Солома вместо навоза

Возможность получения высокой и стабильной урожайности сельскохозяйственных культур определяется, прежде всего, уровнем плодородия почвы и во многом зависит от применения удобрений, которые обеспечивают её питательный режим. Известно, что урожайность полевых культур на 15–20% зависит от питательных условий почвы, на 40% – от удобрений на 15–20% – от применения пестицидов и на 10–15% – от других факторов. В течение последних лет развитие системы земледелия во многих странах мира проходило экстенсивным путем, что привело к деградации и снижению плодородия почв. К примеру, химизация земледелия в Украине интенсивно росла, начиная с 1965 г. и достигла наивысшего развития в 1986–1990 гг., когда на гектар посевной площади вносили по 141 кг NPK, что в значительной мере ослабляло интенсивность деградационных процессов и, наряду с другими мерами, способствовало воспроизводству плодородия почв. Но уже с 1991 года объемы внесения органических и минеральных удобрений постепенно уменьшались и уже под урожай 2006 г. было внесено органических удобрений на гектар всего лишь по 0,7 т, а минеральных – по 40 кг, в т.ч .: азота – 27 кг, фосфора – 7 кг и калия – 6 кг. В результате этого в последние двадцать лет отмечено усиление деградационных процессов, уменьшение в почве гумуса и других биогенных элементов.

Вследствие несбалансированного внесения и выноса органического вещества и эрозии почв ежегодные потери гумуса с полей составляют в среднем 0,6–0,7 т на гектар, то есть более 40 млн. т … При этом некоторые почвы изменились настолько, что могут быть отнесены к другим разновидностям или даже к другому типу почв.

Удобрение является весомым антропогенным фактором, который влияет на почву и агрофитоценоз в целом. Эффективное его влияние на плодородие почвы зависит от доз удобрений, количества оставленных корневых и пожнивных остатков, направленности биологических процессов в почве. Гумусовое состояние почвы зависит от баланса органического вещества, а также минимизации таких факторов, как эрозия и ускоренная минерализация. По данным различных научно–исследовательских учреждений, для обеспечения бездефицитного баланса гумуса необходимо ежегодно вносить в 7 т/га органических удобрений.

Ведущую роль в регулировании гумусового баланса играет применение основного органического удобрения – навоза. Однако значительное сокращение поголовья крупного рогатого скота в последние годы привело к снижению объемов производства навоза и уменьшению его внесения в качестве удобрения.

Таким образом, использование земли велось и, к сожалению, ведется до сегодняшнего дня с полным игнорированием закона возврата в почву питательных веществ. Альтернативой бездумного отношения к земле может стать разработка экологически безопасных систем земледелия, которые позволяют выращивать экологически чистую продукцию при прогрессирующем повышении почвенного плодородия. Почвозащитные технологии биологического земледелия позволяют экономить топливо (в 2–4 раза), минеральные удобрения (в 2 и более раз), пестициды (в 5–8 раз), рабочее время (в 3 раза) и иметь влагонакопительный эффект. Такие технологии наряду с использованием навоза, предусматривают использование нетоварной части урожая – соломы и грубостебельных остатков, а также сидератов.

Применение соломы, как альтернативы традиционным органическим удобрениям изучалось многими отечественными и зарубежными учеными. В странах с развитым сельскохозяйственным производством основная масса пожнивных остатков применяется как удобрение и лишь незначительная их доля сжигается. Так, в Германии сжигается 5% соломы, а 45% применяется в качестве органического удобрения. Во Франции сжигается 12%, остальная применяется в животноводстве, или вносится в почву в качестве удобрения. Такая же тенденция в Бельгии, Великобритании, Нидерландах, Люксембурге. В Великобритании использование соломы по сравнению с предыдущими годами возросло в 18 раз. Однако, еще недавно, в начале 50–60 годов прошлого столетия, в связи с углублением процессов специализации, с одной стороны, и из–за отсутствия эффективных агрохимикатов для борьбы с болезнями растений и надежных средств механизации большая часть соломы сжигалась.

К сожалению, даже сегодня среди определенной части населения восточной Европы и Азии распространено мнение о целесообразности сжигания соломы как эффективного средства борьбы с болезнями и вредителями. Но при этом не учитывается ущерб, наносимый почвы после сжигания органического вещества. Так, на одном квадратном метре солома сгорает за 30–40 секунд, при этом температура на поверхности почвы может достигать 360 ⁰С, на глубине 5 см – около 50 ⁰С. Выгорание гумуса происходит в слое 0–5 см, а потеря воды – в слое 0–10 см. Исследования показали, что при сжигании соломы ухудшаются водно–физические свойства почвы, уменьшается её биологическая активность. В частности, увеличивается комковатость почвы, а доля агрономически ценных агрегатов и водостойкость снижаются.

