Бинарные посевы - двойной эффект! Или в чём польза бинарных посевов для экономики хозяйства и плодородия почв

Дальнейшее развитие растениеводства в промышленных масштабах упирается в ряд проблем. И одна из них – хрупкое равновесие между экономической целесообразностью и экологической стабильностью.

Насыщенные севообороты приводят к необходимости интенсивного внесения удобрений и использования ХСЗР, что может истощать почвы и наносить ощутимый удар по флоре и фауне, в том числе микробной. В последнее время всё громче слышатся голоса сторонников биологического земледелия, которые твердят: нужно стремиться поддержать естественные силы почвы и культурных растений, создать им оптимальные условия для развития за счёт природных факторов. Учёные «Щёлково Агрохим» также работают в этом направлении, изучая и внедряя методы биоземледелия. Один из экспертов в этой области – замглавы Уфимского представительства компании, д. с.-х. н. Радик Гайфуллин. С 2018 года в Республике Башкортостан он проводит опыты с бинарными посевами. В этом году его разработки были удостоены золотой медали международной выставки «АгроКомплекс-2023», прошедшей в Уфе. Мы поговорили с учёным о практических аспектах исследования, о плюсах бинарной технологии и возможности её применения в рядовых хозяйствах подробнее.

Замглавы Уфимского представительства «Щёлково Агрохим», д. с.-х. н. Радик Гайфуллин

Сохранить рентабельность, улучшить плодородие

– Радик, давайте начнём с того, почему в принципе возникла идея работать с бинарными посевами, как это соотносится с общей повесткой на рост урожайности и поддержание плодородия?

– В широком смысле одна из проблем современного земледелия – противоречие между экономико-хозяйственной целесообразностью и экологической безопасностью технологий. То есть выращивание одной – рентабельной в рыночном отношении – культуры на поле, порой несколько лет подряд, вызывает накопление вредных организмов и приводит к истощению почвенного плодородия. Возьмите, к примеру, подсолнечник, который в степных зонах «король полей». Биологизированное земледелие призвано помочь справиться с этой проблемой через ряд приёмов и технологий, которые активизируют естественные механизмы защиты растений и почв, а также приводят к накоплению органических остатков и повышению почвенного плодородия. Бинарные посевы – элемент биоземледелия, который мы начали изучать подробнее на примере башкирских хозяйств.

В республике выделяют шесть агроклиматических зон, и практически в каждой действует свой лимитирующий фактор. К примеру, для северной лесостепной зоны это короткий период вегетации и низкое плодородие почв; для зауральской степной зоны – низкие запасы продуктивной влаги и незначительное количество осадков в период вегетации. В каждой из этих зон для получения урожая требуются адаптивные технологические решения. Цена на сельхозпродукцию в последнее время невысокая, а стоимость ресурсов – ГСМ, техники, трудовых – растёт. Так что от агротехнологий зависят не только урожайность и состояние почвы, но и рентабельность производства. На наш взгляд, бинарные посевы – научным языком это звучит как «увеличение биологического разнообразия компонентов в агрофитоценозах» – могут помочь хозяйствам решить часть этих задач в свою пользу.

– Расскажите подробнее о том, какие проблемы и каким образом можно преодолеть при помощи бинарных посевов?

– Начнём с того, что бинарный посев – это одновременный высев двух культур. Есть ещё смешанные посевы – там соседствуют несколько культур, это более сложные системы. Бинарный посев – это взаимный союз двух культур, при котором они оказывают поддержку друг другу. На сегодняшний день известно более 20 вариаций таких посевов. В наших исследованиях мы сочетали бобовый компонент (вику, горох) и зерновой или масличный (подсолнечник). Подробно описали четыре варианта, хотя их было больше. Суть везде примерно одинаковая.

Бобовый компонент за счёт клубеньковых бактерий обеспечивает азотное питание. Не усвоенный растениями азот в виде аммиака снижает заселённость посева вредителями. Стержневая корневая система культуры подтягивает влагу.

Второй компонент – пшеница, ячмень, рожь и другие – обеспечивает опору бобовой культуре, поднимает её наверх, что улучшает фотосинтез. Также мы наблюдали снижение количества вредителей на бобовых за счёт зернового партнёра. К примеру: в посеве «ячмень + горох» повреждения у гороха от зерновки и плодожорки практически отсутствовали или были ниже ЭПВ. При этом и у ячменя заселённость трипсами была незначительной.

