 |
Растительные остатки и гумус
|
|
|
|
Возведя в истину бланк агрохиманализа, агрономия смотрит на растительные остатки и навоз только как на источник гумуса и NPK. Энергия, биохимия, микробиология, средообразующие эффекты, труд почвенной биоты – этого в бланках агрохимиков нет. Круговорот органики – «абстракция для экологов». Поэтому свежая органика никогда всерьёз не изучались. И всё же её роль выяснена.
В 1984 г. в Тимирязевке И.Ю. Мишиной была проведена знаковая научная работа. Впервые был корректно изучен плодородный эффект растительных остатков (далее РО) – в опытах онсравнивался с плодородным эффектом стабильного гумуса (старый перегной-сыпец). В качестве РО использовалось сено вико-овсяной смеси.
Главный вывод исследований: влияние РО на урожайность и плодородные качества почвы в 5-9 раз выше, чем эффект той же дозы гумуса. А наше понимание плодородия – весьма далеко от истинного.
УРОЖАЙНОСТЬ. На дерново-подзолистой почве добавка 6 т/га сухих РО на 70-90% эффективнее добавки 30 т гумуса. РО также эффективнее эквивалентной дозы минералки, у них выше последействие. Наоборот, ни 30 т гумуса, ни минералка не восполняют потерь урожайности в вариантах с удалёнными из почвы РО. Только добавка РО всегда снимает отрицательный эффект.
АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. 6 т/га РО так же или эффективнее снижали плотность почвы, как 30 т гумуса. Структурность и долю водопрочных агрегатов они увеличивали вдвое сильнее. Усиленная доза РО– 30 т/га – увеличивала общую пористость до отличной (55%). При этом 30 т/га гумуса при отсутствии РО не сдерживали деградацию физических свойств почвы.
ГУМУСИРОВАННОСТЬ. Оказалось, что внесённый гумус сам по себе очень недолговечен: за два года его осталось всего 33% от внесённого (около 10 т/га из 30). Доза РО в 6 т/га прекратила потери гумуса. 30 т/га РО создали положительный баланс гумуса.
|
|
|
УРОВЕНЬ NPK. В вариантах с 6-8 т/га РО после первого года оборота уровень NPK был выше исходного, несмотря на вынос с урожаем. После второго года – немного снизился азот, но P и K остались высокими. В вариантах с РО доказана эффективная мобилизация фосфора из нерастворимых форм.
30 т/га РО за два года создали полуторный уровень P и K, не снижая уровень азота. Урожаи тут были максимальными. При отсутствии РО уровни NPK устойчиво снижались даже в варианте с минеральными удобрениями.
Установлено: растения намного эффективнее используют питание из РО, чем из минералки. Например, кальций, магний и цинк усваиваются из РО в 5-8 раз эффективнее.
РАЗВИТИЕ КОРНЕЙ. В вариантах с РО корневая система была вдвое мощнее, и ОСНОВНАЯ МАССА КОРНЕЙ ОБНАРУЖИВАЛАСЬ В СКОПЛЕНИЯХ БИОМАССЫ. Это естественно. Доказано: растения – органотрофные организмы. Они прямо усваивают сложные органические вещества – сахара и аминокислоты, витамины и гормоны, и даже гуминовые вещества[11]. Поэтому и минеральные элементы они предпочитают в органической (хелатной) форме.
ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ РЕКОМЕНДОВАНО:
а) Ввести содержание органических остатков в число основных показателей плодородия почв, и б) всесторонне исследовать роль органических остатков в плодородии и значение круговорота органики в агроценозе.
Установлено: РО особенно эффективны в дозах 5-6 т/га – обычная доза соломы наших полей. И особенно их эффект выражен на почвах с низким плодородием. Вывод: ГЛАВНЫЙ ВОССТАНОВИТЕЛЬ ПЛОДОРОДИЯ ЭРОДИРОВАННЫХ ПОЧВ – СВЕЖАЯ ОРГАНИКА.
Эти данные подтверждены ещё несколькими исследованиями.
Мне остаётся только уточнить акценты.
Напомню: РО – лишь исходное сырьё, начальная биомасса для плодородия и круговорота. Разлагающаяся солома – это сменяющие друг друга поедатели, разные фекалии и копролиты, биомасса фауны, грибов и бактерий (в ОБЩЕМ пищеварительном процессе органики в почве!). По факту, мы говорим не о растительных, а обо всех ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКАХ. Органика навоза и помёта, возможно, ещё более важна для плодородия, чем РО.
|
|
|
Ещё один принципиальный момент: в природе нет ненужного. Стабильный гумус и свежие органические остатки – неразделяемые составляющие плодородия. Они постоянно созидают друг друга, перетекают друг в друга, взаимодействуют и обмениваются, образуя непрерывную сеть трансформаций и переходных продуктов. Естественное плодородие – это вся шкала, от сухого листа и коровьей лепёшки до самого прочного гумуса.
