Минеральные удобрения, навоз и многолетние травы как факторы воспроизводства плодородия почвы

Так выглядит поврежденная неразумным хозяйствованием почва: плохая инфильтрация, отсутствие всякой жизни (слева). Так выглядит неповрежденная почва, со своим живым миром, который и обеспечивает нормальное развитие растений (справа)

Великий русский ученый Климент Аркадьевич Тимирязев, который своими научными исследованиями установил, что ассимиляция растениями углекислого газа происходит за счет солнечной энергии, и впервые показал роль хлорофилла в процессе фотосинтеза, в своих трудах высказал проникновенные и обязывающие слова о величии земледельческого труда и необходимости заботы о сохранности почвы для будущих поколений: «Возделывающий землю, хотя он сам этого не сознает, является жизненной опорой всей нации, - это он, а не кто другой, создает в самом прямом смысле слова те условия, без которых не работали бы ни её руки, ни её мысль.

Он не только непосредственно кормит и одевает ее в настоящем, но он же еще заботится о сохранении всей возделываемой площади земли в состоянии постоянной пригодности для будущих возрастающих потребностей».

Эти знаменитые слова говорят нам о том, что и более 100 лет назад наши великие предки жили заботой о настоящем поколении. Говоря о плодородии почвы, нельзя не сказать о роли минеральных удобрений, о возможности повысить производительную способность земли за счет их внесения.

Минеральные удобрения

Сторонники агрохимической системы земледелия в вопросе сохранения плодородия почвы главную роль отводили, и отводят, внесению минеральных удобрений по балансу выноса их из почвы растениями. И многие руководители и специалисты-агрономы до сих пор так и считают. Но результаты научных исследований и практика показывают, что это большая ошибка. И пришла она к нам в период боготворения минеральных удобрений, отождествления плодородия почвы и урожайности, плодородия почвы и количества продукции земледелия.

Плодородие почвы и урожай в меньшей степени зависят от содержания в почве элементов минерального питания, а в основном от содержания в ней органического вещества, потому что органическое вещество является основным кормом для микроорганизмов, дождевых червей и других обитателей почвы. Кроме этого от содержания органического вещества зависят показатели всех агрофизических элементов плодородия почвы: ее плотность, структура, влагоёмкость, кислотность и др.

Во времена появления системы минерального питания растений, которую открыл первый русский ученый агроном А. Т. Болотов в 1770 году и опубликовал в своем трактате «Об удобрении земель», считалось, что важнейшую роль в плодородии почвы играют элементы минерального питания и что можно восстанавливать плодородие с помощью возврата почве взятых растениями минералов. Но наяву оказалось совсем не так. Система плодородия почвы - очень сложная, живая система. Было бы очень просто, если бы плодородие почвы и агрохимические элементы питания растений были идентичны. Но было такое мнение ученых, и поскольку это очень простая схема решения вопроса плодородия почвы, то она сохранялась продолжительное время, а в некоторых источниках сохранилась до сих пор.

Великий русский ученый агроном П. А. Костычев, автор первого в России учебника «Почвоведение», ещё в конце XIX века решил проверить, так ли это. Он взял два образца почвы: один образец плодородной почвы – из залежи и второй - неплодородной, как говорят, «выпаханной», которая уже почти не давала урожая. В результате проведенных многочисленных анализов было обнаружено, что в бесплодной почве содержание основных элементов минерального питания даже значительно больше, чем в высокоплодородной залежной почве. Это экспериментально доказанное явление и является обоснованием того, что основа плодородия почвы как раз не содержание в ней элементов минерального питания растений, а определённое ее состояние - агрохимическое, агрофизическое, микробиологическое, в большей мере зависящее от содержания в почве органического вещества.

Мы считаем, что почва теряет свое плодородие в соответствии с интенсивностью её обработки. Это связано с тем, что своими действиями мы вступаем в противоречие с законами природы, с условиями, при которых природа создавала и создает почву. Если нам дорога наша земля, надо прекратить вспашку с оборотом пласта.

Почва сохраняет свое плодородие только тогда, когда в ней постоянно сохраняется определённая доля органического вещества при условии минимального ее рыхления. Система мульчирующей минимальной обработки почвы агробиоценотической системы земледелия, по сути, повторяет все процессы почвообразования, происходящие в природе. Отличается только тем, что обрабатывается верхний слой почвы, но это компенсируется тем, что ежегодно вместе с обработкой почвы этот верхний слой обогащается органической массой пожнивных остатков культур севооборота и измельченной биологической массой промежуточных фитомелиоративных сидеральных культур. Нижний слой почвы, от 8 см, вообще не обрабатывается, и поэтому там идут анаэробные процессы, где разложение органического вещества проходит не так интенсивно. Кроме того, этот слой ежегодно пополняется биомассой в качестве корневых остатков. Таким образом, при подобной системе обработки почвы, как и в природе, постоянно сохраняется положительный баланс гумуса.

