Мульчирование
Мульчи́рование (от нем. molsch – мягкий или начинающий разлагаться), размещение на поверхности почвы различных материалов для её защиты и улучшения свойств (т. н. мульчи). Популярный агротехнический приём. Не следует путать с самомульчированием.
Мульчирование полимерными плёнками приподнятых грядок является стандартным приёмом в овощеводстве; также широко распространено в ландшафтном дизайне. Во многих странах материалы на основе полимеров в качестве мульчи успешно применяются и для полевых культур (кукуруза, хлопчатник, сахарный тростник и рис). По существующим оценкам, общемировое потребление мульчирующих синтетических плёнок лежит в диапазоне 2,1–2,5 млн т (2018). В Европе мульчирование плёнками на основе полимеров осуществляется на территории около 428 тыс. га, составляя в среднем 180 кг/га (2018).
В России мульчирование преимущественно применяют при выращивании ягодных и овощных культур, а также в плодовых садах. На сельскохозяйственных землях, где введены сберегающие системы земледелия, применяется мульчирование соломой [их площадь составляет около 5 млн га (менее 3 % от общей площади пахотных земель)].
Наибольшее распространение мульчирование получило в странах с развитыми системами богарного земледелия в засушливых и полузасушливых регионах, где оно позволяет, с одной стороны, повысить эффективность использования осадков, а с другой стороны, уменьшить эрозию почвы при ливнях (Китай, Ближний Восток, север Африки). Кроме того, применение мульчи способствует прогреванию почвы, что позволяет переносить посев на более ранние сроки, используя зимние запасы воды в почве, а также препятствует развитию сорной растительности. Перспективным является применение мульчирования на засолённых почвах, т. к. установлено, что покрытие мульчирующей плёнкой почвы за месяц до посева способствует замедлению накопления солей в корневой зоне. Наряду с системами богарного земледелия, мульчирование распространено в беспахотных, или сберегающих системах земледелия (no-till), где преимущественно применяют солому.
Исторический очерк
Один из наиболее ранних примеров мульчирования относится к 200 г. до н. э., когда в пустыне Негев гравий использовали в качестве мульчирующего материала для создания насыпей высотой 15–25 см, позволяющих эффективно собирать дождевую воду и росу при выращивании винограда или оливковых деревьев. Считается, что именно мульчирование камнями позволило набатейцам (группа арабских племён, проживающая в Набатейском царстве) концентрировать воду с больших территорий и тем самым получать достаточное количество продукции в засушливом климате. До сих пор сохранилось местное арабское название этих конструкций «тулейлат эль-анаб», что значит «виноградные насыпи». Примеры использования каменной мульчи в древности встречаются также на территории Италии (100 до н. э. – 400 н. э., выращивание винограда), Перу (100 до н. э. – 200 н. э., выращивание кукурузы и картофеля), Аргентины (300–700, выращивание кукурузы). Первое упоминание термина «мульча» относится к 1657 г. (согласно словарю Мерриама-Вебстера). С 1740 г. на о. Лансароте (Испания) сельскохозяйственные культуры (кукуруза, чечевица, нут, фасоль, лук, морковь, арбуз, виноград и инжир) выращивают с использованием в качестве мульчи вулканической золы и пепла. В 17–18 вв. начинается активное применение соломы и древесной стружки во Франции при выращивании клубники. В начале 20 в. мульчирование становится важным атрибутом ландшафтного дизайна, для этого применяют натуральную и искусственную (из резиновых шин) мульчу. В 1920-х гг. на Гавайских о-вах при выращивании ананасов для борьбы с сорняками и сохранения влажности почвы широко использовали в качестве мульчирующего материала толь, что привело к значительному сокращению ручного труда и снижению себестоимости производства. В 1938 г. начинается производство полиэтилена в виде листовой плёнки. В 1950-х гг. проводятся научные исследования полимерных плёнок как мульчирующего материала, и с 1960-х гг. они повсеместно начинают использоваться при выращивании овощей.
