Солома как удобрение и источник воспроизводства почвенного плодородия

Загрузка...

Особенности соломы при использовании ее в качестве удобрения

В настоящее время, когда транспортировка навоза стала весьма дорогим мероприятием, наиболее приемлемый вариант сохранения плодородия почвы на удаленных полях - запашка соломы возделываемых культур, что наряду со снижением затрат на их возделывание имеет и экологическую значимость. Во-первых, солома без остатка повторно включается в круговорот минерального и органического питания растений для формирования новой биомассы. Во-вторых, равномерно разбросанная по полю, она в жаркое летнее время защищает почву от потерь влаги и уплотнения, и в-третьих, способствует развитию почвенной биоты, повышая активность бактерий, дождевых червей и других живых организмов. Вместе с тем, как показывают результаты опытов в нашей стране и за рубежом, влияние соломы на урожайность культур неоднозначно (Землянов И.Н., 2007).

Регулярное применение соломы в большом количестве в первую очередь способствует увеличению содержания гумуса в почве, урожайности зерновых культур, а также улучшению других важнейших показателей плодородия почв (Башков А. С., Бортник Т. Ю., 2012).

Экспериментально доказано, что в первый год ее внесения в почву проявляется негативное действие соломы: она способствует снижению урожайности культуры, под которую вносится (Колсанов Г.В., 2000). Снижение урожайности при этом связано с химическим составом соломы.

Химический состав соломы зависит, прежде всего, от вида культуры и варьирует в определенных пределах в зависимости от почвенно-климатических условий. Солома зерновых культур состоит в основном из трех групп органических соединений: целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Помимо основных групп органических соединений в соломе содержится небольшое количество белка, воска, сахаров, солей и нерастворимой золы. При содержании сухого вещества 86 %, в ней содержится в среднем 0,5 % азота, 0,25 % фосфора, 0,8 % калия, углерода в форме различных органических соединений 35-40 %, а также имеются сера, кальций, магний, молибден, цинк и другие элементы (Минеев В.Г. и др., 1993; Корчагин В.А., 2002).

На химический состав соломы оказывают влияние плодородие почвы, погодные условия и уровень применения удобрений. Использование возрастающих доз минеральных удобрений в большей степени увеличивает содержание калия и азота, и в меньшей - фосфора (Юскин А.А., Макарова В.И., 2009). Так, по средним многолетним данным полевого опыта Башкова А.С. (с 1980 по 2000 гг.), в варианте с совместным внесением 10 т/га навоза, N80Р80 К60 на фоне известкования, обеспечило увеличение в составе соломы озимой ржи N на 0,08, Р2О5 - 0,06, К2О - 0,50 %, а для ячменя - N - 0,18, Р2О5 - 0,09, К2О - 0,83 % а.с.в. по сравнению с вариантом без удобрений.

С одной тонной соломы зерновых культур в почву поступает 810 кг органического вещества, 5-14 кг - азота, 0,7-2,4 кг - фосфора, 10-17 кг калия, 3-12 кг - кальция и 0,8-3,0 кг магния (Колсанов Г.В., 2006).

Регионы лесостепи являются переходными между степными и нечерноземными не только по почвенно-климатическим условиям, но и по набору возделываемых культур. Здесь высокое содержание азота в соломе зернобобовых и бобовых культур или в гречишной может снизить проблему азотного питания последующих, удобряемых соломой агрокультур. Периодические же засухи, особенно на черноземах, на первое место могут вывести значение соломы в качестве мульчирующего покрытия, снижающего иссушение почвы. Следовательно, в лесостепи лимитирующим урожайность фактором выступает не питательный режим почвы, а недостаток влаги. В таком случае применение соломы в качестве поверхностного покрытия почв - мульчи - снижает интенсивность влагоиспарения, предохраняет почву от избыточного перегрева и в тоже время как источник органического вещества поддерживает гумусный баланс почв. Указанные положительные стороны соломы позволяют в степных регионах получать более высокие урожаи агрокультур почвы (Колсанов Г.В., Куликова А.Х., Хвостов И.В., Землянов И.Н., 2010).

Первые исследования по использованию соломы в качестве удобрения были проведены русскими агрономами, но полученные результаты оказались противоречивыми, т.к. были недостаточны знания о микробиологической активности почв. Как теперь установлено, на процесс минерализации растительных остатков и, в частности соломы, существенное влияние оказывает соотношение С:N в исходном материале. При соотношении С:N больше, чем 25:1 наблюдается процесс иммобилизации азота, и часть его закрепляется микроорганизмами, что приводит к снижению урожайности (Комаревцева Л.Г., 2008).

Некоторые авторы (Алиев Ш.А. и Шакиров В.З., 2000) рекомендуют запахивать в почву измельченную солому. При использовании соломы на удобрение скорость ее разложения зависит от степени измельчения. Чем мельче резка соломы, чем больше она измята и расплющена, тем скорее происходит ее разложение и минерализация.