Приёмы обработки почвы, при которых мы не оборачиваем пласт, являются неотъемлемой частью новой агробиоценотической системы земледелия. Главная её цель - повышение плодородия за счет системы обработки почвы, использования пожнивных остатков и промежуточных сидеральных культур в качестве органических удобрений. Добиться этого можно только такой обработкой почвы, при которой верхний её слой всегда остается наверху.

В принципе, за счёт внесения минеральных удобрений мы можем увеличить общий выход органического вещества. Но мы должны понимать, что с этим повысится и доля отчуждения органического вещества. Мало того, многие литературные источники, которые используются сейчас, были написаны 50 и более лет назад, когда у возделываемых сортов зерновых колосовых культур отношение зерна к соломе было 1:2 и было достаточно корнепожнивных остатков для компенсации доли отчуждения органического вещества. У настоящих сортов зерновых колосовых культур отношение зерна к соломе стало равно 1:1, в связи с этим в балансе органического вещества почвы сплошной дефицит. Поэтому надо думать, каким образом его восстанавливать. Одно понятно: не за счёт увеличения доз внесения минеральных удобрений, потому что при их внесении почва, как определённый продукт биосферы, подвержена закономерному и комплексному воздействию, в большинстве своём отрицательному.

Минеральные удобрения в общем улучшают агрохимические показатели почвы, в то же время ухудшают ее физические свойства, увеличивают кислотность, способствуют минерализации гумуса, мобилизовывают питательные элементы, вызывают антагонизм элементов питания. Сущность различных химических и биологических реакций, влияющих на плодородие почвы, находится в большой зависимости от кислотности почвы. PH почвы меньше 5,5, как правило, приводит к угнетению растений в связи с повышенной кислотностью, а использование таких минеральных удобрений, как хлористый калий, аммиачная селитра, существенно влияет на подкисление почвы, особенно при продолжительном внесении большими дозами. В наибольшей мере минеральные удобрения отрицательно влияют на физические свойства почвы, на её структуру. При высоких дозах внесения изменяется фракционный состав микроагрегатов, уменьшается порозность, возрастает плотность почвы.

В научной литературе накоплен большой объем информации, свидетельствующей о том, что постоянное применение минеральных удобрений в малых или умеренных дозах оказывает влияние не только на урожайность, но и на микробиологические процессы в почве, на жизнедеятельность микроорганизмов, участвующих в процессе не только разложения органического вещества, но и гумусообразования. Имеются также данные, свидетельствующие о том, что при значительном отчуждении биологической массы возделываемых растений длительное применение минеральных удобрений в высоких дозах отрицательно влияет на микробиологическую деятельность, на агрофизическое и агрохимическое состояние почвы, на содержание в ней гумуса, т. е. ведёт к деградации почвы, снижению продуктивности, увеличению затратности системы.

Надо признаться, необдуманная интенсификация сельскохозяйственного производства за счёт внесения больших доз минеральных удобрений хотя и позволила увеличить производство основных видов продукции, но не привела к принципиальным позитивным изменениям природных ресурсов, повышению плодородия почвы. Данные научных исследований показали, что чем выше дозы внесения минеральных удобрений, тем интенсивнее падение плодородия почвы.

Мы забыли о том, что основой создания, жизни и эффективной деятельности почвы является её органическое вещество, что без органического вещества, сколько грунт ни насыщай минералами, он почвой никогда не станет. Высвобождение элементов питания для растений из почвы идет только через органическое вещество, и если его содержание по какой-то причине снижается, то почва постепенно теряет свойства почвы, теряет плодородие и превращается в деградирующую минерализованную массу, определяющую малоплодородный ландшафт.

Позаимствованная у Запада интенсивная система земледелия, основанная на высоких дозах минеральных удобрений, была величайшей ошибкой и проблему плодородия почв, естественно, не решила, а только усилила их деградацию и в большей степени обнажила экологические проблемы.