За счёт снижения инсектицидной нагрузки мы получили экологически чистую основную (зерно) и побочную (солома) продукцию. Здоровые растения сформировали большую биомассу – как надземную, так и подземную. Первая позволила им хорошо конкурировать с сорняками. Пожнивные остатки при разложении вносят вклад в плодородие почвы. Экологический эффект даёт и экономическую выгоду: меньше пестицидов, меньше удобрений. И ещё один прямой экономический эффект: в некоторых вариантах посевов снижается потребность в семенах. Норма высева ячменя у нас составила 150 кг/га, на 100 кг меньше, чем в монопосеве. Горох высевали 50 кг/га вместо 300 кг/га в чистом посеве, при этом урожай с поля не снижается.

Плотные стебли горчицы поддерживают вику и не дают ей полегать, это улучшает уборку и повышает урожайность бобовой культуры

Проверенный вариант: вика плюс…

– Давайте поговорим о тех вариантах совместных посевов, которые вы подробно описали в ваших исследованиях. Какой эффект наблюдали от соседства двух культур?

– В условиях Кигинского района (ООО «Биотех Тугузлы») высевали озимую рожь сорта Марусенька и озимую вику – сорт Львовская (см. табл. 1) по чистому пару. Норма высева: 150 кг/га + 15 кг/га. Семена озимой ржи и вики засыпались в отдельные бункеры и высевались обычным рядовым способом с междурядьем 15 см посевным комплексом «Фиат». Озимая рожь высевалась в сошники, а озимая вика – в лапу.

Биологическая активность почвы в одновидовом посеве озимой ржи бывает невысокой, что приводит к более низкой минерализации питательных веществ, особенно азота. Озимая вика в бинарном посеве нивелирует этот фактор, так как является хорошей азотфиксирующей культурой и обеспечивает при благоприятных условиях азотом не только себя, но и злаковый компонент. Таким образом, мы улучшили почвенное плодородие и стабилизировали агроэкосистему.

В ООО «Биотех Тугузлы» Кигинского района, в ООО «Лентерра» Благоварского района, в СХК «Восход» Калтасинского района, в ИП Глава КФХ «Мусин Р. Х.» Шаранского района мы проводили посевы с горчицей и викой (см. табл. 2).

Вика посевная или яровая широко возделывается на семена, зелёный корм и как медоносная культура. Её крайне сложно вырастить на семена. Основные потери урожая происходят при уборке из-за сильной полегаемости, так что горчицу в первую очередь мы использовали в качестве поддерживающей культуры. При этом в момент созревания семян в стручках листовой аппарат горчицы полностью отмирает, а значит, вика в момент формирования зерна имеет больший доступ к солнечному свету.

Добавив горчицу, мы также обеспечили эффективное и естественное средство борьбы с брухусом, гороховой плодожоркой, долгоносиком, тлёй и другими вредителями. И вика, и горчица – медоносы, в таких посевах лучше размножаются энтомофаги, которые поражают личинки многих вредителей.

Смешанный посев позволил нам снизить норму высева семян вики на 55-70% по сравнению с одновидовым. Полегаемость вики мы снизили до 2-3 баллов против 4,7-5,0 баллов в чистом виде, урожайность зерносмеси повысили на 8,0-40,7%. При послеуборочной подработке семян не возникало трудностей, так как эти культуры легко отделимы.

И ещё несколько слов о горчице: она имеет стержневой корень, который достигает в глубину до 60-80 см, и высокую способность к усвоению питательных веществ. В частности, с помощью корневых выделений она способна извлекать фосфор из малорастворимых форм фосфатов. Также благодаря корневым выделениям и мощной вегетативной массе она прекрасно конкурирует с сорняками. После себя горчица оставляет до 4,3 т/га пожнивных остатков.

Ещё один вид смеси, изученный нами, – озимый рыжик и вика. Причём рыжик – нетрадиционная для Республики Башкортостан культура, мы изучали возможности его возделывания в ООО «Биотех Тугузлы» Кигинского района (см. табл. 3).

Рыжик имеет много достоинств: культура низкозатратна, высокопродуктивна, морозо- и засухоустойчива, может выращиваться в общем севообороте. Рыжик устойчив к болезням и вредителям, практически не нуждается в обработке пестицидами. В отличие от подсолнечника, рыжик не истощает земли. В отличие от рапса, долго не осыпается в поле. Рыжик – продукт, по сути, безотходный. Можно продавать семена, масло, жмых и шрот. В сочетании с викой взаимодействие двух культур проходило примерно по схеме вики и горчицы.

Также мы пристально наблюдали за симбиозом подсолнечника и вики (см. табл.4). Подсолнечник – основная масличная культура в Республике Башкортостан. В погоне за высокой прибылью многие сельхозпроизводители чрезмерно насыщают подсолнечником севообороты и стремятся расширить посевные площади, что в конечном итоге негативно сказывается на плодородии почвы. Считаем, что введение в севообороты с подсолнечником бобовых трав, в частности вики посевной, позволит кардинально изменить сложившуюся ситуацию.