Исследователями установлено, что лучший водный режим и более высокая микробиологическая активность почвы наблюдается на вариантах с мульчированием почвы соломой, что способствует лучшему обеспечению сельскохозяйственных культур основными элементами минерального питания, особенно азотом. В то время как сжигание соломы приводило к снижению запасов продуктивной влаги в пахотном слое почвы на 2,5 мм по вспашке и на 1,8 мм по поверхностной обработке почвы (Лазарев Б.И., Булгакова Е.А., Скипин В.А., 2008).

Более глубокое изучение по вышеназванной тематике показало, что внесение в почву измельченной соломы озимой пшеницы способствовало повышению запасов доступной влаги в почве, увеличению содержания щелочногидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия, оказывало положительное влияние на численность дождевых червей, микробиологическую активность почвы и урожайность с.-х. культур. Мульчирование почвы соломой, как на фоне вспашки, так и на фоне поверхностной обработки способствовало увеличению запасов продуктивной влаги в пахотном горизонте перед посевом на 7,6 - 6,9 мм соответственно (Ильин А.Н., Васильев О.А., Ильина Т.А., 2015).

Большую роль в процессах трансформации свежего органического вещества играет характер связи между легко- и труднодоступными для микроорганизмов биохимическими компонентами, входящими в состав органических мелиорантов. Например, клетчатка, связанная с лигнином, разлагается значительно медленнее, чем клетчатка, находящаяся в свободном состоянии. Значительно снижается интенсивность разложения органических веществ, если в состав их входят бактерицидные вещества типа танинов, терпенов и смол, токсичных для многих микроорганизмов.

Органическое вещество растительного происхождения, поступая в почву, подвергается интенсивной трансформации под действием почвенной биоты (Лебедева Т.Б., Арефьева М.В., Арефьев А.Н., 2008).

Установлено, что состав и содержание микроорганизмов в различных типах почв существенно отличается. Например, содержание бактерий и актиномицетов, увеличивается с севера на юг, а численность грибов - снижается (Зенова Г.М., Степанов А.Г., Лихачева А.А., Манучарова Н.А., 2002). Более того, в каждой конкретной почве складываются микробные ценозы, имеющие определенную структуру (Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф., 2003). Последнее обусловлено интенсивностью антропогенного использования почвы, количеством выпавших осадков и другими факторами.

Существует мнение, что в результате глобальной химизации в некоторых почвах отдельные виды микроорганизмов находятся на грани исчезновения. Их место занимают нетипичные для почвообразовательных процессов и эффективного взаимодействия с растениями микроорганизмы. Об этом свидетельствует то, что перестали разлагаться запаханные пожнивные остатки, которые могут быть достаточно серьезной помехой для посевных агрегатов. На полях можно встретить неразложившуюся солому прошлого года, позапрошлого и даже третьего года (Харченко А.Г., 2012). Поэтому повышение биогенности почв за счет интродукции полезных микроорганизмов в результате использования микробиологических препаратов является актуальной проблемой. Конкретные условия среды определяют, будут ли привнесенные микробы входить в пул доминирующих или переживающих популяций. Случаи полной гибели интродуцентов отмечаются редко (Коростелёва Л.А., Кощаев А.Г., 2013).

Разложение соломы в почве - сложный процесс превращения веществ под влиянием биотических и абиотических факторов, определяющих характер и природу взаимодействия продуктов трансформации растительных остатков в природных условиях (Тарасов С.А., Шершнева О. М., 2014). Интенсивность его определяется многими условиями: наличием в почве источников питания для микроорганизмов, их численностью, видовым составом и активностью, типом почвы, ее окультуренностью, температурой, влажностью, аэрацией и т.д. (Верниченко, Мишустин, 1980).

Установлено, что наиболее интенсивно солома разлагается в течение первых двух месяцев после заделки в почву, т.е. в осенний период. В холодный период года темпы разложения соломы замедляются, с наступлением более теплого периода - снова возрастают (Обущенко С.В., Гнеденко В.В.,2013).

В почве продукты разложения соломы - ванилиновая, кумаровая и бензойная кислота заметно ингибируют рост растений. Фитотоксичный эффект продуктов разложения соломы проявляется в задержке роста корней, нарушении обмена веществ, хлорозе. Кроме фенольных соединений, образуется ряд органических кислот: муравьиная, уксусная, молочная, масляная, щавелевая, янтарная, валериановая и др., также вредных для развития корневых систем растений. Особенно много вредных соединений накапливается при анаэробном разложении соломы. В аэробных условиях и в почвах с высокой биологической активностью токсичные соединения разлагаются быстрее. В анаэробных условиях токсические вещества сохраняются более длительное время, особенно при невысоких температурах и недостатке азота (Пегова Н.А., 2013).

