Глава 6 ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ, ИХ ВИДЫ И ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Воспроизводство плодородия почв, создание положительного или бездефицитного баланса питательных веществ для растений и гумуса в почве - важнейшие задачи в условиях интенсивного земледелия.

Добиться расширенного воспроизводства плодородия почв и систематического роста продуктивности земледелия можно при использовании органических удобрений: навоза, различных видов компостов, птичьего помета, зеленого удобрения, излишков соломы и др. Мировой опыт земледелия показывает, что чем выше культура земледелия, тем больше уделяется внимания накоплению, правильному хранению и использованию органических удобрений.

НАВОЗ

НАВОЗ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ

Из всех видов органических удобрений главное место принадлежит навозу. Он оказывает комплексное многостороннее воздействие на почву. Это источник азота, зольных макроэлементов и микроэлементов. В этом заключается важнейшая первостепенная ценность навоза как удобрения.

Навоз пополняет запас подвижных питательных элементов в почве и улучшает круговорот макро- и микроэлементов в системе почва-растение. Значительная часть питательных веществ, использованных растениями из почвы и из внесенных в почву минеральных удобрений, с кормами и подстилкой поступает на скотный двор, переходит в навоз, с которым затем возвращается в почву. Поэтому полное и систематическое внесение накапливаемых от животноводства органических удобрений улучшает баланс питательных веществ в земледелии и способствует повышению урожая и его качества.

Составные части свежего подстилочного навоза - в основном твердые и жидкие экскременты животных и подстилка.

6.1. Химический состав свежего навоза на соломенной подстилке

Для запахивания лучшим является подстилочный полупере- превший навоз.

При определении доз навоза под планируемый урожай в севообороте или под конкретную культуру для расчета баланса питательных веществ в земледелии страны или отдельных земледельческих регионов пользуются усредненными данными содержания в полуперепревшем подстилочном навозе: N - 0,5%, Р2О5 - 0,25 и К20 - 0,6%, или с одной тонной такого навоза вносится в почву 5 кг азота, 2,5 кг Р2О5 и 6 кг К2О.

В небольшом количестве питательные вещества в навозе находятся в легкоусвояемой форме, большей же частью они становятся доступными после разложения навоза. Доступность растениям азота, фосфора и калия навоза зависит от многих факторов. В первый год растения усваивают главным образом аммиачный азот. Считается, что в первый год растения могут усваивать в среднем 20-30% азота от общего содержания в навозе. Это зависит не только от содержания в нем аммиачной формы азота, но и от соотношения между растворимым и белковым азотом, наличия углеводов в навозе. При большом количестве растворимых углеводов микрофлора поглощает азот, и он меньше усваивается растениями. Навоз, внесенный под раннюю зябь, сильно разлагается и лучше усваивается растениями, чем навоз, внесенный весной под яровые культуры.

Быстрее всего растения усваивают азот овечьего навоза, содержащий мало воды и много азота. Свиной навоз при обильном кормлении концентратами также содержит много азота, усвояемого растениями в первый год. Усвоение растениями фосфора (50-55%) и калия (60-70%) навоза в первый год его действия значительно выше, чем азота.

Под влиянием органического вещества навоза усиливаются микробиологические процессы в почве, в результате повышается растворимость, а следовательно, и доступность растениям элементов минерального питания. Например, нерастворимые фосфаты кальция, железа, алюминия и другие формы переходят в соединения, усвояемые растениями. Фосфор же, потребленный микроорганизмами

и закрепленный в плазме при их отмирании, переходит в легкоусвояемые растениями соединения.

Повышение подвижности нерастворимых фосфатов почвы может осуществляться и в результате взаимодействия их с гумино- выми и другими органическими кислотами. Следовательно, фосфор, внесенный с навозом, отличается повышенной подвижностью. Например, в дерново-подзолистой почве фосфор, накопленный в результате систематического применения навоза в севообороте, в меньшей мере связывается полуторными окислами железа и алюминия, чем при внесении минеральных удобрений, которые мобилизуют полуторные окислы, связывающие фосфор удобрений.

На черноземах систематическое внесение минеральных удобрений подкисляет почву, вследствие чего повышается подвижность основных минеральных соединений фосфора - фосфатов кальция. На этих почвах более доступен растениям остаточный фосфор, накопленный при систематическом применении минеральных удобрений.

