Как улучшить плодородие почвы?

Содержание органического вещества — один из важнейших показателей плодородия почвы. Его роль в формировании экологически устойчивых агроландшафтов давно известна, однако в погоне за высокими урожаями и экономическим «профитом» роль минеральных удобрений растет, а баланс органического вещества уверенно «входит в долговую яму».

Конечно, это не значит что нужно сразу переходить к биологическому или органическому земледелию. Основная задача — разобраться в причинах постоянного уменьшения содержания органического вещества в почве и найти пути решения проблемы, чтобы предотвратить снижение естественного плодородия и, соответственно, потенциальной урожайности выращиваемых культур. Большинство людей, работающих в аграрной сфере, понимают значение органического вещества для почвы. Об этом пишут в различных изданиях, рассказывают на семинарах и конференциях, на этом акцентируют внимание научные учреждения (и не только украинские). В чем же причина постепенной деградации почв?

Причина первая: «украинские почвы – самые плодородные». Эта историческая догма сделала нас заложниками естественного плодородия почвенного покрова. Уверенность в безлимитных свойствах почв сводит потребность в поддержке бездефицитного баланса элементов питания и гумуса к фразе: «На мой век хватит!» Но длительное интенсивное использование почв приводит к уменьшению содержания органического вещества и изменения в соотношении между его составляющими. В частности, уменьшается содержание активной фракции с 33-50 до 15-25% (рис. 1).

Рис. 1. Основные составляющие органического вещества почвы до использования в сельском хозяйстве и после длительного использования.

Причина вторая: упадок отрасли животноводства. Несколько десятков лет назад животноводческие фермы функционировали в большинстве сел и органические удобрения вносились в достаточном количестве. За период 1990-2017 гг. поголовье КРС сократилось на 85%. Как следствие, по состоянию на 2017 на 1 га пашни вносится около 220 кг органики. Известно, что для бездефицитного баланса гумуса целесообразно вносить 8-16 т/га органических удобрений в зависимости от почвенно-климатических условий. Кроме углерода, такие удобрения содержат весь спектр макро- и микроэлементов в широком диапазоне значений.

Тенденция развития отраслей птицеводства и свиноводства свидетельствует о возможности наращивания объемов внесения органических удобрений, однако потребности всех полей они обеспечить не могут. Альтернативой может служить выращивания сидератов — культур, способных быстро нарастить вегетативную массу. Сидеральная масса эквивалентна действию 20-40 т/га навоза. Еще один плюс — сохранение влаги и питательных веществ.

Причина третья: «севооборот» остается в теории. Чередование культур всегда стояло на страже плодородия. Насыщение севооборота бобовыми культурами, недопустимость слишком больших площадей под пропашными, возвращение культуры на одно и то же поле только через определенный промежуток времени — эти и другие условия создавались для того, чтобы сейчас нарушать их. Приоритетом становятся высокомаржинальные культуры. Это, безусловно, влияет на фитосанитарное состояние посевов и плодородие почвы.

Причина четвертая: некорректный менеджмент послеуборочных остатков. В общем, того количества растительных остатков, что остается на поле, недостаточно для бездефицитного баланса гумуса. Но остатки могут и не задержаться на полях. Одна из основных причин — отчуждение нетоварной части урожая с поля. В лучшем случае эти остатки вернутся на поля в виде органических удобрений. На самом деле использование соломы в более экономически привлекательных целях возможно при условии компенсации отчужденной «органики».

Худшим вариантом менеджмента послеуборочных остатков является сжигание. Безусловно, некоторые плюсы у такого подхода есть, но они ни в коем случае не перевесят огромных минусов. Особенно касающихся уничтожения органического вещества почвы. По результатам исследований кафедры агрохимии НУБиП, сжигание соломы на одном из участков обусловило снижение содержания гумуса на 0,3%, щелочногидролизованых соединений азота — на 25 мг / кг по сравнению с остальной частью поля. Как вам такая экономика?