Минеральные вещества, содержащиеся в соломе, также влияют на ход процессов разложения, поскольку потребность микроорганизмов в минеральных веществах подобна потребности в них высших растений. Как правило, для нормального разложения содержание минеральных веществ в растительных остатках достаточный, а потому они, в отличие от азота, вряд ли могут лимитировать этот процесс (Лазарев В.И., Булгакова Е.А., Скрипин В.А., 2008).

В опыте, проведенном на базе Пензенской ГСХА, исследования показали, что внесение в почву соломы зерновых культур способствовало увеличению содержания легкоразлагаемого органического вещества (ЛОВ). Максимальный прирост СЛОВ (79 % к исходному) был отмечен при заделке соломы в слой 0 - 10 см через 210 дней ее компостирования. В последующие периоды наблюдений происходило снижение количества СЛОВ, и на 728 день его содержание приблизилось к исходному.

Для более полного (40 - 50 %) разложения биомассы соломы нужно, чтобы срок от заделки ее в почву к посеву сельскохозяйственных культур составлял не менее 6 - 8 месяцев. При этом условии уже в первый год культурные растения могут использовать до 15 - 25 % азота, 20 - 30 % фосфора и 25 - 40% калия (Лебедева Т.Б., Арефьева М.В., Арефьев А.И., 2008).

Для того, чтобы существенно уменьшить негативное действие органических остатков и сохранить соломенную мульчу на поверхности поля, некоторые авторы предлагают обработку соломы биологическим препаратом Байкал ЭМ-1. Это созданный по специальной технологии концентрат в виде жидкости, в которой выращено большое количество анабиотических молочнокислых, дрожжевых и других микроорганизмов, обладающий множеством полезных свойств: ускорением роста и созревания растений, преобразованием органических остатков в эффективное удобрение, снижением содержания токсичных веществ. В результате ряда опытов с применением биопрепарата Байкал ЭМ-1 было установлено, что обработка соломы биопрепаратом значительно увеличивает элементы продуктивности, а, следовательно, и урожайность зерновых культур, способствует преобразованию органических остатков в эффективное удобрение, снижает содержание токсичных веществ в почве (Коряковский А.В., 2011).

Кроме того, выявлено преимущество вариантов с применением соломы, обработанной биопрепаратом Байкал ЭМ-1, над неудобренными вариантами по общей выживаемости растений - отношению числа растений, сохранившихся к уборке, к числу высеянных на той же площади семян. Данный показатель также важен, поскольку известно, что уровень урожайности на 50 % зависит от плотности продуктивного стеблестоя (Кроветко К.Л., 2010).

Применение биопрепарата Баркон для инокуляции соломы позволяет регулировать состав и численность микробного комплекса, конструировать почвенные фитомикробные системы в направлении ускорения разложения фитомассы, обеспечения воспроизводства почвенного плодородия, высокой и устойчивой продуктивности растений при минимальных ресурсо- и энергозатратах. При обработке соломы (стерни) этим биопрепаратом микроорганизмы, участвующие в ее трансформации, образуют гумификационную трофическую цепь (эффект информационной трансмиссии от биопрепарата к почвенной микрофлоре). При этом обеспечивается более эффективное включение растительных остатков в гумусообразовательные процессы. Внесение совместно с соломой биопрепарата Баркон устраняет фитотоксический (депрессирущий) эффект при ее использовании в качестве удобрения, положительно влияет на рост и развитие растений. Использование препарата Баркон для регулирования гумификации клетчатку- и лигнинсодержащей фитомассы позволит в перспективе обеспечить условия более эффективного использования пожнивных остатков и нетоварной части урожая зерновых и зернобобовых культур (а также других отходов растениеводства) для оптимизации гумусного состояния пахотных почв (Русакова И.В., Воробьев Н.И., 2011).

По данным некоторых авторов внесение в почву микробиологического препарата Азотовит совместно с соломой повышает микробиологическую активность почвы на 10 % по вспашке и на 10,5 % по поверхностной обработке почвы (Лазарева В.И., Булгакова Е.А., Скрипин В.А., 2008).

Проведенные Е.А. Нарушаевой (2015) исследования показали, что запашка соломы, обработанной биопрепаратом АКРАМ, обеспечивает наилучшее азотно-фосфорное питание в течение всей вегетации сельскохозяйственных культур. Кроме того, отмечены наивысшие показатели биологической активности чернозема выщелоченного. Данный агроприем оказал положительное влияние на содержание подвижного гумуса, показатель которого превысил вариант с внесение минеральных удобрений на 37 %. Улучшение биологических и агрохимических свойств почвы способствовало лучшему росту растений. Наблюдались наилучшие фотосинтетические показатели посевов (превышали показатели варианта с внесением минеральных удобрений на 25 %). Следовательно, на варианте внесения соломы и препарата АКРАМ произошло увеличение урожайности - на 26 %, по сравнению с вариантом NPK.