В бедных гумусом сероземах органическое вещество навоза частично предотвращает закрепление остаточного фосфора карбонатами. Подкисляющее же действие азотно-калийных удобрений в щелочной среде не проявляется. В этих условиях фосфор, накопленный при длительном применении навоза, более подвижен и доступен растениям, чем фосфор, накапливающийся в почве в результате длительного применения минеральных удобрений.

Основная масса остаточных фосфатов накапливается, как правило, в верхних слоях почвы (0-20, 20-40 см). В ряде случаев наблюдается проникновение фосфора в более глубокие слои. При внесении же навоза фосфор накапливается в основном в слое почвы О^Ю см.

Систематическое внесение навоза и известкование несколько снижают подвижность калия, так как эти удобрения приводят к некоторому его закреплению в почве. В черноземах интенсивно протекают процессы нитрификации, что приводит к снижению содержания иона аммония, а следовательно, и его конкурентной способности. Применение навоза на черноземах, так же как и на дерново- подзолистых почвах, способствует большему накоплению обменного калия по сравнению с минеральными удобрениями, одновременно усиливаются процессы фиксации калия в необменную форму. Обменный калий в черноземах менее подвижен и доступен растениям, причем от применения навоза подвижность его снижается, а от минеральных удобрений несколько возрастает.

На сероземах систематическое внесение удобрений приводит к существенному увеличению обеих форм калия: обменного и необменного. Промывной режим, создаваемый орошением, способствует накоплению этих форм калия по профилю почвы до глубины 1 м. Различия в действии навоза и минеральных удобрений проявляются в изменении подвижности обменного калия; на фоне навоза подвижность уменьшается, а на фоне минеральных удобрений, наоборот, увеличивается.

Навоз является важным источником микроэлементов. При внесении навоза и получении высоких урожаев сельскохозяйственных культур почва слабее обедняется микроэлементами, чем при использовании минеральных удобрений. Содержание микроэлементов в навозе колеблется в очень широких пределах. Ориентировочные данные о содержании микроэлементов в полуперепревшем подстилочном навозе приведены в табл. 6.3.

6.3. Содержание микроэлементов в подстилочном навозе при влажности 75%

НАВОЗ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ - ВАЖНЕЙШИЙ ИСТОЧНИК ГУМУСА ПОЧВЫ

В севообороте наивысшие урожаи достигаются лишь тогда, когда мероприятия по внесению удобрений и организации севооборота обеспечивают в полной мере воспроизводство органического вещества почвы. Поэтому с развитием интенсивного земледелия повышается роль органических удобрений в поддержании бездефицитного баланса гумуса, питательных веществ в почве, а также существенно улучшаются ее агрофизические, физико-химические и биологические свойства.

При интенсивном земледелии в почве невозможно добиться бездефицитного баланса гумуса без применения органических удобрений. При систематическом применении навоза в севообороте содержание гумуса в почве заметно возрастает на всех типах почв. Применение минеральных удобрений значительно слабее по сравнению с навозом влияет на накопление гумуса и общего азота, так как источником гумуса в почве при внесении минеральных удобрений являются в основном корневые и пожнивные остатки.

В зависимости от типа почвы длительное применение удобрений действует неодинаково на накопление гумуса и азота в почве. Так, на бедных гумусом дерново-подзолистых почвах этот процесс более заметен. Низкая гумусированность сероземов также позволяет применением органических удобрений существенно повысить содержание гумуса в почве. На богатых гумусом черноземных почвах в сравнении с дерново-подзолистыми почвами удобрения обеспечивают относительно меньшие прибавки урожая и накопление массы пожнивных и корневых остатков.

Состав гумуса различных типов почв мало изменяется при длительном применении удобрений, увеличение содержания углерода сопровождается накоплением всех групп гумусовых веществ. Соотношение между группой гуминовых и группой фульвокислот остается характерным для данного генетического типа почвы. Отсутствие заметного влияния удобрений на этот показатель определяется, по-видимому, тем, что групповой состав гумуса характеризуют полностью гумифицированные органические соединения почвы. Удобрения, способствуя накоплению массы корневых и пожнивных остатков и усиливая биологическую активность почвы, оказывают влияние главным образом на органическое вещество почвы, находящееся на ранних стадиях гумификации. Это подтверждает тот факт, что все исследуемые почвы при длительном применении удобрений обогащаются подвижными водорастворимыми, обладающими высокой степенью гидрофильности органическими веществами.

