з чим можна було ніби як не турбуватися про безпеку культурних посівів.
А в 1970 році хімік Джон Франц, який працював на американську компанію Monsanto, створив речовину гліфосат, що стало відомим під торговою маркою «Раундап» (Roundup). «Раундап» як не можна краще підійшов для безорної технології: сільгоспвиробники стали використовувати препарат для суцільного обробітку полів в період між збиранням врожаю і черговим сівбою. Фірма Monsanto запевняла (і продовжує запевняти понині) в тому, що гербіцид і продукти його розпаду не накопичуються в грунті і не переходять звідти в сільськогосподарські рослини.
Втім, безпеку гліфосату піддається сумнівам. Можливі ризики впливу цього гербіциду на здоров'я людини і на навколишнє середовище неодноразово оцінювалися в різних дослідженнях і залишаються спірним питанням. У березні 2015 року Міжнародне агентство з вивчення раку (МАВР) Всесвітньої організації охорони здоров'я оприлюднило висновок, в якому гліфосат був віднесений до речовин, які входять в категорію «2А» - «дуже ймовірно канцерогенним для людини» (класифікація в підгрупу «2А» застосовується до факторів , для яких є обмежені свідчення канцерогенності для людини і достатні свідчення такої для тварин). Висновок експертів ґрунтувався на епідеміологічних дослідженнях, дослідженнях на тварин і дослідженнях клітинної тканини. Як пише «Рейтерс», компанія Monsanto піддала критиці обґрунтованість висновків МАИР і поставила вимогу про їх спростування, а Агентство з охорони навколишнього середовища США, поки що ні відносить гліфосат до канцерогенних для людини, повідомило, що розгляне висновок МАИР в ході чергової процедури перевірки гербіциду на відповідність стандартам.
Проблема полягає ще і в тому, що до цих пір немає достовірних даних про те, як відбувається процес розпаду «Раундапу», і про те, як продукти його розпаду поводяться в навколишньому середовищі.
Інновацій потрібен друге коло
Рослинництво - єдина в світі виробнича сфера, яка може не тільки стати углеродонейтральной, але і сприяти вилученню вуглекислого газу з атмосфери, і в цьому відношенні почвосберегающім технологіям немає рівних.
Однако, Щоб не працювати за принципом «Одне лікуємо, інше калічімо», Самі ЦІ технології, очевидно, повінні пройти ще один інноваційний коло. Ідеї для інновацій підказує сама природа: наприклад, правильний розрахунок сівозмін або використання сидератів - рослин-партнерів, здатних затримувати ріст бур'янів, «залучати» на себе увагу шкідників або відлякувати їх, а також покращувати структуру і живлення грунту. Чергування грядок або термінів засіву різних культур з сидератами дозволяє не застосовувати на полях зайву хімію.
І справді, сільгоспвиробники все активніше застосовують сівозміну за участю трав-сидератів. Так, в Татарстані, на полях, де використовують безорної технології, навчилися позбуватися від злісних бур'янів, чергуючи ряди пшениці, ріпаку та гороху. Весь фокус у тому, що у цих культур кореневі системи проникають на різні глибини і, змінюючи на поле один одного, «сусіди» освоюють поживні речовини на різних горизонтах родючого шару. Таким чином, бур'янам практично нічого не дістається.
Цікаві результати показують і експерименти з так званими бінарними посівами - коли на одному полі одночасно висівається суміш насіння двох культур, основної та допоміжної. У Росії такі досліди активно проводяться в Ростовській області під керівництвом доктора біологічних наук Миколи Зеленського. Фактично, мова йде про рослинництво нового покоління, при якому на поле більшу частину року (що в умовах півдня Росії цілком реально) щось зростає: в теплу пору року поле ділять між собою зростаючі в різних ярусах основна культура і сидерат, а після збирання врожаю залишається один сидерат.
На полях доктора наук Зеленського люцерна, горох, буркун, еспарцет і інші бобові «Партнерство» з пшеницею, соняшником, кукурудзою та іншими культурами, завдяки чому бур'янів не залишається практично ніяких шансів «окупувати» простір.
Бінарні посіви та інші подібні технології - це, звичайно, поки екзотика. Але, як показує історія технології no-till, що почалася, проти тисячолітньої традиції, з засіву культур на неоране грунті, сама божевільна, здавалося б, ідея може отримати несподіваний поштовх і знайти комерційний успіх.
Що таке почвосберегающіе технології?