Помимо работы с плодородием почв в бинарном посеве вики и подсолнечника, стало возможным однократное применение почвенных гербицидов. В дальнейшем создаются хорошие условия для контроля над сорняками в течение всей вегетации подсолнечника – вплоть до уборки. Дополнительный плюс – условия для охлаждения почвы в междурядьях. При разности температур образуется конденсат, который используется растениями подсолнечника.

В условиях Туймазинского района на базе КФХ «Уязы» мы провели сравнительные исследования урожайности бинарных посевов подсолнечника Варяг (5 кг/га) с викой (5 кг/га) без удобрений и однокомпонентного посева подсолнечника с NPK в расчёте 150 кг д. в. Урожайность бинарного посева подсолнечника с викой составила 25 ц/га. Урожайность чистого посева с применением NPK – 20 ц/га (подробную информацию по урожайности культур в бинарных и одновидовых посевах см. в табл. 5).

Рыжик и вика, бинарный посев. Особенности возделывания рыжика в республике только изучают

– Почему такая значимая прибавка в урожайности на подсолнечнике в бинарном посеве с викой?

– Подсолнечник – культура перекрёстно опыляемая, а вика – медоносная. Дополнительное привлечение опылителей ведёт к повышению урожая. Яровая вика зацветает примерно на одну-две недели раньше подсолнечника, привлекая пчёл, которые сначала опыляют её, а потом и подсолнечник. Это первый вклад в урожайность.

Кроме того, вика формирует азотфиксирующие клубеньки, и за счёт этого питание подсолнечника идёт в течение всей вегетации. Корневая система вики максимально развивается в фазу цветения подсолнечника. В это время бобовая культура переводит соединения калия, фосфора, бора в почве в подвижные формы, легко усвояемые подсолнечником. Это вызывает дополнительное выделение нектара у подсолнечника и привлекает опылителей.

Также мы наблюдали значимый рост урожайности в бинарных посевах озимой ржи с озимой викой и ярового ячменя с яровым горохом. Формирование высокого урожая ржи достигается за счёт снижения стрессов, которое обеспечивает озимая вика. В осенне-зимний период она создаёт микроклимат (способствует снегозадержанию, снижает заселённость вредителями и распространённость болезней), что облегчает перезимовку растений. В весенне-летний период вика обеспечивает питанием и растения ржи, угнетает сорняки. Примерно такая же картина в бинарном посеве «яровой ячмень + яровой горох».

Опыт, полезный всем

– Урожайность всё же не единственная и не самая главная цель бинарных посевов?

– Бинарные посевы в большей степени, чем одновидовые, улучшают структуру почвы, так как образуют большие объёмы корневой системы. Это снижает вероятность переуплотнения почвы. В двух- и многокомпонентных посевах происходит увеличение биологического разнообразия микроорганизмов, следовательно, улучшаются биологические свойства почвы.

При бинарных посевах отмечается улучшение водного режима почв. Это происходит за счёт расположения корней в разных почвенных горизонтах и несовпадения по времени периодов максимальной транспирации (движения воды по органам растения) у культур в посевах. Все указанные свойства бинарных посевов в итоге приводят к повышению урожайности. Это может быть урожайность как культур в бинарных посевах, так и последующих культур в севообороте.

Подсолнечник тоже демонстрирует рост продуктивности в соседстве с викой

– Второй компонент смеси у вас всегда озимая вика, почему?

– Эта бобовая культура обладает высокой биологической пластичностью и хорошо совместима со многими растениями, не обладает отрицательной аллелопатией, то есть её корневые выделения не угнетают другие культуры. По своим биологическим и хозяйственным свойствам озимая вика является лучшим и, по сути, единственным компонентом для смешанных посевов с озимыми колосовыми. Посевы яровых культур с бобовым компонентом, в частности с викой, также являются более продуктивными и экономически выгодными, в том числе за счёт её азотфиксирующей способности. К тому же вика пригодна для заготовки сена, сенажа, силоса.

– Значит ли это, что мы можем собрать урожай с двух культур?

– Получается, в большинстве случаев у нас из двух культур одна основная, но иногда можно убрать двойной урожай, как в случае с горчицей и викой. Также в пример можно привести такие смеси, как «рожь + вика», «рыжик + вика», «ячмень + горох». Как правило, во время уборки руководитель хозяйства ориентируется на рынок сбыта, на цену реализации. Выбор в пользу той или иной культуры осуществляется регулировкой сроков уборки культур в смешанных посевах.

– Насколько сложен бинарный посев в технологическом плане? Нужны ли специальные сеялки или жатки?