Мы пошли по ложному пути, перенеся западные технологии с их ущербными почвами на наши лучшие в мире чернозёмы, к которым нужен особый подход. На этот счёт великий П. А. Костычев ещё в позапрошлом веке предупреждал: «Западноевропейская сельскохозяйственная наука не может быть вполне приложена к нашему земледелию, и в особенности на чернозёме - почве, почти не известной Западной Европе». Да, минеральные удобрения существенно повышают урожайность сельскохозяйственных культур. Они и в новой минимальной мульчирующей системе обработки почвы играют важную роль. Они помогают достичь определённых результатов урожайности сельскохозяйственных культур, но никогда не смогут решить основной вопрос земледелия – увеличение плодородия почвы.

Навоз

Навоз — органическое удобрение. Слово «навоз» собственно русское, отмечаемое в документах с XVI века. Является производным от глагола «навозить» («возить»).

Применение навоза в качестве удобрения не только позволяет внести в почву достаточное количество всех необходимых растениям макро- и микроэлементов, но и улучшает физико-механические свойства почвы. Также навоз способствует активации почвенной микрофлоры и вносит в почву дополнительное количество углекислого газа. Навоз улучшает условия усвоения растениями большинства минеральных удобрений.

Чем же хорош навоз? А тем, что в его составе содержится кладезь жизненно необходимых для растений веществ: азот, фосфор, калий, кальций, магний, кобальт, железо, молибден и т. д. Кроме того, являясь продуктом жизнедеятельности сельскохозяйственных животных, навоз содержит активную микрофлору (совокупность живых микроорганизмов), которая является пищей и источником энергии для почвенной микрофлоры.

Свежий навоз нежелательно добавлять в почву, так как он угнетает растения и способен даже «сжечь» их корни.

Полуперепревший навоз можно вносить в почву осенью с нормой внесения 50 тонн на 1 га.

Перепревший навоз теряет до 50% от своего начального веса, и его можно вносить в почву осенью до 100 тонн на 1 га.

Перегной – это окончательная стадия разложения навоза. Перегной является наиболее ценным органическим удобрением и используется как для создания различных почвенных смесей (в том числе для рассады), так и для мульчирования посевов. Перегной дружелюбен абсолютно ко всем культурам.

В 70 – 80-е годы прошлого века в нашей стране основная роль в вопросе сохранения плодородия почвы отводилась внесению навоза. Действительно навоз является важным энергетическим материалом, улучшающим физическое, микробиологическое, биологическое, агрохимическое состояние почвы. И там, где имеется животноводство, навоз, естественно, надо использовать. Но делать на него ставку в системе повышения плодородия почвы ошибочно. Во всем мире внесение навоза в почву в первую очередь рассматривается с позиции экологической безопасности его утилизации, а потом уже как элемента увеличения плодородия почвы.

В последние годы в крае в связи с сокращением поголовья в животноводстве на 1 га пашни в среднем вносится чуть больше 1 тонны навоза, что в 5 раз меньше, чем вносилось в 80-е годы, и в 8 - 10 раз меньше, чем необходимо. Кроме того, использование навоза для повышения плодородия почвы с учётом его экологических проблем - мероприятие очень затратное. По нашим расчётам, вывоз на расстояние 5 км и внесение навоза обходятся в 7 раз дороже, чем возделывание соответствующего по агрономической ценности количества сидеральной культуры. Существовавшие в разное время программы плодородия в нашей стране, как правило, не выполнялись. Причины этого состоят в том, что мероприятия по увеличению плодородия почвы отождествлялись с мероприятиями по увеличению производства продукции земледелия. Программы плодородия обычно представлялись в виде миллионов тонн навоза, минеральных удобрений, промышленных мелиорантов, сотен тысяч тракторов, плугов и другой техники. На фоне всего этого повсеместно проводилось сжигание пожнивных остатков - ценнейшего органического удобрения, почва трамбовалась десятками проходов тракторов, не возделывались сидеральные культуры и промежуточные фитомелиоранты.

Многолетние травы

В 30-е – 60-е гг. прошлого века были попытки решить вопрос восстановления плодородия почвы за счёт увеличения в структуре посевных площадей многолетних трав. Существовала травопольная система земледелия. Надо сказать, она была ближе других систем к решению вопроса плодородия на тот период. Но она предусматривала долю многолетних трав в структуре посевных площадей до 50%. И сейчас имеются сторонники увеличения площади посева многолетних трав, но практическое его осуществление в настоящий период не выдерживает никакой критики. Во-первых, травопольная система предусматривает развитие в несколько раз животноводства, а для этого необходимо не только желание, но и время, как минимум 10 лет. Также надо учесть, что многолетние травы (люцерна, эспарцет, клевер) в среднем занимают поле 3 года, и если под многолетними травами в крае будет всего 10% пашни, то как предшественник они будут представлять в 3 раза меньше, то есть 3%. Таким образом, в севообороте края многолетние травы будут возвращаться на прежнее поле только через 30 лет. И какая польза от этого? Никакой. Если бы они занимали 30 - 35% и возвращались на поле даже через 10 лет, польза от этого была бы существенной.