При внесении соломы злаковых культур под пропашные обычно не происходит снижения урожайности. Объясняется это тем, что в результате многократной обработки междурядий и обязательного внесения основного азотного удобрения под эти культуры ускоряется разложение соломы и большая часть временно закрепленного микроорганизмами азота становится уже доступной вегетирующим культурам (Гамаюнова В.В., 1986; Гришин Ю.М., 1997; Колсанов Г.В., 1997; Корнеев Е.А., 1999).

Влияние соломы на плодородие почвы

Агрофизические свойства

Многочисленные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в системе земледелия увеличивают техногенную нагрузку на почву. При этом ухудшается оструктуренность почвы, повышается ее плотность, снижается водопроницаемость профиля. Почва становиться эрозионноопасной, нарушается ее водный и воздушный режимы, снижается продуктивность агроценозов (Куликова А.Х., 2001).

Анализ многочисленных источников литературы показал, что в большинстве случаев использование соломы в качестве органического удобрения положительно сказывалось на агрофизических свойствах почвы.

Под влиянием соломы улучшается водный и температурный режим почв. После внесения соломы уменьшается плотность почвы, увеличивается ее пористость, коэффициент структурности и количество водопрочных агрегатов (Волошин Е.И., 2008).

Опыт по изучению агрофизических свойств чернозема типичного при использовании в качестве удобрения растительных остатков, проведенный на базе ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии Россельхозакадемии, показал, что содержание структурных агрегатов размером 10 - 0,25 мм на фоне применения соломы и растительных остатков в качестве удобрения увеличивалось на 30 % и более. Внесение извести в одинарной (50 кг/т) и двойной (100 кг/т) дозе по фону поверхностного компостирования растительных остатков способствовало повышению водоустойчивости агрегатов на 10,19 и 7,20 % соответственно. По результатам статистической обработки данных наиболее значимый фактор, оказывающий положительное влияние на физические свойства почвы (коэффициент структурности, водоустойчивость агрегатов, плотность сложения) - заделка растительных остатков (Чуян Н.А., Чуян О.Г., Брескина Г.М., 2013).

Исследователями ученых Воронежского государственного университета при изучении изменения физических и водно-физических свойств почвы при внесении соломы установлено, что на контрольном варианте влажность почвы значительно ниже по сравнению с теми, где вносилась солома. Аналогичная контрастность наблюдалась по показателям водопроницаемости: минимальная на контрольном варианте - 36,4 мм/час и максимальная - при внесении соломы в чистом виде - 92,2 мм/час. Остальные экспериментальные варианты занимали промежуточное положение при незначительном повышении этого показателя с применением аммиачной селитры. Плотность почвы была наиболее высокой на контроле и на варианте запашки соломы без стимуляторов ее разложения. Твердость почвы при внесении соломы без применения реагентов была обратно пропорциональна водопроницаемости. Минимальные значения отмечались на контрольном варианте, где твердость почвы была максимальной, водопроницаемость оказалась наименьшей (Девятова Т.А., Свиридов А.К., Шумилова Я.В., 2010).

Использование соломы в качестве мульчи приводило к определенным изменениям объемной массы пахотного (0 - 30) горизонта почвы. При этом тенденция разрыхления данного слоя в зависимости от дозы внесенной соломы отмечена ежегодно. Так, в 2009 г. разрыхление составило 0,02 до 0,04 г/см3, 2010 г. - от 0,01 до 0,03 г/см3, 2011 - 0,01 до 0,05 см3. Следует отметить, что из всех изучаемых вариантов наиболее рыхлое сложение пахотного слоя складывалось на варианте внесения соломы 3т/га - 1,33 г/см3, что на 0,04 г/см3 меньше контрольного варианта (Ирмулатов Б.Р., Сарбасов А.К., 2012).

С агрономической точки зрения важно, чтобы почвы обладали наибольшей скважностью капилляров обводнения и одновременно имели бы скважность аэрации межагрегатную и агрегатную не менее 20 % от общей пористости (Воробьев С.А. и др., 1991). На черноземной почве под посевами сельскохозяйственных культур наибольшую общую скважность имела почва, удобренная соломой. Общего снижения скважности к концу вегетации почти не наблюдалось. Объясняется это лучшей структурностью чернозема.

Микробиологическая активность и питательный режим

Согласно Кононовой М.Н. (1951) все формы органических веществ по устойчивости к микробиологическому разложению разделяются на 2 группы: легкоразлагаемые (сахара, органические кислоты, белки, аминокислоты, жиры) и трудноразлагаемые (лигнин, битумы, смолы).

Большинство исследователей, изучающих микробиологические процессы, указывают на то, что не все микробиологические анализы дают возможность судить о плодородии почвы. Поэтому многие группы микроорганизмов не подвергаются систематическому анализу (Храмцов И.Ф., Хамова О.Ф., 1996).

Органические соединения в почве разлагают определенные группы микроорганизмов. Первоначально на органической массе поселяются грибы и неспороносные бактерии. Спороносные бактерии усиленно размножаются во вторую фазу разложения, а в конце этого процесса появляются актиномицеты, разрушающие трудноразлагаемые компоненты растительных тканей и образующие органические соединения (Авров О.Е., Мороз З.М., 1979).