Так, на дерново-подзолистых почвах за 36 лет систематическое применение навоза повысило содержание водорастворимого гумуса на 17-34%, на слабовыщелоченном черноземе - на 5-18, а на типичном сероземе - на 23-50% по сравнению с контролем. Эти подвижные органические вещества находятся на ранних стадиях гумификации и способствуют обогащению почв доступными растениям соединениями азота. В почвах с низким содержанием гумуса (дерново-подзолистые и типичный серозем) при длительном применении навоза накапливалось больше водорастворимого гумуса.

Накопление подвижных гумусовых веществ проявляется довольно часто при длительном применении удобрений и на черноземных почвах. Это объясняется мобилизацией устойчивого гумуса черноземов в результате подкисляющего действия на почву минеральных удобрений. Следовательно, длительное применение навоза и минеральных удобрений способствует обогащению общим углеродом и азотом почв, бедных органическим веществом, и увеличивает во всех типах почв содержание подвижных органических веществ, находящихся на ранних стадиях гумификации. В почвах с низким содержанием гумуса (дерново-подзолистые и типичный серозем) при длительном применении навоза накапливалось больше водорастворимого гумуса.

При расчете баланса гумуса в почве необходимо учитывать, что внесение навоза повышает содержание гумуса как за счет гумификации навоза, так и образующихся за счет его применения корневых и пожнивных остатков растений, а при внесении минеральных удобрений - только за счет этих растительных остатков. Этим можно объяснить заметно большее накопление гумуса при применении навоза, чем при внесении минеральных удобрений.

Ежегодное пополнение гумуса в почвах России за счет пожнивных и корневых остатков сельскохозяйственных культур определяется почвенно-климатической зоной, биологическими особенностями растений, уровнем урожайности и т.д. Так, в Нечерноземной зоне после зерновых гумус почвы восполняется в среднем на 0,4 т/га, на черноземах европейской части России - на 0,5-0,7, в условиях Урала, Сибири и Дальнего востока - на 0,3 т/га. Пропашные культуры пополняют содержание гумуса в почве в среднем в 2 раза меньше, чем зерновые. Многолетние травы ежегодно восполняют запас гумуса на неорошаемых почвах - на 0,5-1 т/га, а при орошении - заметно больше.

Коэффициент гумификации навоза также зависит от почвенноклиматической зоны, условий агротехники, орошения, содержания сухого вещества в навозе, вида самого навоза и т.д. В целом он колеблется в пределах 15-30% на сухое вещество навоза. Коэффициент гумификации растительных остатков зерновых культур и многолетних трав обычно приравнивается к коэффициенту гумификации подстилочного, или стандартного, навоза, а пропашных - в два раза меньше. Зная дозы внесения навоза в севообороте в каждом конкретном случае, нетрудно подсчитать накопление гумуса в почве.

Ежегодная минерализация гумуса в почвах нашей страны зависит от почвенно-климатических условий, структуры посевных площадей, интенсивности обработки почвы, уровня химизации и других факторов. Почвы под зерновыми культурами ежегодно теряют 0,5-1 т/га гумуса; под пропашными культурами потери в 1,5-3 раза выше. Максимальная минерализация гумуса происходит в чистых парах, т.е. до 3-5 т/га. При прочих равных условиях минерализация гумуса возрастает на почвах легкого гранулометрического состава и при орошении.

Внесение органических удобрений улучшает не только баланс гумуса в почве, но и ее азотный режим, так как каждый грамм углерода помогает микроорганизмам фиксировать от 15-20 до 20- 40 мг атмосферного азота. Значительно облегчается и положение с фосфором в связи с ограниченностью его сырьевых ресурсов.

С потерями гумуса наблюдается ухудшение водно-физических, химических и биологических свойств почвы. Гумус имеет значительно большую емкость поглощения, чем глинистые минералы почвы, он удерживает от миграции по профилю почвы многие катионы, что является важным моментом в предотвращении загрязнения ими грунтовых вод; усиливает биологическую активность почвы как важного показателя ее плодородия. Наконец, гумус может поглощать токсические вещества и тяжелые металлы, попадающие в почву, тем самым препятствуя их поступлению в грунтовые воды и в растения, что может снизить качество сельскохозяйственной продукции и кормов. Это имеет важное значение для охраны окружающей среды. В данном случае гумус почвы выполняет санитарно-гигиеническую роль с точки зрения загрязнения биосферы.