Типы мульчирующих материалов
Материалы для мульчирования подразделяются на две основные группы: природные (органические и минеральные) и искусственные.
Мульчирование полимерной плёнкой.Природные мульчирующие материалы
Источниками органических природных материалов для мульчирования служат:
сельскохозяйственные отходы (солома, измельчённые листья, остатки сорной растительности, скошенная трава, срезанные сидеральные культуры, созревшие органические компосты и др.);
отходы деревообрабатывающей промышленности (кора, стружка, опилки, мелкие ветки, щепа деревьев, шишки, хвоя сосны, еловый лапник и др.);
остатки переработки растениеводческой продукции (рисовая, кокосовая, кукурузная, гречневая шелуха, жмых маниоки, конопляная и льняная солома после удаления волокон и др.);
отходы животноводства (зрелый навоз, перегной);
торф (торфяная крошка).
К этой группе мульчирующих материалов также относятся листья папоротника и водоросли.
Минеральными природными материалами для мульчирования служат:
Искусственные мульчирующие материалы
К искусственным мульчирующим материалам относятся:
плёнки на основе полимеров (полиэтилен, нетканые материалы на основе полипропилена – спанбонд, агротекстиль и др.);
толь;
битый кирпич;
мелкие куски шифера.
При наличии местного источника песка и гравия или доступного по цене бетона в ряде случаев проводят песчано-гравийное мульчирование или мульчирование бетоном. С 1990-х гг. ведётся разработка и внедрение новых типов мульчирующих материалов: фото- и биоразлагаемых полимерных плёнок, распыляемых полимерных плёнок.
Особенности применения мульчирующих материалов
Каждый тип мульчирующего материала обладает определённым набором характеристик. Выбор подходящего мульчирующего материала зависит от доступности, климатических особенностей региона, экономической эффективности и целесообразности для конкретной культуры. Наиболее распространённые мульчирующие материалы – плёнки на основе полимеров и солома зерновых.
При мульчировании плёнками на основе полимеров выровненную поверхность почвы покрывают, как правило, практически полностью, оставляя незамульчированными только участки непосредственного роста растений (например, при выращивании клубники). При возделывании сельскохозяйственных культур на профилированной поверхности почвы (гребне-бороздковый посев в засушливых и полузасушливых районах) используется мульчирование либо гребней, либо бороздок, либо и гребней, и бороздок (например, при выращивании кукурузы семена высевают в борозды, мульчированные плёнкой с проделанными отверстиями для появляющихся всходов). При выращивании пшеницы полимерную плёнку укладывают на гряды, на которых далее проводят посев. При выращивании картофеля мульчируют гребни, а картофель сажают в борозды. Мульчирующая плёнка направляет дождевую воду в борозды и сводит к минимуму поверхностный сток, повышая эффективность использования воды. Этот способ мульчирования широко распространён в Китае (в районе Лёссового плато). Аналогичный эффект достигается в случае, когда плёнкой мульчируют и гряды, и борозды.
При использовании в качестве мульчирующего материала соломы её предварительно измельчают и равномерно распределяют по поверхности почвы до или после посева (посадки) культуры, в зависимости от выбранной технологии. Чтобы избежать загнивания, мульчирование производят поэтапно: сначала создают слой соломы толщиной 2–3 см, потом высоту слоя увеличивают до 5–6 см и более. Дозы внесения и создаваемая толщина слоя соломы зависят от гранулометрического состава почвы и варьируются от 2 до 15 т/га и от 2–3 см до 6–10 см на суглинках и лёгких почвах соответственно. В ряде случаев перспективным является создание систем двойного мульчирования, в которых поверх мульчирующего слоя соломы укладывают слой плёнки на основе полимера. Такая система была разработана для смешанных посевов пшеницы и кукурузы на северо-западе Китая.
