В 2014 р. група науковців Університету шт. Міннесота ставили польовий дослід. «Ми насипали шарами поперемінно пісок та глину і прогнали по поверхні дисковий культиватор», — розповідає одна з дослідниць, Джоді ДеЙонг-Х’юз. Культиватор здійняв хмару пилу. «Ми бачили, як грунт переміщується на відстані 2,5–3 м перед культиватором. Я знала, що дисковий культиватор переміщує грунт, але не думала, що на такій великій відстані», — розповідає Джоді ДеЙонг-Х’юз. Переміщення грунту наростає з кожним проходом ґрунтообробного агрегату з року в рік. Відтак ерозія внаслідок оранки набуває серйозних обсягів на схилах пагорбів, утворених останнім зледенінням, які займають чималі площі в Міннесоті.
«З часом значні обсяги грунту внаслідок ерозії переміщуються з вершин пагорбів вниз по схилах», — зазначає ґрунтознавець Університету Манітоби Девід Лобб. Його дослідження ерозії на південному сході провінції Онтаріо показали, що 70% загального обсягу втрати грунтів спричинені ерозією внаслідок оранки. «В процесі ерозії грунт спочатку переміщується внаслідок оранки, а потім здувається вітром або змивається водою», — говорить Д. Лобб.
Ерозія від оранки відчувається навіть на пласкому як стіл дні долині Ред-Рівер, що протікає в Міннесоті та Північій Дакоті. «Навіть на так званих рівнинах внаслідок оранки заповняються грунтом пониження в полі. На супутникових знімках видно діагональні підвищення, з яких грунт виноситься внаслідок оранки», — говорить Д. Лобб.
Втрати грунту від ерозії внаслідок оранки можуть бути вражаючими. В 2003 р. дослідження показали, що ерозія внаслідок оранки призводить до втрати 67,5 т/га грунту, що приблизно в 5,5 разів перевищує природну ерозію (12,5 т/га). Ерозія внаслідок оранки може спричинити вітрову і водну ерозію.
«Грунт, зрушений з місця оранкою, потім стає здобиччю вітру або води», — говорить Девід Вайт, який в 2009–13 роках очолював федеральну службу охорони природних ресурсів.
Це спостерігалося й під час досліджень на замовлення федерального міністерства сільського господарства. «Коли на ділянках поля, помережаних рівчаками, з’являється вода, ерозія зростає ще на 22,5 т/га — до 90 т/га. Ми тут збираємо пшениці трохи більше 3 т/га. Фермери вирощують рослини скоріше в підстилаючій породі, ніж у грунті. В цій місцевості, що потерпає від ерозії, у грунтах знижений вміст фосфору, калію і органічної речовини», — розповідає Джоді ДеЙонг-Х’юз. І додає: в низовинах збирають усі 6 т/га пшениці.
Втім, не завжди в низинах збирають вищі врожаї. «На типовому схилі внаслідок ерозії від оранки часточки грунту з поверхні можуть переміститися на метрову глибину. Урожаю від цього часто ніякої користі», — говорить Девід Лобб.
Міні-тілл — не панацея
На цих еродованих землях мінімальний обробіток грунту пропонується як панацея. Однак деякі знаряддя мінімального обробітку, навпаки, погіршують ерозію. «Чизелювання на високій швидкості може переміщувати більше грунту, ніж оранка з оборотом пласта. Це можна порівняти з проходом грейдера по полю», — говорить Девід Лобб.
Ноу-тілл дає кращі результати. Однак не чекайте й від цієї технології чудес на сильно еродованих грунтах.
«Просто припинивши оранку, ситуації не зміниш. Це просто зупиняє подальше погіршення ситуації», — переконаний Д. Лобб.
Адже ноу-тілл — це теж виорювання принаймні насіннєвого ложа в грунті. Вчений пояснює, що сошники та інші знаряддя ноу-тілл залишають принаймні 50% поверхні грунту відкритою, а, отже, вразливою для вітрової й водної ерозії. «Сіючи на велику глибину навіть за технологією ноу-тілл, ми так само зміщуємо верхній шар грунту», — сказав Девід Лобб. У зв’язку з цим він пригадав, як перші ентузіасти «ноу-тілл» у Канаді були неприємно здивовані тим, що всупереч очікуванням урожайність у них не підвищилася.
«Підвищувати врожайність на еродованих вершинах пагорбів — це відновлювати грунт. На цих територіях відсутні біологічні ресурси, щоб відновити грунт шляхом підвищення вмісту органічної речовини. Верхній шар грунту був повністю змитий», — розповів Д. Лобб.
Грунт можна не лише зберегти, а й відновити
Що ж робити? Вихід є. Наступні кроки допоможуть мінімізувати ерозію від обробітку грунту. А використовуючи інструменти на кшталт покривних культур, фермери можуть почати процес відновлення еродованих грунтів.