Известно, что использование соломы на удобрение улучшает агрохимические свойства почв и повышает ее микробиологическую активность (Семенов В.М., Кравченко И.К., Иванникова Л.А. и др., 2006).

По результатам исследований некоторых авторов различные способы использования соломы оказывали существенное влияние на микробиологическую активность почвы. Заделка измельченной соломы в почву без внесения минеральных удобрений и биопрепаратов способствовала снижению микробиологической активности почвы на 0,2 % по вспашке и на 0,3 % по поверхностной обработке по сравнению с отчуждением соломы (Семенов В.М., Ходжаева А.К. 2006).

По данным Аврова О.Е. (1976) при внесении соломы количество почвенных микроорганизмов увеличивалось в 2 - 3 раза. Последнее влияет на усиление фиксации атмосферного азота. Суть состоит в том, что внесенная солома способствует значительному увеличению в почве свободноживущих азотфиксаторов. Но фиксация атмосферного азота недостаточна для разложения соломы, особенно злаковой, у которой широкое соотношение C:N. При этом происходит иммобилизация нитратного азота из почвы.

В результате изучения динамики численности основных физиологических групп микроорганизмов (ФГМ), участвующих в круговороте углерода и азота, в ВНИИОУ Россельхозакадемии, установлено, что после заделки соломы существенно повысилась численность агрономически полезных групп микроорганизмов: протеолитических - в 1,93 - 1,5; амилолитических - в 1,71 - 1,25; целлюлозоразлагающих - в 1,94 - 1,59; нитрифицирующих бактерий - в 1,88 - 1,38 раза по сравнению с контролем и фоном NPK. Определение нитрификационной способности почвы в начале вегетационного периода, перед посевом культур, показало, что при использовании соломы озимой пшеницы его значения были выше по сравнению с контролем на 9 - 35 %, при внесении соломы - на 21 - 31%. То есть применение соломы несколько увеличило мобилизуемость азотного фонда дерново-подзолистой супесчаной почвы за счет дополнительного поступления доступных азотсодержащих органических веществ и активности нитрифицирующих бактерий. Поступление в почву дополнительного количества элементов питания с биомассой соломы и оптимизация биологического состояния пахотного слоя обеспечили увеличение эффективного плодородия почвы и получение достоверных прибавок урожайности (Русакова И.В., Шабардина Н.П., 2012).

В условиях мягкого климата (Шкарда М., 1985) солома оказывает положительное и длительное действие на содержание доступных питательных веществ в почве (в варианте с соломой содержание доступных форм фосфора, калия и азота даже при более высоком выносе этих элементов растениями было больше). Внесение органоминерального удобрения увеличивает содержание аммонийного азота на 25-30 мг/кг, нитратного - на 25 мг/кг почвы, увеличивается и содержание подвижных форм фосфора, калия и магния по сравнению с одними минеральными удобрениями (особенно возрастало содержание калия). Их повышение связано не столько с количеством внесенных питательных веществ, сколько со способностью соломы высвобождать их из труднодоступных форм. При систематическом использовании соломы в качестве удобрения потребность в азоте снижается на 20 кг/га в год, в фосфоре - на 5 кг/га, а калия - на 10 кг/га (Малюга Н.Г. и др., 1980; Комаревцева Л.Г., 1989; Кузьминых Ю.В., 1990; Трунова О.Н., Матершев В.Г., 1993). Данное явление имеет исключительно важное значение для питания растений (Мукатанов А.Х. и др, 1994).

Большое значение на содержание аммиака и нитратов при внесении соломы оказывает гранулометрический состав почвы и вид внесенной соломы. При внесении соломы злаковых культур в песчаную и супесчаную дерново-подзолистую почву или суглинистую дерново-карбонатную почвы были получены следующие результаты: солома без добавки азота в год ее внесения в большей степени задерживала процесс нитрификации на почвах тяжелого, чем легкого гранулометрического состава. На песчаной почве при внесении соломы нитратов было больше, чем без нее. В ходе разложения соломы с добавкой азота в песчаных почвах азот в меньшей степени связывался биологически, чем в супесчаных и тем более высокое содержание нитратов и аммиака в песчаных и низкое - в супесчаных и суглинистых почвах (Клят Н.Ю., Азаренко Ю.А., 2014).

Содержание и запасы гумуса

Самой важной составляющей почвы является гумус, определяющий уровень плодородия, физико-химические свойства почвы, ее поглотительную способность (Борисова Е.Е., 2014).

