Из года в год недостаток атмосферных осадков, который характерен для нашего региона становится все более и более ощутимым, причем не только для сельского хозяйства и связанных с ним отраслей, но и для окружающей среды в целом. Пересыхание колодцев, озер, ручейков, и других природных водных объектов стало в последнее время обычным явлением. Причины этого чаще всего сводятся к опустыниванию и изменению климата.
Не вдаваясь в дискуссии на эту тему, отметим лишь, что на наш взгляд в основе этого явления находится просто постоянное снижение способности почвы усваивать и сохранять влагу, поступающую с атмосферными осадками. В этом контексте еще в шестидесятые годы прошлого столетия было установлено, что в условиях степей коэффициент использования атмосферных осадков составляет около 0,5-0,7. Ускоренная деградация почв в условиях сельского хозяйства привела к уменьшению коэффициента использования атмосферных осадков и к увеличению количества вод, уходящего на поверхностный сток и испарение.
Исходной точкой решения этой проблемы является осознание всеми, что на фоне относительно благоприятных физико- химических, химических, агрохимических и других факторов плодородия основным лимитирующим фактором продуктивности черноземов является недостаток влаги. В этом контексте В.В.Докучаев еще в 1892 году в знаменитой работе «Наши степи прежде и теперь» писал, что улучшение водного режима черноземов, прежде всего за счет максимального и более эффективного использования влаги нерегулярных и относительно скудных осадков было и, пожалуй, остается главной задачей земледелия. Согласно цитируемому автору, это предполагает целый комплекс мер, оказывающих целенаправленное влияние — как на приходную, так и на расходную составные баланса почвенной влаги. В этом плане, оценивая роль земледелия в развитии черноземов в «Русском черноземе» (1883 год) В.В.Докучаев отмечал, что главные свои силы он сосредоточил на научной «естественно-исторической» стороне вопроса о черноземе, полагая, что только на этой основе «могут быть построены различного рода действительно практические меры к поднятию сельского хозяйства черноземной полосы».
Вместе с тем, в той же работе оценивая воздействие земледелия на степной ландшафт, В.В.Докучаев писал следующее. «Огромная часть (во многих местах вся) степи лишилась своего естественного покрова — степной девственной обыкновенно очень густой растительности и дерна, задерживавших массу снега и воды и прикрывавших почву от морозов и ветров. Пашни, занимающие во многих местах до 90% общей площади, уничтожив свойственную чернозему и наиболее благоприятную для удержания почвенной влаги зернистую структуру, сделали его легким достоянием ветра и смывающей деятельности всевозможных вод». Исходя из этого он считает, что земледельцы на черноземах главное внимание должны уделять методам «управления» обрабатываемыми черноземами путем воздействия на степной ландшафт, а ее главными элементами должны быть максимальное приближение агроэкосистем к природным степным экосистем и консервация физических свойств черноземов, что способствует усвоению атмосферных осадков, предотвращению и регулированию поверхностного и грунтового стоков. Это приведет к предотвращению /снижению эрозии.
Для достижения этой цели исключительно важным было предложение В.В.Докучаева по выработке «норм, определяющих относительные площади пашни, лугов, леса и вод. Такие нормы, конечно, должны быть соотнесены «с местными климатическими, геоморфологическими, грунтовыми и почвенными условиями, а ровно и с характером господствующей сельскохозяйственной культуры». Аналогичные указания находим в работе А.И. Измаильского (1894) и П.А. Костычева (1947). Первый настаивал на восстановление степного ландшафта, а второй на консервировании запасов гумуса и восстановлении зернистой структуры.
Спустя более 100 лет проблема валорификации, консервирования и рационального использования вод атмосферных осадков осложнилась. Это связано с существенными изменениями, которые произошли в почвах в процессе их антроагрогенной эволюции. К тому же определенные изменения претерпели и климатические условия. С учетом данных В.Е.Проки (1968) в динамике климатических условий, соответственно, и почвенных процессов, можно выделить 9 периодов колебания климата: 1) до 1872 г. — теплый и сухой; 2) 1873-1890 г.г. — умеренно холодный и влажный; 3) 1891-1910 г.г — теплый и сухой; 4) 1911-1925 г.г.- умеренно-холодный и влажный; 5) 1926-1946 г.г.- умеренно-холодный и сухой; 6) 1948-1962 г.г.- умеренно холодный и влажный; 7) 1963-1986 г.г.- умеренно холодный и сухой; 8) 1987-2003 г.г.- теплый и сухой; 9) 2004 по сей день — очень теплый и сухой. Начиная с шестого периода четко наметилась тенденция некомпенсирования запасов влаги в пятилетнем цикле колебания климата, а начиная с восьмого – и в одиннадцатилетнем. Вследствие этого в почвах региона установились процессы остаточной аккумуляции эффектов физической деградации (уплотнение, деструктуризация, коркообразование и др.) материализованные в аккумулятивный эффект почвенной засухи.