– В технологическом плане никаких сложностей нет. Как правило, в большинстве предприятий посев осуществляется современными посевными комплексами, которые одномоментно могут высевать две культуры. Обычным зерновым сеялкам эта задача тоже доступна.

Уборка бинарных посевов проводится раздельным способом (двухфазная) для равномерного созревания двух культур. При очистке семян первый прогон выделяет крупносеменную культуру, а при втором проходе – мелкосеменную. К примеру, при подработке ячменно-гороховой смеси из вороха выделяем вначале горох с верхних решёт ОВС. Ячмень при этом идёт в отход, который очищают на второй ОВС, или после замены решёт прогоняют второй раз.

В бинарном посеве с викой озимая рожь демонстрирует высокую урожайность

– Радик, вы доказали эффективность и целесообразность применения бинарных посевов в условиях Башкортостана. В каких регионах РФ, на ваш взгляд, можно и нужно повторить эти опыты?

– Многовидовые посевы в истории земледелия используются очень давно, и сейчас достаточно много их сторонников. Более широкое распространение и интерес в мире пока представляют смешанные посевы для кормовых целей. Встречаются опыты возделывания кукурузы и донника, сорго и донника, кукурузы и мальвы, а также смеси «кострец безостый + свербига восточная», «кострец безостый + козлятник восточный». В Таджикистане, например, есть опыты совместного возделывания топинамбура, кукурузы, подсолнечника.

Считаю, что нет никаких ограничений для возделывания смешанных посевов в нашей стране. По регионам могут отличаться лишь компоненты. В Брянской области проводили опыты по смешанным посевам сахарного сорго с кукурузой, соей, пелюшкой, люпином, кормовыми бобами. Пришли к выводу, что сахарное сорго с зернобобовыми культурами являются реальным резервом получения полноценного по питательности корма.

В Самарской области высевали чумизу и сою, могар и сою, при этом значительно повысили кормовую ценность укосной массы.

В Пермском крае смешивали пшеницу и горох и пришли к выводу, что продуктивность горохо-пшеничных смесей возрастает с увеличением доли бобового компонента с 25 до 75% в их составе. Подобные опыты на кормовых культурах осуществляли в Саратовской области, в Ставропольском крае, в Бурятии, в Татарстане.

Поволжские учёные анализировали бинарные посевы пшеницы с горохом и пшеницы с викой. Установили, что численность аммонифицирующей (которая перерабатывает азот в доступные растениям соединения) микрофлоры в почве в посевах пшеницы и вики возрастает в 1,7 раза, пшеницы и гороха – в 2,1 раза. Численность целлюлозоразрушающих (а разложение целлюлозы – один из главных показателей биологической активности почвы) микроорганизмов в почве в посевах пшеницы и вики в 1,4, а пшеницы и гороха в 1,6 раза выше, чем в одновидовых посевах пшеницы.

В Волгоградской области путём весеннего подсева горчицы и рыжика решали проблему ремонта озимой пшеницы. Так, учёные снижали засорённость полей, повышали качество зерна пшеницы. Уборку при этом вели прямым комбайнированием и в дальнейшем на току разделяли урожай, получая и зерно пшеницы, и маслосемена горчицы или рыжика.

Резюмируя сказанное, отмечу, что изучение различных аспектов ценности бинарных посевов продолжается, но в том, что этот приём приносит массу положительных результатов, уже никто не сомневается.

***

Радик Разилевич Гайфуллин родился 25 мая 1969 года в г. Салават Республики Башкортостан. В 1988 году с отличием окончил Стерлитамакский совхоз-техникум. По окончании учёбы работал в Башкирском научно-исследовательском институте сельского хозяйства в должности агронома отдела земледелия. В 1996 году с отличием окончил Башкирский государственный аграрный университет по специальности «учёный-агроном». В период 1996-2008 гг. – ассистент, доцент, профессор кафедры растениеводства. В 2009-2014 гг. – заведующий кафедрой агрохимии, защиты растений и агроэкологии; с сентября 2014 года – заведующий кафедрой почвоведения, агрохимии и земледелия БашГАУ.

Степень кандидата сельскохозяйственных наук получил в 2000-м году. В 2007-м защитил докторскую диссертацию на тему «Адаптивное размещение и технологические приёмы производства хлебопекарного зерна озимой пшеницы в Республике Башкортостан».

С 2018 г. по настоящее время – заместитель главы Уфимского представительства АО «Щёлково Агрохим».

Таблица 1 – Базовая технология возделывания озимой ржи и вики в смешанных посевах

Таблица 3 – Базовая технология возделывания рыжика и вики в смешанных посевах