При разложении соломы в почве выделяется большое количество углекислого газа, который необходим для фотосинтеза растений. Соединяясь в почве с водой, часть углекислого газа образует угольную кислоту, которая является активным реагентом для разрушения первичных минералов и высвобождения подвижных соединений фосфора и калия, необходимых для питания растений. Солома является энергетическим материалом для образования гумуса. Систематическое внесение соломы обеспечивает положительный баланс и увеличивает содержание общего, лабильного и водорастворимого гумуса, валового азота и его минеральных форм. По гумусному эквиваленту 3,7 т соломы равны 10 т подстилочного навоза или 27 т зеленой массы (Осенний Н.Г., Веселова Л.С., Ильин А.В., 2011).

Важнейшим показателем плодородия почвы является содержание органического вещества, которое также прогрессивно снижается. Наиболее приемлемым вариантом сохранения плодородия почвы на полях является использование экологически безопасного и экономически малозатратного органического удобрения - соломы возделываемых культур, которая не является продовольственной частью урожая (Котлярова О.Г., 2000). Впервые в России сведения о соломе, как источнике воспроизводства почвенного плодородия, были опубликованы в начале 20 века (Каширский Е.И., 1900; Калужский А.А., 1906).

Многие авторы утверждают, что систематическое внесение соломы в течение трех ротаций зернопарового севооборота (15 лет) позволяет сохранить содержание гумуса на уровне исходного. Только длительное внесение соломы в зернопаровом севообороте в дозе не менее 3,0 т/га позволяет сохранить гумусовый статус почвы (Воронкова Н.А., 2010).

Исследователями установлено, что продуктивность агрокультур в соломистой системе удобрений возрастает от 29,4 кг кормовых единиц с гектара в первой ротации до 151 кг кормовых единиц к третьей ротации севооборота. Применение соломы также увеличивает содержание доступных растениям соединений фосфора и калия почвы. Гумус почвы по сравнению с неудобренным вариантом при этом не снижается (Колсанов Г.В., Куликова А.Х., Хвостов Н.В., Землянов И.Н., 2010).

В связи с недостатком в хозяйствах навоза интересным оказалось изучение действия навоза, соломы и их совместного внесения под различные сельскохозяйственной культуры. Установлено, что при внесении 15 т/га навоза и 2,5 т/га соломы совместно с NPK получили такое же их влияние на урожайность и качество сельскохозяйственных культур, как и при заделке 30 т/га навоза. Это указывает на возможность поддержания плодородия почвы за счёт соломы в современных условиях на больших площадях (Комаревцева Л.Г., 2008).

Систематическое же использование измельченной соломы на удобрение, особенно при минимальных обработках, рассматривается в настоящее время многими исследователями в качестве важного резерва сохранения и накопления гумуса (Мукатанов А.Х., 1994; Стифеев А.И., 1997; Колсанов Г.В., 1997, 2000; Корчагин В.А., 2002). Тихонов А.В. (1982) также установил, что при длительном использовании измельченной соломы совместно с минеральными удобрениями увеличивалось содержание гумуса во всех вариантах независимо от систем обработки почвы. На фоне измельченной соломы систематическая отвальная вспашка способствовала накоплению гумуса.

Образование гумусовых кислот и их закрепление во многом определяется количеством и качеством растительного материала, поступающего в почву, гидротермическим режимом, реакцией среды, окислительно-восстановительными условиями, биологической активностью, гранулометрическим составом и свойствами минеральной части почвы (Лебедева Т.Б., Арефьева М.В., Арефьев А.Н., 2008).

Несмотря на большие достоинства, солома не лишена и недостатков. Одним из ее главных отрицательных свойств является снижение урожайности культур, под которую она вносится в первый год, что связано с ее химическим составом (Авров О.Е., Мороз З.М., 1979; Гурьев Г.Д., Мишустин Е.Н., 1980; Буденный Ю.В., 1990; Храмцов И.Ф., Безвиконный Е.В., 1998; Колсанов Г.В., 2000). При разложении соломы микрофлорой она вынуждена брать азот из почвы, обедняя питание и снижая урожайность агрокультур. Данный недостаток соломы особенно сильно проявляется в первый - наиболее бурный год разложения ее в почве (Колсанов Г.В., Куликова А.Х., Хвостов Н.В., Землянов И.Н., 2010].

В хозяйствах зачастую солома сжигается в скирдах и в валках. При этом наносится катастрофический вред почве и ее обитателям. Интенсивность негативного экологического влияния горящей соломы на показатели плодородия почвы зависит от массы соломы и влажности верхнего слоя. Солома сгорает на одном квадратном метре за 30 - 40 сек., при этом температура на поверхности почвы достигает 360 ºС, на глубине 5 см - около 50 ºС. Выгорание гумуса отмечено в слое почвы 0 - 5 см, а потери воды - в слое 0 - 10 см. Исследования показали, что при сжигании соломы ухудшаются водно-физические свойства почвы. Уменьшается ее биологическая активность. В частности, увеличивается глыбистость почвы, снижается с 66 - 72 до 52 - 67 % доля агрономически ценных агрегатов (Курниченко Ю.Д., Лукьянов С.А., 2000), а водопрочность их уменьшается с 52 - 58,5 до 49,4 - 52 % (Бараев А.И., 1975; Доспехов Б.А., 1987).