Для гравийно-песчаного мульчирования на поверхность почвы наносят песчано-гравийную смесь сплошным слоем высотой 10–15 см, и семена высевают либо непосредственно в мульчу, либо в создаваемые в мульче борозды. Гравийно-песчаное мульчирование используют преимущественно в засушливых областях Китая для выращивания бахчевых культур или при производстве ценных лекарственных растений. Создание таких полей трудоёмко, а продуктивность поля с гравийно-песчаным мульчированием может сохраняться не более 8–12 лет, поскольку питательные вещества почвы и органическое вещество под мульчей быстро истощаются, а внесение удобрений без смешивания гравия с верхним слоем почвы затруднено. Иногда вместо песчано-гравийной смеси используют смесь бетона с мелким песком в соотношении 30:70.
Преимущества мульчирования
Мульчирование влияет на почвенный микроклимат – уменьшает непродуктивное испарение воды с поверхности почвы, что приводит к увеличению эффективности потребления воды растениями. Несмотря на то что такое влияние на почвенные свойства наблюдается при применении всех типов мульчи, конкретные величины изменения могут варьироваться (например, использование чёрной полиэтиленовой плёнки приводит к снижению скорости испарения на 81 %, а пшеничной соломы – на 34 %). Кроме того, мульчирование природными материалами уменьшает поверхностный сток воды во время и после осадков. Удерживание воды в почве при мульчировании снижает количество воды, требуемой для орошения, на 10–70 %. В зависимости от мульчирующего материала, мульчирование повышает эффективность использования воды растениями на 20–60 %.
Влияние мульчи на тепловой режим почвы варьируется в зависимости от способности мульчирующих материалов отражать и передавать солнечную энергию. В большинстве случаев мульчирование приводит к снижению температуры почвы летом и повышению зимой. Например, мульча из пшеничной соломы повышает температуру почвы зимой на 2–3 °C; мульча на основе отходов тапиоки повышает температуру почвы на глубине 10 см на 2 °C зимой и снижает на 4 °C летом. Уменьшение перепадов температуры в верхнем слое почвы способствует более интенсивному росту корневой системы растений. Различная отражающая способность светлых и тёмных укрывных материалов позволяет эффективно использовать их в различные вегетационные периоды года и в различных климатических зонах с учётом конкретных возделываемых культур.
К преимуществам мульчирования также относят:
снижение эрозионных процессов;
препятствование образованию корки на поверхности почвы, которая мешает прорастанию семян и впоследствии поступлению кислорода к корням растений;
предохранение почвенной структуры от разрушения;
снижение накопления растворимых солей в корневой зоне;
обогащение почвы полезными веществами, микроэлементами;
предотвращение появления всходов сорной растительности;
создание благоприятных условий для почвенного микробиома;
подавление развития некоторых болезней.
Негативные последствия мульчирования
Негативные последствия применения искусственных мульчирующих материалов на основе полимеров связаны:
с необходимостью использовать для укладки дорогостоящее специализированное оборудование или ручной труд;
большими трудозатратами на удаление мульчирующих плёнок;
проблемой утилизации мульчирующих плёнок;
загрязнением почвы частицами мульчирующих плёнок (в почве может оставаться до 105 кг/га мульчирующего материала);
увеличением выбросов парниковых газов;
снижением содержания органического вещества в почве;
усложнением внесения удобрений.
Применение природных мульчирующих материалов, в свою очередь, может вызывать следующие негативные последствия:
увеличение засорённости посевов, т. к. некоторые виды мульчи (солома, сено и трава) могут содержать семена сорных растений;
подкисление почвы при использовании таких мульчирующих материалов, как древесная щепа, кора, опилки;
переувлажнение почвы при завышенной дозе природной органической мульчи, что может привести к образованию анаэробных условий, гниению корней и развитию заболеваний;
снижение доступного для растений азота в почве вследствие использования его почвенными микроорганизмами для разложения соломы, характеризующейся высоким отношением углерода к азоту.