Но начинается круговорот с биомассы. Органика движет, питает и пополняет запас гумуса. Если же органики нет, растения и микробы «вскрывают НЗ» - гумус, и он начинает исчезать.
КОРНЕВЫЕ ВЫДЕЛЕНИЯ
Без них представление о плодородии будет искажённым.
По разным данным, растения выделяют в почву до 30-40% всей продукции фотосинтеза. Минимум треть произведённой биомассы в виде растворимых сахаров, кислот и аминокислот они скармливают грибам и микробам ризосферы в обмен на их сервис – нужные питательные вещества в нужный момент, защиту от патогенов, витамины, гормоны и прочие БАВ. И несмотря на такие потери, растения всегда в прибытке.
Кроме того, корни дышат и выделяют в почву огромное количество СО2 – до 30-40% от всего почвенного дыхания. Часть СО2 в виде угольной кислоты растворяет минералы, часть фиксируется в карбонатах почвы. Ещё часть поглощается корнями обратно в виде иона гидрокарбоната и органических продуктов микрофлоры. Корни осуществляют свой обмен углерода, выделяя одни его формы и поглощая другие.
Доказано: минеральные удобрения резко снижают объём корневых выделений. Но не нужно думать, что все освободившиеся сахара пойдут в урожай: уменьшаются запросы корней – снижается и фотосинтез. Наоборот, в почвах, бедных питанием, корни выделяют активнее – «покупают» симбиоз с грибами и микробами. И вот что важно: чем меньше в почве органики, тем больше корма симбионты требуют от корней [12].
|
|
|
Так или иначе, сама биомасса корней – не вся их органика. Вместе с выделениями корни могут составлять половину всей биомассы растений, и даже больше. Видимо, именно эта суммарная органика поддерживает хоть какое-то плодородие наших почв в режиме их постоянного распыления.
СОЛОМА
С соломой в почву поступает в 3-3,5 раза больше органики, чем при традиционной агрономии.
По данным ВНИИОУ, урожай зерна 30 ц/га – это в среднем 5-6 т соломы и корней на гектаре, и в них – 25 кг азота, 40-50 кг калия и 30-60 кг фосфора. Стерня и солома – это до 100 кг/га NPK, но не химических, а биологических, и в комплекте с кормом и энергией для биоты почвы.
Считается, что солома обедняет почву азотом – его потребляют микробы, разрушающие клетчатку. На самом деле, это наблюдения первого года. Уже на второй год азот, зафиксированный в микрофлоре, снова высвобождается. Одновременно в 2-3 раза растёт численность свободноживущих азотфиксаторов.
Несколько примеров из практики.
СУХОЙ ЮГ. Ростовские степи, агрофирма «Топаз». Начали с выпаханных и сдутых порыжевших почв. Севооборот – кукуруза, пшеница, подсолнух. С 2005-го начали оставлять на полях всю солому, измельчая её до 2-5 см. В почву ежегодно пошло от 10 до 35 т/га соломы. Её дисковали весной на глубину 5-6 см – создавали «мульчу Овсинского». Вместо плугов – щелерезы.
Рентабельность стала расти вместе с урожаями. Уже через три года в хорошее лето получили больше 100 ц/га кукурузы с рентабельностью 150-170%. Подсолнечник вышел на 30-40 ц/га, пшеница – на 50. На пятый год сорняки ушли в минимум, удобрения сжались до 40-50 кг/га, горючка – до 40-50 л/га. В критически сухой год, когда соседи-пахари «сгорели», кукуруза и пшеница дали по 50 ц/га, а подсолнух – рекордные 34 ц с рентабельностью в 300%.
ВЛАЖНОЕ НЕЧЕРНОЗЕМЬЕ. Под Владимиром, в Юрьеве-Польском, на бедных суглинках, много лет биологически хозяйствовал Н.А. Кулинский. Суть та же: возврат всей соломы, заделываемой поверхностно, и чизель вместо плуга. Оборот восьмилетний, зерно-кормовой; три года из восьми – вика-овёс и клевер. Плуг выходит дважды за оборот – заделать навоз и поднять клеверище.
|
|
|
В течение 22 лет все главные показатели плодородия плавно росли – я видел графики. Урожаи вдвое подешевели и вышли в максимум через 7 лет. С тех пор они не опускались: пшеница – 50 ц/га, ячмень – 50-60, а в очень хороший год – до 80 ц/га. Средние урожаи по области – и сейчас 15-20 ц/га.