Совместное применение соломы и минеральных удобрений

Эффект от соломы как удобрения проявляется гораздо медленнее, чем от навоза. Причин несколько. Первая в том, что доза внесения в почву фактического урожая соломы массой в 2,5 - 4 т/га ниже минимально-эффективной дозы навоза в 2 - 3 раза. Вторая - в низком содержании в соломе питательных для растений веществ. Их в ней на единицу сухого вещества почти в 3,0 - 3,4 раза н

иже, чем в навозе. Третья причина в том, что полуперепревший навоз богат собственной микрофлорой, которая ускоряет его минерализацию в почве и сразу же в первый год применения улучшает минеральное питание растений. Солома же, почти не имея собственной микрофлоры, в почве минерализуется медленнее. Микрофлора почвы при разложении органического вещества соломы недостающие для своего питания минеральные вещества также берёт из почвы, тем самым ухудшая питание растений. Четвёртая - в климатических условиях зоны применения соломы. В условиях мягкого достаточно увлажнённого климата, где разложение соломы протекает быстро, удобрительный эффект от применения соломы проявляется быстрее (Кольбе Г., Штумпе Г.,1972).

На поверхности почвы в результате длительного ежегодного внесения соломы и пожнивных остатков накапливается мульчирующая прослойка, предохраняющая испарение почвенной влаги, повышающая ее конденсацию, уменьшая перегрев почвы в летний период и промерзание - зимой. При применении соломы и высоком дефиците в почве подвижного азота ее эффективность в полевых севооборотах зернового направления невысока, но депрессивное влияние на урожайность культур не установлено (Юшкевич Л.В., Ершов В. Л., 2013).

Из элементов минерального питания растений при внесении соломы в первом минимуме находится азот. Он проявляется в большинстве случаев на первой же удобряемой соломой культуре, причём не только на бедных дерново-подзолистых почвах, но и на более плодородных. При этом может происходить снижение или урожайности, или протеиновой обеспеченности растений, или того и другого вместе. Азотные добавки к соломе в той или иной степени способны устранить данный недостаток. Дозы азотных добавок рассчитываются с учетом содержания азота в каждой конкретной соломе по формуле М.Н. Новикова. Для зерновых культур они находятся в пределах 8 ± 2 кг/т соломы. Учитывая особую роль азота в питании растений и формировании урожая, некоторыми авторами изучено отдельное влияние соломисто-азотной системы на урожайность и качество продукции культур севооборота.

Улучшение азотного питания растений в соломисто-азотной системе удобрений по сравнению с чисто соломистой положительно отразилось на урожайности полевых культур. Соломистая система удобрений по сравнению с неудобряемым вариантом медленно, но от ротации к ротации севооборота постоянно наращивала урожайность культур (Новиков М.Н., 1990).

Результаты исследований соломистой и соломисто-азотной системы удобрения показали, что данные системы применения удобрений существенно не изменяют ни засорённости посевов, ни поражённости яровых зерновых корневыми гнилями (Землянов И.Н., 2007).

В опыте по изучению агрофизических свойств чернозема типичного при использовании в качестве удобрения растительных остатков в сочетании с различными дозами минеральных удобрений и извести, проведенном на базе ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии Россельхозакадемии, в результате анализа уравнений регрессии установлено, что минеральные удобрения приводят к понижению водоустойчивости почвенных агрегатов. На фоне поверхностного компостирования растительных остатков в вариантах со средними (N 170P 210K 210) и повышенными (N 340P 420K 420) дозами минеральных удобрений наблюдалась наименьшая плотность сложения почвы - 1,14 г/см 3. При сравнении фонов с растительными остатками и без них самые высокие различия в плотности почвы зафиксированы в вариантах со средними дозами минеральных удобрений. Наибольшая общая пористость почвы также отмечена на фоне средних и повышенных доз удобрений - 57,0 % (Прудникова А.Г., 2004; Чуян Н.А., Чуян О.Г., Брескина Г.М., 2013).

Исследователями выделены некоторые факты совместного применения соломы и минеральных удобрений. Заделка соломы совместно с минеральными удобрениями позволяет получать прибавку урожая ячменя на 38 ц/га, овса 36 ц/га, зеленой массы вико - овсяной смеси 30 - 40 ц/га, клевера 22 - 38 ц/га, картофеля 35 - 40 ц/га (Громаков А.А., Журавлев А.И., 2012).

Запахивание соломы совместно с минеральными удобрениями повышает в 2,4 - 2,5 раза микробиологическую активность почвы, в 1,5 - 2 раза - ферментативную активность. Максимальная биологическая активность отмечается на 2-ой год после заделки соломы (Русакова И.В., 2003).