Этим объясняются «скромные» урожаи, полностью зависящие от климатических условий, и постоянный рост затрат на получение единицы продукции. В условиях, когда более 88,6% земельных ресурсов включены в активный сельскохозяйственный оборот и более 80% затронуты тремя-четырмя процессами физической деградации, приемы по управлению запасами почвенной влаги могут рассматриваться только в составе применяемых технологий. В этом смысле весомым резервом дальнейшего улучшения режима влажности обрабатываемых черноземов служит существенное повышение использования влаги осадков холодного периода года, значительная часть которой теряется на сток и испарение.
Основным фактором улучшения режима влажности служит увеличение коэффициента использования осадков путем значительного повышения инфильтрационной способности обработанных почв. Исследования, проведенные в 2012 году на площади более 15,6 тыс. га, показали, что большинство обрабатываемых почв характеризуется водопроницаемостью в 4-10 раз ниже, чем почв под травянистой растительностью. Такое положение вещей обусловливается состоянием поверхности почвы. В этом отношении заслуживает внимание, прежде всего, слитая корка мощностью 8-10 см, которая образуется уже в начале вегетации на поверхности почвы. Ее образование связано непосредственно с измельчением структуры и дезагрегацией почвенной массы. Она характеризуется крайне тонкими порами, в которых влага удерживается огромными силами вследствие чего влага, содержащаяся в них, недоступна растениям.
К тому же она препятствует проникновению корней глубже в почву, где есть вода. Другими лимитирующими факторами являются агрогенная слоистость пахотного слоя и подплужная подошва. Отмеченные факторы обусловливают уменьшение общего объема порового пространства и нарушают его непрерывность. В то же время антропогенное уплотнение приводит к уменьшению диаметра почвенных пор. Все эти лимитирующие факторы связаны непосредственно с традиционной системой земледелия, основанной на ежегодной вспашке с оборотом пласта, с сопутствующими ей приемами подготовки почвы. (Жигэу Г.В. 2012). Таким образом, можно утверждать со всей ответственностью, что практикуемая ныне система земледелия не может решить эту проблему.
В то же время, попытки устранить выше названные лимитирующие факторы путем интенсификации работ и системы удобрения приводит к усилению эффектов деградации. Более того, нашими исследованиями установлено, что зяблевая вспашка на обычную для нашего региона глубину практически разрушает созданное и установившаяся за вегетационный период поровое пространство. В течение холодного периода оно не восстанавливается, таким образом, создаются крайне неблагоприятные условия для усвоения осенних осадков, вод, образующихся в период зимних оттепелей, талых вод и вод весенних осадков (март-апрель и частично май). Напоминаем, что именно они образуют продуктивные запасы влаги в почве.
Летние осадки расходуются лишь на регулирование гидротермического режима почв. В то же время, в республике собран уже достаточный экспериментальный материал, достоверно доказывающий, что альтернативные системы обработки способствуют более эффективному использованию осадков холодного периода. Из числа последних наибольший интерес представляет минимальная обработка почв. В этом контексте наши исследования в разных почвенно-географических районах Молдовы показали, что при вспашке коэффициент использования осадков холодного периода года во всех случаях ниже среднего для региона, в то время как при минимальной обработке он всегда выше. Так, например, в условиях южной зоны в период 2004-2006 гг. (стационар Копчак р-на Чадыр-Лунга) коэффициент использования осадков холодного периода при систематической минимальной обработке оказался выше в сравнении с отвальной вспашкой более чем на 20% (0,57 против 0,44 на пашне).
В условиях Центральной зоны Молдовы (стационар Стэучень 2003-2009 гг. и стационар AGROSFERA-BM района Унгень 2003-2010 гг.) коэффициент использования осадков холодного периода в условиях систематической минимальной обработки выше в сравнении с отвальной вспашкой на 23% (Стэучень) и на 27% (стационар AGROSFERA-BM). Систематическая минимальная обработка черноземных почв, в сравнении с отвальной вспашкой, способствует накоплению снега на полях (по некоторым данным в 1,5-2 раза больше, чем на контрольных вариантах (Шикула, Назаренко, 1990). Систематические наблюдения за влажностью почв в условиях стационара Стэучень (2003-2009 гг) показывают, что мульчирование поверхности заметно увеличивает по сравнению с открытой почвой на пашне накопление сконденсированной влаги.