ПЕНЗЕНСКИЕ СТЕПИ. Здесь, в Красном Польце, в ТНВ «Пугачёвское», уже 32 года оставляют почве всю солому и не используют плугов. Через два года урожаи выросли на четверть – и настолько же подешевели. Потом – наполовину. Уже больше 15-ти лет пугачёвцы не применяют ни удобрений, ни пестицидов. Урожаи стабильны: яровые – 30-35 ц/га, озимые – 40-42 ц/га при себестоимости 1 рубль за кило. Рентабельность – 300-320%. У нас и в Канаде пшеница – впятеро, а в Европе – на порядок дороже.
В целом по России нарастает около 100 млн тонн соломы. Не возвращая её почве, мы теряем до 2,2 млн тонн NPK и 44 млн тонн углерода, зафиксированного в органике.
Доказано: солома намного эффективнее, если заделывается под бобовые культуры. Например, люпин, «съевший» солому, накапливает на 40-60% больше азота, при этом в полтора-два раза больше азота он берёт из воздуха, пополняя азот почвы [13]. Так же ведут себя и другие бобовые сидераты.
СИДЕРАТЫ
Растение, каким бы ни было и где бы ни росло, всегда само улучшает свою среду обитания.
Доказано: эффективность как минеральных удобрений, так и навоза повышается и продляется, если подавать их в виде биомассы сидерата (М.Н. Новиков, ВНИИОУ).
У сидератов в России один «минус»: их надо знать, верно подобрать и вовремя посеять. Но всё это изучено, известно и проверено в деле. Приведу лишь несколько примеров.
Лучшие восстановители плодородия бедных почв – бобовые травы, накапливающие много азота. В Нечерноземье это однолетний люпин узколистный и клевер двух лет.
ЛЮПИН УЗКОЛИСТНЫЙ наращивает 45-50 т/га зелени и столько же корней всего за 55-60 дней от посева. В этой массе он способен накопить до 600 кг/га NPK: 200-360 кг азота, 180-240 кг калия и 50-60 кг фосфора. При этом азот люпина на 70-80% фиксирован из воздуха, а по усвояемости он вдвое эффективнее азота навоза.
КЛЕВЕР двух лет за два укоса отдаёт 70-80 т/га зелени и накапливают 25-35 т/га корней и отавы (= до 8 т/га сухой органики). Вся биомасса второго укоса, заделанная в почву, по органике равна 30-35 т/га свежего подстилочного навоза, а по сумме плодородных эффектов превосходит навоз.
Клеверище второго года фиксирует 300-350 кг/га азота, который затем отдаётся по 1/3 в год. Только с послеукосными остатками в почву поступает 100 кг/га азота, 30 кг фосфора и 65 кг калия.
|
|
|
В обороте «клевер 2 г.п. – ячмень – овёс с подсевом клевера»: средний урожай без удобрений – 38 ц/га к.е., рентабельность – 180-190%, энергоэффективность – до 6,5-7,0.
ДОННИК ДВУЛЕТНИЙ – главный бобовый почвоулучшатель в Черноземье и ЮФО. Его мощные стержневые корни – основная биомасса и «биологический плуг». Пробив плужную подошву, они уходят в почву на 2-2,5 м – вдвое глубже клевера и эспарцета. Оттуда донник вытаскивает много калия и фосфора. Нарастив до 25 тонн сухой биомассы, он накапливает до 500-600 кг/га азота, 200 кг фосфора и 400 кг калия – вдвое больше, чем клевер. Этого питания, с добавкой соломы, хватает на три года бездефицитного баланса[14].
ЛЮЦЕРНА ПОСЕВНАЯ в ЮФО по эффективности превосходит клевер, фиксируя на 30-60% больше азота. Даже скошенная, оставляет в почве до 19 т/га биомассы. Корни – почти такой же «биоплуг», как у донника.
В пожнивной культуре эффективны раннеспелые редька масличная, горчица белая, рапс посевной, фацелия пижмолистная.
Ресурсы кормовой органики неисчерпаемы. Изучены и вводятся в культуру новые, особо эффективные кормовые травы – сафлор посевной и вайда красильная; многолетники – галега восточная (козлятник), окопник лекарственный, свербига восточная. В 1988-м в Санкт-Петербурге создан, но так и не освоен сорт борщевика «Отрадное БИН-1», не обжигающий кожу.