Особое место в балансе органических удобрений занимает бесподстилочный навоз. Рост крупных животноводческих комплексов промышленного типа с содержанием скота без подстилки приводит к накоплению больших объемов жидких навозных стоков. Бесподстилочный навоз является источником легкорастворимых питательных элементов для растений, повышает содержание гумуса и азота в почве.

Однако органическое вещество бесподстилочного навоза по составу и воспроизводственной способности гумуса отличается от органического вещества подстилочного навоза и соломы. Отношение С:Ыв бесподстилочном навозе более узкое и имеет значения от 5:1 до 10:1. К тому же бесподстилочный навоз характеризуется высоким содержанием легкоразлагаемых органических соединений. Поэтому влияние бесподстилочного навоза на воспроизводство гумуса почвы более слабое, чем влияние подстилочного навоза.

Навоз является не только источником органического вещества, его действие на почву многообразно. Он является источником азота и зольной пищи; обогащает почву бактериями (в 1 г навоза их несколько миллионов); повышает концентрацию углекислоты в почвенном и надпочвенном воздухе (30 т навоза ежедневно выделяют 100—

200 кг СОг/га, для урожая зерновых 40-45 ц/га требуется ежедневно 180-200 кг СО2). Значение СО2, выделяющегося при разложении навоза, особенно возрастает при получении высоких урожаев. Воздух над унавоженным полем обогащается СО2, что существенно улучшает воздушное питание растений.

Прибавки урожая от навоза как источника углекислого газа, внесенного в дозе 20-30 т/га под овощные и другие пропашные культуры, достигают 30-40%. Внесение на 1 га 60 т навоза под огурцы на супесчаной почве повысило урожай на 43%, в том числе благодаря С02, образовавшемуся в результате разложения навоза, - на 20%. Дополнительное количество углекислоты, получающееся при разложении навоза, повысило урожай корней сахарной свеклы на 24%, а сбор сахара - на 25%. Углекислота, выделяющаяся при разложении навоза, положительно действует и на процессы, протекающие в почве. Повышается подвижность почвенных фосфатов. При мощном развитии растений и густом травостое углекислота, образующаяся при разложении навоза, почти полностью усваивается растениями. Особенно большое значение это имеет для закрытого грунта.

Под влиянием навоза улучшаются физико-химические свойства почвы, ее водный и воздушный режим, уменьшается вредное действие почвенной кислотности на рост растений, повышаются поглотительная способность, буферность почвы.

Об              этом свидетельствуют многочисленные экспериментальные данные, полученные в различных почвенно-климатических зонах страны. В табл. 6.4 представлены данные на примере ЦЧП. Из этих данных видно, что по действию на улучшение водно-физических свойств почвы навоз был значительно эффективнее минеральных удобрений.

Под влиянием органического вещества навоза усиливаются микробиологические процессы в почве, в результате повышается растворимость, а следовательно, и доступность растениям элементов зольного питания. Под действием микробиологических процессов, разлагающих клетчатку, содержание усвояемых растением фосфатов в красноземе повышалось в 2-3 раза. В результате выделения микроорганизмами продуктов жизнедеятельности нерастворимые фосфаты кальция, железа, алюминия и другие формы переходят в соединения, усвояемые растениями. Фосфор же, потребляемый микроорганизмами и закрепленный в плазме, при их отмирании переходит в легко доступные растениям соединения. Навоз существенно влияет на биологическую активность почвы, ее нитрификационную способность и протеолитическую активность, значительно повышая их (особенно на слабоподзолистой супесчаной почве).

6.4. Сравнительное действие систематического (7 лет) применения навоза и минеральных удобрений на водно-физические свойства обыкновенных

черноземов

* Для слоя почвы 0-10 см. ** Для слоя почвы 0-20 см.

Особенно велика роль навоза в районах Нечерноземной зоны страны. Почвы этой зоны бедны гумусом, содержат мало питательных элементов. Без систематического применения органических удобрений на таких почвах, особенно песчаных и супесчаных, трудно получать высокие и устойчивые урожаи.