Аналогичные результаты получены в 2011-2012 гг. на полях SRL JLC AGRO-MAIAC (район Окница) и SRL „Civea -Agro” (район Единец). Таким образом, уже накопленные экспериментальные данные позволяют сделать вывод, что минимальная обработка почв с сохранением пожнивых остатков способствует накоплению снега, уменьшению глубины промерзания и более раннему оттаиванию почвы, что, в конечном счете, создает условия для более раннего посева и повышения урожайности сельскохозяйственных культур (Жигэу, 2012). В этом контексте Н.К. Шикула и Г.В. Назаренко (1990) отмечают, что систематическая минимальная обработка, при которой в качестве мулчи используются заделанные в верхние слои пожнивные остатки, по накоплению почвенной влаги в холодное время года, во многом проявляет сходство с полезащитными лесополосами.
Вместе с тем, в этом случае нет необходимости в отчуждении земель под лесные полосы, а сам прием не требует дополнительных финансовых затрат. Одновременно с этим необходимо учесть, что минимальная обработка способствует ренатурации черноземного почвообразовательного процесса и расширенному воспроизводству почвенного плодородия. В то же время минимальная обработка позволяет экономить материальные ресурсы. Систематические наблюдения показали, что минимальная обработка положительно сказывается и на расходной части водного баланса, и в частности, на физическое испарение и продуктивное водопотребление сельскохозяйственными культурами. Наши исследования в хозяйствах «Civea-Agro» (района Единец) и «AGRO PANFIL» (района Дондушень) показали, что в конце вегетационного периода в слое 0-100 см на мульчируемых почвах содержание влаги было на 4-6% выше, чем на вспашке.
Исследования в JLC AGRO-MAIAC в засушливые 2011-2012 гг. показали, что наличие соломы на поверхности почвы в количестве 5-7 т/га не повлияло на суммарный расход влаги, однако удельное водопотребление растений при этом заметно снизилось, в результате чего урожай озимой пшеницы увеличился. Указанная закономерность отмечалась также и на кукурузе, подсолнечнике. В сухое время года органическая мульча благоприятно сказывается и на температурном режиме почв. Наблюдения в SRL „Civea- Agro” и JLC AGRO-MAIAC показали, что в засушливые периоды 2011-2012 гг. температура верхнего 0-20 см слоя была ниже на 15-170 С по равнению с непокрытой почвой. Многолетние исследования в SRL „AGROSFERA-BM” (района Унгень) показали, что даже в очень засушливые годы (2003, 2007) на вариантах с минимальной обработкой и почвенно-органическмой мульчей влажность почвы в течение вегетации практически не опускается ниже критического уровня, в то время как на вспашке она опускается. На таком же варианте в SRL „VATMOL-AGRO” влажность в засушливые годы составляла 65-70% от наименьшей влагоемкость (практически критический уровень).
В этом же хозяйстве на варианте со вспашкой влажность в самом верхнем слое (0-10 см) составляла меньше влажности устойчивого увядания, а в последуюших слоях лишь на 2,1-3,4% превышала влажность увядания. В целом в слое 0-40 см влажность составляла лишь 62% от НВ. (Табл.1) Исходя из этого, можно заключить, что органическая мульча является мощным фактором регулирования гидротермического режима почв. Согласно нашим наблюдениям, даже в самые жаркие дни температура поверхностного слоя сохраняется в интервале оптимальных значений. Тем самым, органическая мульча предохраняет почвы и сельскохозяйственные культуры от гидро- и термических стрессов. При всем этом нельзя отрицать и тот факт, что в начале вегетации в почвах, покрытых органической мульчей, длительное время сохраняются температуры ниже 100С, тем самым задерживая сроки посева. Вместе с тем, как показывает опыт SRL „Civea -Agro” и SRL JLC AGRO-MAIAC это не сказывается на последующем развитии культур и тем более на урожайности последних.
Исходя из всего изложенного, можно заключить, что минимальная обработка является эффективным приемом, обеспечивающим рациональное использование запасов воды, происходящих из атмосферных осадков и управления режимом влажности почвы.