Коли ми приїхали на дослідні поля Університету штату Оклахома, пшеницю там уже зібрали.
– Вибачайте, ми не дочекалися вас і минулого тижня прибрали врожай, – пожартував Браян Арнал.
Перед нами залишилася стерня. На перший погляд звичайне поле, яких навколо тисячі. Але озиму пшеницю тут вирощують на одному місці без сівозміни з 1892 року.
Це дослідні ділянки Magruder Plots. Один із найстаріших у світі дослідів, у якому пшеницю беззмінно вирощують уже 134 роки.
Спочатку дослідники хотіли зрозуміти, що відбуватиметься з урожаєм і ґрунтом, якщо рік за роком вирощувати пшеницю на розораній прерії без додаткового живлення.
Різні варіанти удобрення з’явилися пізніше. Частину поля почали удобрювати гноєм, залишивши поруч контрольну ділянку без жодних добрив. З розвитком промислового виробництва добрив у досліді з’явилися окремі варіанти з мінеральним живленням, а згодом і з вапнуванням.
Пшениця без добрив
Ми почали з ділянки, яка понад століття не отримувала жодних добрив.
Пшениця тут усе ще росте і дає близько однієї тонни зерна з гектара. Проте запаси, успадковані від прерії, значною мірою вже використані. За даними університету, вміст органічної речовини у верхньому шарі знизився приблизно з 4% на початку досліду до близько 1%.
Але сталося дещо цікаве.
Саме на цій ділянці дослідники виявили азотфіксувальні мікроорганізми, яких майже не було у варіантах із гноєм та NPK. Там, де азот не надходив ззовні, біологія ґрунту почала пристосовуватися до його нестачі.
Звичайно, це не означає, що ґрунт навчився повністю забезпечувати пшеницю азотом. Урожайність показує межу такого пристосування. Але ґрунт не залишився пасивним. За десятиліття в ньому сформувалося інше біологічне середовище.
Гній та мінеральне живлення
На ділянці з гноєм органічної речовини більше, вища врожайність і різноманітніша ґрунтова біологія.
Однак збільшувати кількість гною без обмежень тут не можуть. Норму розраховують за потребою в азоті, але разом із гноєм у ґрунт надходить і фосфор. Коли його вміст наближається до встановленої екологічної межі, внесення доводиться зменшувати.
На сусідніх ділянках застосовують мінеральні NPK-добрива. В одному варіанті використовують лише NPK, в іншому додають вапно, коли кислотність опускається нижче допустимого рівня.
Різниця між ними добре показує один із наслідків тривалого мінерального живлення. На ділянці, де багато років вносили NPK без вапнування, рН верхнього шару знизився приблизно до 4,5. Там, де кислотність контролювали вапном, ґрунт залишився у значно кращому стані.
Тобто має значення не лише те, які добрива ми використовуємо. Важливо й те, як довго ми їх застосовуємо та які зміни при цьому контролюємо.
Несподіваний результат
Найбільше мене здивувала розповідь Браяна про органічну речовину.
На варіанті з повним мінеральним живленням вона зростала швидше, ніж на ділянці з гноєм. На перший погляд це суперечить звичній логіці: органічне добриво мало б швидше збільшувати вміст органічної речовини.
Браян пояснив це врожайністю. Мінеральне живлення забезпечувало рослини елементами більш передбачувано, пшениця формувала більше біомаси, а отже, після збирання у ґрунт поверталося більше рослинних решток.
Це не означає, що мінеральні добрива кращі за органічні. Гній, наприклад, сприяв формуванню різноманітнішої біології. На ділянці з мінеральним живленням склад мікроорганізмів був іншим, більш пристосованим саме до пшениці.
У цьому досліді взагалі немає простого переможця. Він показує, що джерело живлення запускає цілий ланцюг змін: впливає на врожай, кількість рослинних решток, органічну речовину, кислотність і склад ґрунтової біології.
Важливий контекст
На ділянках Magruder Plots пшеницю вирощують у монокультурі з традиційним обробітком ґрунту, а солому заробляють у верхній шар.
Тому результати цього досліду не варто автоматично переносити на No-till, різноманітну сівозміну чи систему з покривними культурами. Тут упродовж десятиліть змінювали передусім систему живлення, намагаючись залишати решту умов незмінними.
Водночас поруч університет веде інші довготривалі досліди: з No-till, різними сівозмінами та на ґрунтах із різним початковим вмістом органічної речовини. Браян пояснив, що дані з цих ділянок також порівнюють між собою, щоб побачити, як на ґрунт впливає вже не лише живлення, а й уся система землеробства.
Але це окремі досліди з іншою історією та умовами. Magruder Plots цінні саме тим, що тут 134 роки зберігають одну логіку: беззмінна пшениця, однаковий обробіток і різні варіанти живлення.
Окремий сезон може підтвердити майже будь-яку нашу думку. Один рік буде вологим, інший посушливим. Змінюються сорти, погода і врожайність. Іноді ми бачимо результат, який нам подобається, і надто швидко називаємо його закономірністю.
На цьому полі ґрунт мав 134 роки, щоб відповісти.
І його відповідь виявилася складнішою, ніж простий вибір між органічними та мінеральними добривами.