При использовании соломы в сочетании с минеральными удобрениями (NP) отмечается тенденция повышения содержания гумуса. Преимущество вариантов с соломой проявлялось и в опытах Воронковой Н.А. (2010), где определялся суммарный возврат органического вещества в почву, которое является источником гумусообразований в ней.

Численность спорообразующих микроорганизмов возрастает с 1,03,0 % в год действия соломы до 2835% в годы последействия. Возрастание количества микроорганизмов в почве на вариантах с соломой свидетельствует о наиболее благоприятных почвенных условиях. С ростом микробиологической активности возрастает и ферментативная активность почвы. Так, при внесении соломы совместно с минеральными удобрениями активность инвертазы и уреазы возрастала примерно в 2 раза, а каталазы в 1,21,5 раза. (Комаревцева Л.Г., 2008).

Матюк Н. С., Селицкая О.В., Солдатова С. С. (2013) установили, что применение органоминеральной системы удобрений в составе NPK на планируемую урожайность, пожнивного сидерата и соломы обеспечивает более высокую степень сбалансированности процессов минерализации и гумификации различных видов органического вещества в пахотном слое почвы. При использовании минеральной системы удобрений, а также в вариантах без удобрений, где единственным источником органической массы являются растительные остатки, преобладали процессы минерализации, что подтверждается и более высокими значениями относительного показателя минерализации - 1,54 и 1,42 соответственно.

Результаты исследований некоторых авторов показывают, что применение органоминеральной системы питания обеспечивает получение наилучших физических показателей качества продукции: наибольшей натуры зерна, крупности зерна, выравненности зерна, выхода крупы при переработке. В то же время биологизированная система питания оказывает положительное влияние на биохимический состав зерна озимых культур, что подтверждают данные по содержанию в нем белка, клейковины. Также необходимо отметить, что за счет улучшения азотного питания растений на всех вариантах применения органоминеральных удобрений и биопрепаратов выявлено существенное повышение количества белка в зерне. Наибольшее содержание белка отмечено на варианте биологизированной системы питания зерновых культур (Нарушаева Е.А., 2011).

При заделке соломы в почву рекомендуется вносить по 8 - 12 кг азота и фосфора на тонну соломы. Установлено, что дополнительный азот и фосфор оказались эффективнее при запашке вместе с соломой под все сельскохозяйственные культуры, чем в вариантах без их внесения. Некоторые авторы считают, что эффективность заделки соломы зависит от вида вносимых азотных удобрений. Проведённые исследования с использованием калийной и аммонийной селитры, мочевины показали, что в большинстве случаев наиболее эффективной является аммонийная форма азота (Комаревцева Л.Г., 2008).

Установлено, что чем выше норма вносимых минеральных удобрений, тем выше и урожайность культуры. Такая закономерность отмечается во всех исследованиях. Однако высокие нормы удобрений, особенно азотных, оказывают влияние на качество продукции, в ней заметно снижается содержание сухого вещества, возрастает количество азота, фосфора и резко, увеличивается содержание нитратов. Заделка даже высоких доз удобрений на фоне соломы приводит к сглаживанию их отрицательного действия и получению более качественной продукции (Толмачев Н.И., Муржинова А.В., Иванов М.Н., 2014).

Известно, что систематическое внесение соломы в сочетании с минеральными удобрениями обеспечивает к третьей ротации увеличение содержания клейковины в зерне с 25,3 % в неудобренном варианте до 37,0 % в варианте сочетания соломы с минеральными удобрениями (Колсанов Г.В., Куликова А.Х., Хвостов Н.В. ,2009).

Но, в то же время, некоторые авторы утверждают, что разложение соломы зерновых культур без дополнительного внесения азотных удобрений в оптимальных условиях температуры и увлажнения приводит к достаточно быстрому образованию лабильных гумусовых веществ, являющихся источником питания растений и фактором восстановления утраченной структуры почвы (Лебедева Т.Б., Арефьева М.В., Арефьев А.Н. , 2008).

Таким образом, краткий обзор литературных сведений по данной проблеме показывает:

- по своему химическому составу солома представляет собой эффективное, экологически безопасное органическое удобрение, эквивалентное более, чем 3 т навоза;

- ее использование в качестве органического удобрения позволяет заметно улучшить не только агрохимические, но и агрофизические показатели почвы;

- в связи с относительной противоречивостью данных по влиянию соломы на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур необходимо научное обоснование системы удобрений с использованием соломы в конкретных почвенно-климатических условиях;

- эффект от применения соломы проявляется быстрее при использовании биопрепаратов для ускорения ее разложения в почве.

В зоне лесостепи Поволжья вопрос о воспроизводстве плодородия почвы и повышение продуктивности культур стоит очень остро. Наиболее целесообразно и экономически выгодно при этом использование такого экологически чистого источника органического удобрения, как солома.

В условиях Ульяновской области вопросы использования соломы на удобрение и внедрения ее в производство изучены недостаточно, что определило направление наших исследований.

 

Загрузка...
Комментарии
Отправить