Эффект от заделки послеуборочных остатков можно получить, регулируя соотношение C: N. Так, для кукурузы C: N колеблется в диапазоне от 40 до 70: 1, для зерновых — от 60 до 80: 1, а для бобовых культур — от 20 до 40: 1. Растительные остатки бобовых способствуют более быстрому накоплению органического вещества. Для других культур необходимо дополнительное внесение азотных удобрений для смещения С: N к более оптимальным показателям. Если этого не сделать, микробиота для процессов минерализации использует доступные формы азота, что отрицательно скажется на условиях роста и развития культуры.

Причина пятая: вспашка ассоциируется с высокими урожаями. Любая обработка активизирует разложение органических веществ. Каждый раз, когда почва обрабатывается, она контактирует с воздухом. Кислород стимулирует или ускоряет действие микробов почвы, которые питаются органическими веществами. Наибольшие потери органического вещества наблюдаются именно при вспашке. Вследствие такого способа обработки образуется менее устойчивый гумус и происходит большой выброс СО2 в атмосферу.

В Украине активно пропагандируется минимизация обработки. Но первоочередной причиной частичного или полного отказа от вспашки является не потери органики. Во-первых, аграрии осознали негативное влияние плужной подошвы на рост и развитие культур. Во-вторых, обратили внимание на высокие затраты горюче-смазочных материалов. В-третьих, возникла необходимость в экономном использовании воды. Почвозащитная обработка положительно влияет на водный режим почвы, в том числе и за счет положительного влияния на баланс органического вещества. Как известно, органика имеет свойства губки: она может содержать до 90% влаги от общей массы.

Причина шестая — высокие нормы минеральных удобрений. Катионы и анионы, входящие в их состав, по-разному влияют на органическое вещество. Ученые определили, что однозарядные катионы (NH4 +, Na +, K +) имеют пептизирующее действие на органику. Иными словами, происходит разрушение ценной структуры и ухудшаются свойства почвы. Чтобы понять последствия негативного воздействия, достаточно вспомнить о насыщении почвы ионами натрия при процессах осолонцевания.

Наиболее негативно на органическое вещество влияют щелочные и гидролитически щелочные удобрения. На рис. 2 изображён результат от обработки навески почвы растворами минеральных удобрений. Более темная окраска фильтрата свидетельствует об изъятии органических коллоидов. Как и ожидалось, большинство удобрений, содержащих в своем составе аммоний, поспособствовали потемнению фильтрата. Раствор хлористого калия не имел пептизирующего действия. По результатам исследований ученых, другие соединения калия, в частности, сульфат и карбонат, изымают органические коллоиды (В. И. Филон, 2009).

Рис. 2. Фильтрат после взаимодействия навески чернозема типичного с растворами удобрений: 1 — аммиачная селитра, 2 — КАС, 3 — карбамид, 4 — аммофос, 5 — калий хлористый, 6 – гранулированная известь, 7 — сульфат магния

Причина седьмая — деградационные процессы. Уменьшение содержания органического вещества в почве провоцирует усиление деградации почв, которая усиливает минерализацию органического вещества. Получается замкнутый круг. Это означает, что чем более деградировавший грунт — тем больше происходит потеря органики. Значительный вред наносит эрозия: ветровая (или дефляция) и водная. Ослабить влияние первой удавалось за счет лесозащитных полос, однако они в подавляющем большинстве находятся в ненадлежащем состоянии. Водная эрозия наносит непоправимый ущерб на склоновых землях, особенно в условиях орошения.

И это еще далеко не полный перечень причин … Результатом действия каждого из этих факторов является снижение содержания органического вещества и гумуса. Если таких факторов несколько, то показатели плодородия почвы будут уменьшаться в геометрической прогрессии. Для примера — ситуация на одном из полей (рис. 3). Содержание органического вещества за период 2016-2017 гг. уменьшилось на 0,2-0,7% (за исключением одной точки отбора). Основные факторы возможного снижения содержания органического вещества: отчуждение послеуборочных остатков озимой пшеницы, внесение высоких норм минеральных удобрений, применение пахоты. Кроме того, нужно учитывать и сезонную динамику изменения этого показателя (первый отбор — весна, второй отбор — осень).