Солома содержит около 15% воды и примерно на 80% состоит из органического вещества, но её химический состав значительно меняется в зависимости от свойств почвы и погодных условий. В среднем солома содержит 0,5% азота, 0,25 – фосфорного ангидрида, 0,8 – окиси калия и 35–40% органического углерода, 25 г бора, 15 – меди, 150 – марганца, 2 – молибдена, 200 – цинка и 0,5 г кобальта.

В условиях разложения корневых и пожнивных остатков зерновых культур, в связи с относительно низким содержанием в их составе азота, процессы минерализации преобладают над процессами гумификации, поскольку безазотистые гумусовые соединения неустойчивы и довольно быстро минерализуются. Установлено, что для корневых остатков озимой пшеницы коэффициент гумификации находится в пределах 0,15–0,18, а для соломы – около 0,10.

При разложении соломы в почву поступают не только необходимые для растений минеральные соединения, но и много углекислого газа (до 25% от общей массы соломы). Соединяясь с водой, он образует угольную кислоту, которая способствует переводу в растворимую форму определенного количества питательных элементов почвы. Солома, поэтому, улучшает корневое питание и воздушный режим почвы. Заделка соломы положительно влияет на процессы, происходящие в почве, в том числе и на увеличение запасов гумуса. Путем заделки пожнивных остатков можно увеличить общую численность микроорганизмов в почве в 1,4–2 раза, а патогенных – уменьшить в десятки раз.

Содержание сухого органического вещества в соломе составляет 85%, в подстилочном навозе – 20%, зеленом удобрении – 10%, жидком навозе – 3%.

Итак солома имеет важное значение в регулировании баланса органического вещества, поступающего в почву, особенно на отдаленных от ферм полях, где внесение навоза, среди других причин, невозможно по техническим и экономическим причинам.

Впрочем, среди положительных характеристик, использование соломы имеет и свои недостатки. К отрицательным свойствам соломы следует отнести ее депрессивное действие на культуру, в которую она вносилась в качестве удобрения. Установлено, что помимо широкого соотношения С:N, ингибирующее действие связано с присутствием в соломе растворимых форм органических соединений. Водная вытяжка из свежей соломы задерживает развитие растений. В соломе и продуктах ее разложения выявлен ряд производных фенола, которые осуществляют токсическое воздействие на растения. В почве продукты разложения соломы – ванилиновая, кумаровая и бензойная кислоты заметно ингибируют рост растений. Фитотоксический эффект продуктов разложения соломы проявляется в задержке роста корней, нарушении обмена веществ, хлорозе. Кроме фенольных соединений, при разложении соломы образуется ряд органических кислот: муравьиная, уксусная, молочная, масляная, щавелевая, янтарная, валериановая и др., также вредных для развития корневой системы растений. Особенно много вредных соединений накапливается при анаэробном разложении соломы. В аэробных условиях и в почвах с высокой биологической активностью токсические соединения разлагаются быстрее.

Установлено, что большое значение в устранении депрессивного эффекта соломы на растения имеет азот. Его высокие дозы сводят к минимуму депрессивное влияние вытяжки из соломы.

Наилучший эффект наблюдается при добавлении сульфата аммония за неделю до посева соломы. Детоксикация свежей соломы происходит за счет стимуляции азотом микробиологического комплекса почвы. При этом условия разложения соломы в почве играют главную роль в характере накопления продуктов разложения органического вещества. Фитотоксичны соединения, образовавшиеся в аэробных условиях могут быстрее усваиваться микроорганизмами или быть инактивированными в результате адсорбции  органическими или минеральными коллоидами, или нейтрализованы другими соединениями в процессе гумификации.

В анаэробных условиях токсические вещества сохраняются более длительное время, особенно при невысоких температурах и недостатке азота. Минеральные вещества, содержащиеся в соломе, также влияют на ход процессов разложения, поскольку потребность микроорганизмов в минеральных веществах подобная потребности в них высших растений. Как правило, для нормального разложения содержание минеральных веществ в растительных остатках достаточное, а потому они, в отличие от азота, вряд ли могут лимитировать этот процесс. Поэтому для лучшего разложения растительных остатков нужно вносить небольшие дозы азотных удобрений или применять специальные препараты – деструкторы стерни.

Известно, что разложение растительных остатков в почве проходит медленно и зависит от качества их заделки и погодных условий. Установлено, что за 2,5–4 месяца разлагается до 46% соломы, за полтора–два года – до 80%, остальные – позже. При разложении 1 кг соломы в почве уже через 3 месяца образуется около 50 г гумуса, а через 2 года новообразование заканчивается, достигая максимального значения около 90–100 г. Новосозданные гумусовые вещества относятся к классу так называемого «питательного гумуса» – через 4 года отмечается их уменьшение до 70 г.