Действительно после многолетних трав на других культурах в течение двух лет получают более высокую урожайность. Почему? Основной причиной этого одни учёные считают способность многолетних трав накапливать в почве большое количество азота за счёт симбиотической азотфиксации. Другие - за счёт накопления в почве большого количества корнепожнивных остатков. Третьи – за счёт улучшения структуры почвы. Всё это верно. Но никто ни в одной публикации не сказал, что многолетние травы повышают плодородие почвы за счёт того, что занимают поле как минимум три года и никакая обработка почвы на этом поле не проводится: ни вспашка, ни какое другое рыхление. Поле, как говорится, отдыхает, по законам природы - находится в залежи, а раньше таким образом повышали плодородие: как только поле становилось «худое», так его и отправляли в залежь. Об этом писал сам автор травопольной системы В. Р. Вильямс: «Травопольная система взята из природы – она представляет подражание тем процессам, которые совершаются в перелогах, залежах и целинных землях». Единственное отличие травопольной системы земледелия от залежи в том, что плодородие почвы в системе земледелия восстанавливалось за счёт культуры сеяных многолетних трав, а залежь – за счёт естественных, характерных почвенно-климатическим условиям местности трав. Но главная основа обеих систем земледелия в том, что они работают на благо повышения плодородия почвы без использования плуга и других разрушительных орудий. Именно по существу этого вопроса сторонники интенсивной обработки почвы почему-то умалчивают. А ведь система мульчирующей минимальной обработки почвы и агробиоценотическая система земледелия тоже имеют основу природных созидательных признаков. Поэтому если говорить о многолетних травах как о факторе воспроизводства плодородия почвы, то их надо иметь в структуре посевных площадей как минимум 30%. Кто на это пойдёт? Ведь мы сразу же лишимся 30% продукции, которая поддерживает экономику АПК края. При настоящем состоянии животноводства в крае это утопический вариант.

Один из факторов расширенного воспроизводства плодородия почвы Краснодарского края мы уже обозначили. Это отказ от глубокой вспашки с оборотом пласта и переход на систему мульчирующей минимальной системы обработки почвы, на новую агробиоценотическую систему земледелия. Но этого недостаточно, надо искать другие пути создания условий расширенного воспроизводства почвенного плодородия.

Сторонники биологической концепции земледелия считают, что высвобождение элементов питания идёт через разложение органических веществ и, чтобы восстановить плодородие почвы, необходимо внести определённое его количество, так как только при разложении органического вещества в почве появляются дополнительные минералы, доступные растениям. Когда мы говорим об истощении почвы, о низком её плодородии, это означает лишь то, что почва утратила органическое вещество. Надо дополнительно его создать в почве, уменьшить его дефицит.

Внесение жидкого навоза

За счёт каких элементов плодородия можно это сделать с меньшими затратами? Мы уже обсудили ситуацию с несколькими факторами повышения плодородия почвы. Вопрос с минеральными удобрениями оценивается так, что они играют большую роль в повышении продуктивности сельскохозяйственных культур, но не могут существенно повышать плодородие почвы. Навоз - очень ценный энергетический источник пищи для растений и для микроорганизмов. Он улучшает физические, агрохимические и микробиологические свойства почвы, но в связи с состоянием животноводства в крае его просто нет. Многолетние травы – ценный предшественник для других сельскохозяйственных культур. Они улучшают структуру почвы, её плодородие, но необходимое увеличение их доли в структуре посевных площадей в большей мере неоправданно понизит экономические показатели АПК края, чем повысит плодородие почвы. Поэтому, кроме перехода на мульчирующую минимальную с разуплотнением систему обработки почвы, остаётся только два фактора, которые существенно могут повысить плодородие: научно обоснованное использование пожнивных остатков сельскохозяйственных культур в качестве органического удобрения и мульчи и возделывание промежуточных (покровных) фитомелиоративных сидеральных культур и использование их биологической массы в качестве зелёного органического удобрения.

 Примерный химический состав свежего подстилочного (солома) навоза, %

П. ВАСЮКОВ, руководитель технологического центра КНИИСХ им. П. П. Лукьяненко, д. с.-х. н., профессор