28 Простое и расширенное производство органического вещества интенсивно используемых почв

В интенсивном земледелии получение урожая связано с потреблением элементов плодородия (органического вещества, питательных элементов, воды) и ухудшением агрофизических свойств почвы, т.е. снижением плодородия. Устранение этого негативного явления требует постоянного воспроизводства плодородия.

Наибольшую значимость в агрономической практике имеют два вида воспроизводства:

1. Простое - это восстановление почвенного плодородия к исходному состоянию.

2. Расширенное - это создание почвенного плодородия выше исходного.

Как простое, так и расширенное воспроизводство осуществляется двумя путями:

1.Вещественным;

2.Технологическим;

Первый путь предполагает:

- правильный подбор и рациональное размещение с/х культур;

- научно обоснованное чередование с/х культур;

- возделывание многолетних и однолетних бобовых трав и их смесей, зернобобовых культур, сидеральных и промежуточных культур;

- внесение органических, минеральных и бактериальных удобрений; известкование почв, применение пестицидов;

Вещественный путь оказывает наиболее сильное и многостороннее воздействие на плодородие почвы.

Второй путь основывается на улучшении агрономических свойств почвы путем применения обработки почвы и отдельных мелиоративных мероприятий. Однако технологический путь не может компенсировать вынесенных с урожаем вещественных показателей плодородия. Он позволяет только форсировать использование находящихся в почве веществ и по своему воздействию он краткосрочен. Более того, интенсивное и длительное его применение приводит к снижению почвенного плодородия, хотя и обеспечивается краткосрочный эффект. Интенсивная обработка приводит к снижению содержания гумуса, переуплотнению и распылению почвы, созданию эрозионных условий. Этот путь применяется из-за отсутствия достаточного количества вещественных факторов повышения плодородия.

Все технологические операции, система удобрений, система севооборотов, обработка почвы и т.д. строятся таким образом, чтобы обеспечить воспроизводство всех факторов плодородия. Однако решающее значение принадлежит воспроизводству наиболее важного интегрального фактора плодородия - органического вещества.

Воспроизводство плодородия почвы начинают с определения минимальных параметров модели плодородия. Модели плодородия строго дифференцированы в зависимости от природных условий хозяйства, специализации земледелия, экономического уровня производства. Экспериментальное обоснование параметров плодородия конкретных земледельческих регионов позволяет давать активную агрономическую оценку почвы. Это означает, что каждая модель плодородия почвы должна обеспечивать эффективное использование удобрений, специализированных севооборотов, современных ресурсосберегающих технологий обработки почвы, мелиорации, средств защиты растений.

Нормативную эффективность дифференцированных, экспериментально определенных моделей плодородия почвы должна обязательно дополнять экономическая оценка технологий воспроизводства параметров модели. Без этой оценки воспроизводства плодородия почвы невозможно объективно сопоставить получаемый от модели эффект с затратами на поддержание ее параметров.

Агроэкономическая оценка моделей плодородия позволяет в конкретных природно-экономических условиях производства определить и уровни воспроизводства плодородия в целом или по отдельным показателям — простое или расширенное воспроизводство. Параметры моделей плодородия и уровни их воспроизводства изменяются по мере варьирования темпов интенсификации производства, специализации и концентрации земледелия.

В интенсивном земледелии осуществляется воспроизводство всех показателей плодородия, однако первостепенное значение принадлежит воспроизводству наиболее важных из них для конкретных почв и условий производства. Для большинства типов почв интегральным показателем плодородия являются содержание органического вещества и его качественное состояние.

Особое положение органического вещества в плодородии интенсивно используемой почвы объясняется прежде всего функциональной зависимостью процессов почвообразования органического вещества. Развитие почвы как естественно-исторического тела — следствие постоянно происходящих процессов синтеза и разрушения органического вещества. Органическое вещество обеспечивает непрерывность проявления всех звеньев круговорота веществ и энергии при почвообразовании.