Рис. 3. Картограмма содержания органического вещества в почве

За относительно небольшой промежуток времени с картограммы «исчезло» 19% площади с очень высоким содержанием органического вещества. Произошло перераспределение и в других зонах обеспеченности. Анализ развития культур за последние 4 года (рис. 4) показал, что в зоне со средним содержанием органического вещества (2,5% в 2016 и 2,1% в 2017) показатели NDVI были самыми низкими независимо от культуры. Конечно, проблемы в этой зоне не только с содержанием органики, но именно она могла обусловить неблагоприятные условия для роста и развития растений, воздействуя на физические, физико-химические, агрохимические и другие показатели. Соответственно и подходы к системе удобрения в различных по производительности зонах должны быть разными.

Рис. 4. Показатели NDVI на одном и том же поле за последние четыре года

Как же определить, есть ли проблема с потерей плодородия почв? Во-первых, если факторы, перечисленные в этом материале, наблюдаются на вашем поле, то это уже свидетельствует о наличии зоны риска.

Во-вторых, можно ориентировочно подсчитать баланс органического вещества или гумуса. Но расчетный метод включает различные коэффициенты, которые являются усредненными. И точность расчета условна, но она позволяет сориентироваться в направлении изменения содержания органического вещества.

Наиболее объективную оценку баланса органического вещества почвы может дать только периодический контроль ее содержания на каждом из полей хозяйства. Каждые 3-5 лет нужно проводить агрохимическую диагностику, которая даст полноценный ответ на вопрос: какой вектор изменений показателей плодородия? Если за указанный период содержание органического вещества уменьшился, то это свидетельствует о необходимости комплексных изменений в подходах к построению системы удобрения.

При проведении периодического агрохимического обследования следует придерживаться трех ключевых правил:

  1. Отбор образцов почвы целесообразно проводить в тот же период года, что и предыдущий. Для показателя содержания органического вещества (как и для большинства агрохимических показателей) характерна определенная цикличность;
  2. Отбор нужно проводить по максимально приближенной методике и сетке. Если базовый отбор проводился на глубину 30 см, то и повторные образцы следует отбирать так же. Элементарные участки, на которые разбито поле, также должны совпадать;
  3. Лабораторный метод анализа почв должен быть идентичным. И здесь сразу нужно акцентировать внимание на разницу в понятиях «гумус», «органическое вещество» и «органический углерод». Это разные показатели.

Только при 100% соблюдении указанных выше пунктов вы сможете уверенно сравнить данные двух исследований. Даже при условии, что их проводили две разные лаборатории, учреждения или компании. В противном случае сравнение показателей будет нецелесообразным.

А как «сместить» баланс органического вещества в положительную сторону? Ответ очевиден: обеспечить поступление органики в том или ином виде. И малыми количествами здесь не обойтись: 2-4 л /га гумата НЕ помогут быстрому восстановлению плодородия. Биодеструкторы целесообразно применять при наличии большой массы послеуборочных остатков. Если нет «пищи» для микроорганизмов, то они начнут «съедать» органическое вещество почвы. Такой подход приведет к временному положительному эффекту.

Сохранение и воспроизводство органического вещества — серьезная агрохимическая, экологическая и социальная проблема. Что достанется нашим потомкам: плодородный чернозем или субстрат? Ответ даем мы, к тому же уже сегодня!

Журнал «Агроном», 2018

Предыдущая новость Все новости Следующая новость
Заказать звонок
Имя:
Телефон:
Добавить комментарий
Комментарий:
Спасибо за заявку. Наш менеджер свяжется с Вами в течение дня.
Спасибо! Теперь вы первые узнаете об инновациях.