Использование нетоварной части урожая для повышения плодородия почвы
Развитие почвы как естественно-исторического тела представляет сумму процессов синтеза и разрушения органического вещества. Органическое вещество обеспечивает непрерывность проявления всех звеньев круговорота веществ и энергии в агроландшафтах и в основе этого лежит круговорот углерода – главного элемента всего органического в природе. Земледельческое использование почв существенно повышает значение этой объективной закономерности в эволюции почвообразования и формировании плодородия и ставит ее на качественно новый уровень. В современном земледелии с жесткими экологическими ограничениями требования к плодородию почвы настолько велики, что органическое вещество почвы и его главная составная часть гумус выступает как важнейшая основа биотехнологической сущности адаптивно-ландшафтного земледелия.
Сегодня энергетика гумообразования практически во всем Черноземье поддерживается биомассой корневых систем растений и пожнивными остатками. Отсутствие резервной органики для гумусообразования влечет за собой дегумификацию почв, ухудшение их агрофизических и биологических свойств.
В этой связи для предотвращения деградационных процессов, поддержания биоценотического потенциала почвы необходимо в максимальной степени использовать нетоварную часть урожая (солома, ботва сахарной свеклы, стебли кукурузы, подсолнечника, полова и др.), которая является существенным источником негумифицированного органического вещества и питательных элементов. Это один из видов органических удобрений, которые не требуют специальных затрат на производство, транспортировку и внесение, воспроизводятся ежегодно при выращивании основной продукции, являясь быстро возобновляемым и практически неисчерпаемым ресурсом сохранения и воспроизводства плодородия почв.
Как показали исследования ФАНЦ им. В.В. Докучаева, при использовании послеуборочных растительных остатков в почву возвращается 21,5-51,5% азота, 18,5-51,7% фосфора, 16,7-48,1% калия от общего количества в урожае. Так, при урожайности зерновых 4,0-6,0 т/га с соломой в почву может поступать 20-30 кг азота, 10-16 кг фосфора, 40-70 кг калия, 10-14 кг кальция, 4-6 кг магния, 4-8 кг серы и других микроэлементов.
Объём поступления органического вещества в почву, используемую в агропроизводстве, зависит от структуры посевных площадей и видов севооборотов. По мере увеличения в севообороте доли пропашных культур, особенно сахарной свёклы и картофеля, среднегодовое количество поступающих в почву растительных остатков уменьшается, в то время как насыщение чередований зерновыми культурами и многолетними травами повышает эту величину. Поэтому оптимизация структуры севооборотов, правильно подобранный набор культур являются важными факторами в активизации микробиологической трансформации негумифицированной биомассы и повышении эффективности использования возобновляемых биоресурсов.
Интенсивность разложения растительных остатков сельскохозяйственных культур зависит от их качественного состава, (отношения углерода к азоту) длительности нахождения в почве, что определяет время их микробиологической трансформации. По скорости их разложения и доступности почвенной биоте растительные остатки подразделяются на быстро-, умеренно-, медленно- и слаборазлагаемые. Самыми распространёнными растительными остатками в современных севооборотах ЦЧЗ является остаточная биомасса зерновых культур, в основном, солома, полова, характеризующиеся повышенным содержанием углерода. В одной тонне соломы зерновых культур содержится около 5 кг азота, 2,5 кг фосфора, 8 кг калия, 35-40% углерода в органической форме. Солома содержит углерода в 3,5-4,0 раза больше, чем подстилочный навоз, поэтому наряду с другими видами остаточной биомассы она имеет большое значение в регулировании баланса органического вещества почв, пополнении запасов гумуса и элементов минерального питания. Из каждой тонны соломы, внесённой в почву, образуется 70-150 кг/га гумуса. Для синтеза такого же количества гумуса необходимо уже 5-6 тонн сидеральных культур или ботвы сахарной свеклы. Однако использование в качестве удобрения остаточной биомассы соломы злаковых культур и других растительных остатков, имеющих широкое отношение углерода к азоту, влечет за собой и отрицательные последствия: происходит иммобилизация азота почвенной микрофлорой и снижение его содержания в обрабатываемом слое, возрастают риски повышения токсичности и почвоутомления, что приводит к уменьшению продуктивности агроценозов.
В то же время отмеченные выше отрицательные явления временные – их влияние на последующие культуры существенно снижается, если к моменту посева растительные остатки в достаточной степени разложились, и иммобилизация азота сменяется его мобилизацией. Исследованиями установлено, что за 2,5-4 месяца разлагается до 50% соломы, в течение года -до 80%. Для наиболее полной трансформации (40-50%) высокоуглеродистых растительных остатков необходимо, чтобы срок их заделки и нахождения в почве составлял не менее 6-8 месяцев. В этом случае уже в первый год последующими культурами севооборота используется 15-20% азота, 20-30% фосфора, 25-40% калия, содержащихся в растительных остатках предшественника. Поэтому влияние остаточной биомассы на плодородие почвы и продуктивность возделываемых культур во многом зависит от сроков её заделки в почву. Изучение влияния сроков запашки растительных остатков и сроков внесения антидепрессирующей дозы азотных удобрений (N10 кг д.в. на тонну соломы) показало, что наилучшие водно-физические свойства почвы и наиболее благоприятные условия для почвенной биоты складываются при заделке в почву высокоуглеродистых остатков в ранние сроки с 15 августа по 15 сентября, низкоуглеродистых — в более позднее время с 10 сентября по 10 октября. Запашка биомассы в более поздние сроки приводит к снижению интенсивности микробиологических процессов в течение вегетационного периода, что в конечном итоге приводит к снижению продуктивности возделываемых культур на 13-29%.
Виктор Турусов, зав. лабораторией эколого-ландшафтных севооборотов ФГБНУ Воронежский «ФАНЦ им. В.В. Докучаева», д.с.-х.н., академик РАН