Разложение органического вещества растительных остатков происходит тем быстрее, чем больше в них содержится азота. Расчеты показывают, что при внесении соломы в качестве удобрения необходимо внести азотные удобрения из расчета 10–15 кг действующего вещества на каждую тонну соломы.

Через то, что микроорганизмы, разлагающие органические соединения, относятся к аэробной группы, процесс перегнивания соломы будет идти более стабильно при достаточной аэрации почвы. Активность микроорганизмов повышается, если вместо минеральных азотных удобрений добавить в солому жидкий навоз (6–10 т/га). К сведению, измельченная солома более влагоемкая по сравнению с целой, более гигроскопична, равномернее распределяется в пахотном слое почвы и становится более доступной для микрофлоры.

Итак, для наиболее эффективного использования соломы в качестве органического удобрения важно соблюдать определенные правила:

• Солому на удобрение следует вносить в первую очередь на бедных почвах, на полях, находящихся от животноводческих ферм на расстоянии более 5 км, а также при недостатке в хозяйстве навоза;
• Солому можно вносить под все сельскохозяйственные культуры: пропашные, кормовые, зерновые и зернобобовые. Наиболее полно солома используется при заделке под основную обработку почвы;
• Равномерность распределения измельченной соломы (длина резки 5–10 см) должна составлять не менее 75% непосредственно при обмолоте зерна комбайнами;
• Измельченная солома может оставаться в поле в течение одной–двух недель после уборочных работ, выполняя роль мульчи, что предохраняет почву от высушивания;
• После разбрасывания соломы необходимо внести азотные удобрения в дозе 10–15 кг д. в. на 1 т соломы, потом не более, чем через два дня поле должно быть обработано дисковой бороной на глубину 8–12 см;
• Под полупар равномерно распределенную по полю и заправленную минеральным удобрением солому нужно заделывать на глубину 20–22 см;
• После внесения соломы почва готовится под посев запланированных сельскохозяйственных культур в соответствии с принятыми технологий. Для более полного (40–50%) разложения биомассы соломы нужно, чтобы срок от заделки ее в почву до посева сельскохозяйственных культур составлял не менее 6–8 месяцев. При соблюдении таких рекомендаций уже в первый год культурные растения могут использовать до 15–25% азота, 20–30% фосфора и 25–40% калия из соломы.

Использование соломы на удобрение имеет большую экологическую значимость:

• Утилизируется огромная масса органического вещества, которая минерализируется в почве, элементы продуктов полураспада полностью поглощаются почвенным комплексом;
• Солома повторно включается в круговорот минерального и органического питания растений для формирования новой биомассы растений и выращивания нового урожая;
• Солома, разлагаясь в почве в течение длительного времени, не загрязняет её высокими концентрациями нитратного азота, органическим фосфором и калием;
• Устойчивый баланс поступления в почву и поглощение элементов питания растениями из соломы исключает вымывание подвижных элементов и вынос их с поверхностным стоком в водоемы;
• Равномерно разбросанная по полю солома в жаркое летний время защищает почву от пересыхания и уплотнения;
• Внесение соломы в почву способствует развитию почвенной фауны, что заключается в повышении активности бактерий, дождевых червей и других живых организмов, которые способствуют улучшению агрохимических и физических свойств почвы;
• С ликвидацией скирд соломы ухудшаются условия размножения мышевидных грызунов, накопления семян сорняков, а также патогенной микрофлоры сельскохозяйственных культур.

В хозяйствах зачастую солома сжигается в скирдах и в валках. При этом наносится большой вред почвы и его жителям. Интенсивность негативного экологического воздействия горящей соломы на показатели плодородия почвы зависит от массы соломы и состояния верхнего слоя почвы. Расчет убытков от сжигания соломы представлен в соответствующем разделе.

Сжигание стерни допускается как исключение при массовом заражении колосовых культур корневыми гнилями и фузариозом, что превышает допустимое предельное значение. Решение об этом должен принимать соответствующая областная или районная комиссия.

Агрономическая эффективность использования соломы на удобрения доказана многочисленными опытами и практикой. При использовании побочного части урожая колосовых культур на удобрение сокращается число проходов агрегатов по полю, уменьшается уплотнение почвы, затраты труда сокращаются в 4,7–6,3 раза, затраты средств – в 1,7–1,9 раза. Длительными производственными опытами установлено, что при использовании соломы зерновых колосовых превышение урожайности зерна кукурузы в составляет в среднем 25–30%; снижаются также расходы на выполнение технологических операций и расход топлива (от 15% до 55%).

Следовательно, при отсутствии навоза сохранение плодородия почвы должно осуществляться за счет побочной продукции растениеводства, а во избежание недостаточной обеспеченности почвы подвижными формами питательных элементов необходимо вносить минеральные удобрения, альтернативы которым пока нет.