СРЕДООБРАЗУЮЩИЕ ЭФФЕКТЫ. Все сидераты, и особенно двулетние, улучшают среду многими способами. В 2-3 раза повышают биологическую активность и азотофиксацию почвы. Создают канальную структуру, улучшают проницаемость и скважность. Притеняют, покрывают почву мульчой и вдвое уменьшают непродуктивные потери влаги. На 40-50% снижают засорняченность, уменьшают заболеваемость. Накапливают 300-600 кг/га NPK, которые в 2-5 раз дешевле минеральных удобрений и усваиваются в течение 2-3 лет. Вместе с соломой прекращают эрозию и потери гумуса. Все почвообразующие эффекты растений учесть просто невозможно.
Ещё один значимый резерв агротехники – ПОЖНИВНЫЕ И ПОДПОКРОВНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Эта тема не нова, хорошо разработана, и на ней мы останавливаться не будем. Укажу лишь на опыты ВНИИОУ, которые доказали: покровная бобовая культура – эффективный источник азота ранней весной и поздней осенью.
Злако-бобовая кормовая смесь (клевер-тимофеевка) сеялась под покровом однолетних бобовых (люпин, бобы) и использовалась ещё три года. Под влиянием люпина кормовые травы за оборот нарастили на 28% больше урожая и на 38% больше корне-пожнивных остатков, в которых накопилось на 40% больше NPK. Чистый доход от одного посева покровного люпина достиг 30000-32000 р/га, или 7500-8100 р/га в год[15].
СРЕДООБРАЗУЮЩАЯ РОЛЬ ПОЧВЕННОЙ ФАУНЫ изучена и описана так же детально. Возврат органики, мульча и щадящие обработки до предела повышают разнообразие и численность почвенных животных без всяких специальных мероприятий.
ИЗМЕЛЬЧЁННЫЕ ВЕТКИ
Этот канадский проект (RCW), начатый в конце 70-х, успешно испытан и внедрён во многих странах мира. Он предлагается как долгосрочный вклад в плодородие.
После валки леса в одной лишь Канаде остаётся огромная биомасса – более 100 млн тонн веток в год. Ветки тоньше 7 см не используют даже на дрова, в лучшем случае их сжигают на месте. Исследования показали: измельчённые ветки лиственных пород – идеальная органика для почв (любых пород!). Кроме клетчатки, в них много растворимого лигнина, а кора – склад сахаров, белков, аминокислот и крахмала. Отношение азота к углероду оптимальное: 1:30-90, в отличие от стволов, где оно 1:400-700. И чем ветка тоньше, тем больше в ней питания. Были созданы промышленные измельчители веток.
Оказалось, что гумус веточной щепы стабильнее и долговечнее, чем травяной. Медленно разлагаемая древесина – хороший рыхлитель, средообразователь и накопитель влаги. Щепа долго отдаёт питание, стимулирует развитие полезных грибов и бактерий, снижает заболеваемость. Она создаёт устойчивую мульчу и прекращает эрозию. В Африке и странах Карибского бассейна истощённая почва темнела за 2-3 года, а урожаи росли на 300-800%.
Норма внесения щепы – до 150 м3/га. Её разбрасывают слоем в 2-3 см и заделывают в верхние 4-5 см почвы. Почву не пашут с оборотом, оптимальный режим – дисковая мульча. Запаханная глубже, щепа не разлагается много лет (для ферментации нужен кислород, если в почве- нормофлора а не анаэробы!). Для активизации плодородного процесса предлагается добавлять 10-20 кг/га измельчённой лесной подстилки – споры базидиальных грибов. («мартышкин труд», потому как базидиальные грибы не переносят ЛЮБОЙ, даже «щадящей» обработки почвы. Проще вносить культуру целлюлозобактерий! При том без нарушения экосистемы леса!)
После осеннего внесения щепы, весной лучше всего посеять бобовые травы – они быстро накопят азот. После этого можно сеять что угодно. Через три года можно снова вносить щепу, ежегодно добавляя по 20 м3/га.
Проделав эту работу, канадцы призывают мир на новом уровне осознать ценность и плодотворность леса, и со всей полнотой использовать его биосферный труд во благо почвам и людям.
Сопоставим три факта. 1. Крестьяне лесной зоны России издревле меняли местами лес и пашню, соблюдая вековой цикл. Поля, устроенные на месте леса, много лет давали самые высокие урожаи. 2. Все наши поля остро нуждаются в частичном облесении – в создании мощных лесополос и почвозащитных ландшафтов (точнее, в создании экосистем по типу лесных!). 3. Существуют очень быстрорастущие породы деревьев, усиленно обрастающие после радикальной обрезки – например, некоторые виды ив. Такие насаждения и лесополосы могут давать и органику – улучшать и климат, и почвы, два в одном.
|
|
|