Вивчайте карти врожайності. Вони можуть точно визначити місця, де відбувається ерозія внаслідок оранки. Це там, де врожайність понижена з року в рік.
Пригальмуйте. Обробка грунту й сівба на високих швидкостях прискорюють польові роботи, але вони провокують ерозію грунту. «Обробка схилів на швидкості 16–24 км/год знищує ландшафт», — говорить Девід Лобб.
Обробляйте поля на рівномірній швидкості. «Якщо швидкості під час роботи в полі сильно змінюються, наслідком стають втрати грунту», — пояснює Д. Лобб. На схилі це легше сказати, ніж зробити.
«Спускаючись зі схилу, ви завжди переміщуєте більше грунту», — продовжує вчений, зазначаючи, що потужність ґрунтообробних знарядь зазвичай вимірюється на рівній місцевості. Однак тут на допомогу приходять високі технології. GPS дає змогу зафіксувати всі зімни швидкості руху, а, отже, допомогти фермерам дотримуватися рівномірної швидкості роботи.
Змінюйте глибину обробки грунту. В цьому допоможе технологія обробки грунту TruSet, розроблена John Deere. Вона використовує інформацію з поля і з карт урожайності, щоб автоматично обирати оптимальну глибину обробки грунту. Ця система забезпечує менш інтенсивний обробіток на схилах і глибший — на важчих грунтах або там, де більше пожнивних залишків. За цією технологією працює 8 видів ґрунтообробних машин John Deere.
Переміщуйте пожнивні рештки, а не грунт. Хоча технологія ноу-тілл не може відновити грунт, вона може його зберегти. «Зверніть особливу увагу на агрегати для очистки рядів. Вони мають переміщувати пожнивні рештки, а не грунт. Великі обсяги ерозії спричинені неправильно відрегульованими агрегатами для очистки рядків», — говорить фермер зі шт. Айова Стів Бергер.
Відновлюйте грунт. «Після того, як ви припинили руйнувати грунт оранкою, впровадьте покривні культури, щоб збільшити вміст органічної речовини», — говорить Стів Бергер, який почав застосовувати ноу-тілл і покривні культури ще в 70-х. «З ноу-тілл і покривними культурами я маю повністю нове середовище всередині шару грунту», — розповідає фермер. Це дало поштовх до швидкого розвитку гіфів грибної мікоризи в грунті й на корінні рослин, яка продукує липку речовину під назвою гломалін. Високий вміст гломаліну допомагає стабілізувати структуру грунту. «Це допомагає грунту працювати на вирощування культур», — додав С. Бергер.
Результати рекультивації
В Китаї здавна навчилися управляти ерозією грунту, що виникала внаслідок його обробки: землю відрами носили з низин на височини. Через століття американські фермери роблять теж щось подібне — механічно переміщують грунт на вершини. Відновлення грунту включає переміщення землі дорожніми скреперами з підніж схилів на їх вершини. «Зазвичай скрепер, якого тягне трактор, виконує роботу за $5–10 тис.», — говорить Девід Лобб.
Для ферми «Янгфілд Фармз» в південному Онтаріо ерозія грунту на схилах стала тяжким ударом. Урожайність на еродованих схилах була вдвічі нижча, ніж у середньому на полях. За допомогою скрепера, причепленого до трактора, вони нагорнули на схили 5–7,5-сантиметровий поверхневий шар грунту з підніж пагорбів. Це підвищило врожайність до 60% від середньої, а після 4 років вирощування пшениці, кукурудзи й сої — до 90% від середньої.
«Ми так вражені тим, що це працює, що плануємо застосовувати цей метод скрізь, де будемо купувати нові ферми», — говорить один із співвласників «Янгфілд Фармз».
Нагортання грунту тут здійснювали зазвичай на початку серпня, після збирання пшениці. «В цей час зазвичай порівняно сухо, і тоді ці роботи менше ущільнюють грунт», — пояснили власники ферми.
Однак існують і ризики. Рясні дощі можуть змити грунт назад, вниз по схилу. Знижується цей ризик завдяки покривним культурам, роль яких виконують падалиця пшениці, дайкон або горох польовий.
Польові дослідження на 4 полях, де здійснювалося відновлення грунту, порівняно з контрольними ділянками показало, що нагортання на еродовані схили 10-сантиметрового шару землі з підніж дало наступні результати:
прискорення сходів;
вища на 60% густота сходів;
зростання врожайності принаймні на 31% у перший рік і до 64% в наступний.
Загалом зростання врожайності становило від 10 до 133% залежно від поля.
Ще одним ризиком є зниження врожайності на тих ділянках, звідки грунт переміщувався на схили в процесі рекультивації. Однак на практиці це було зафіксовано лише на одній з 3 ділянок. А в середньому врожайність навіть зросла.
«Це одна з найбільш економічно ефективних практик відновлення грунту, які ми мали», — підсумував Девід Лобб.