Земледельческое использование почв не только не уменьшает значение этой объективной закономерности почвообразования и развития почвенного плодородия, но и ставит ее на качественно новый уровень. В интенсивном земледелии требования к плодородию почвы настолько высоки, что органическое вещество почвы выступает как важнейшая основа биотехнологической сущности земледелия.

Органическое вещество оказывает большое влияние на комплекс важнейших агрономических свойств почвы: биологические, агрофизические и агрохимические.

Особое значение приобретает энергетическая, почвозащитная и экологическая роль органического вещества, выступающего как средство организации почвенной среды и факторов создания урожая.

Принципиальное значение имеет экспериментально установленный и теоретически обоснованный факт возрастающего значения органического вещества почвы по мере дальнейшей интенсификации земледелия.

Среди основных факторов управления органическим веществом почвы (растение, удобрение, обработка почвы, мелиорация) ведущее значение принадлежит растению. Через него прямо и косвенно используются дополнительные количества факторов ни растений. Растение обусловливает перевод последних в логически связанное состояние, наиболее ценное по своей роде, безвредное экологически, снабженное необходимым запасом энергии.

Воспроизводство органического вещества почвы. В современном земледелии баланс органического вещества часто отрицательный. Основными причинами потерь гумуса пахотными почвами являются:

несбалансированность структуры посевных площадей по массе растительных остатков, поступающих в почву;

усиление минерализации органического вещества в результате интенсивной обработки и повышения степени аэрации почв;

разложение и биодеградация гумуса под влиянием физиологически кислых удобрений;

усиление минерализации в результате осушительной и оросительной мелиорации;

эрозия и дефляция почв.

Обязательное условие обеспечения стабильного земледелия — воспроизводство органического вещества. Оно влияет одновременно на воспроизводство большей части биологических, агрофизических и агрохимических показателей плодородия.

Важнейшим фактором воспроизводства органического вещества в пахотных почвах являются полевые культуры. Их роль определяется биологическими особенностями и технологией возделывания. Если в естественных ценозах вся растительная масса поступает в почву, аккумулируя в верхнем слое углерод, азот и зольные элементы, то в агроценозах с поля отчуждается большая часть накопленной массы растений, что приводит к отрицательному балансу названных элементов в почве.

Этот вывод основан на строгом количественном учете отчуждаемых с урожаем элементов питания и частичном возврате в почву питательных веществ с корневыми и пожнивными остатками полевых культур. При этом принимают во внимание все другие возможные статьи поступления в почву питательных веществ.

В отличие от естественных фитоценозов, представленных в основном многолетними растениями, в агрофитоценозах возделывают однолетние растения, которые на единицу фитомассы потребляют значительно больше питательных веществ. В результате в пахотных почвах при недостаточном внесении удобрений запасы органического вещества и зольных элементов постепенно уменьшается.

Несмотря на снижение запасов органического вещества почвы возделывании однолетних растений, было бы неверно отрицать способность однолетних полевых растений пополнять запасы гумуса в почве и положительно влиять на ряд почвенных свойств. Однако конечный результат процессов образования гумуса из не больших количеств растительных остатков однолетних культур и временно протекающих процессов минерализации гумуса является отрицательным. Взаимодействие этих процессов при возделывании многолетних трав имеет ярко выраженный положительный эффект из-за оставления в почве большого количества растительных остатков и незначительной минерализации гумуса при отсутствии механической обработки в течение нескольких лет.

Влияние однолетних растений на гумусированность почвы возрастет, если направленными агротехническими приемами уменьшить отрицательное действие обработки почвы на баланс органического вещества. Несмотря на значительные различия в содержании, запасах, качественном составе гумуса разных типов почв, динамика органического вещества почвы при ее земледельческом использовании характеризуется в целом одинаково. Количественные показатели органического вещества при этом могут заметно различаться.

При прочих равных условиях минерализация органического усиливается на почвах легкого гранулометрического состава и при орошении. Ежегодное восполнение органического вещества в почве за счет пожнивных и корневых остатков под яровыми культурами составляет 0,3—0,5 т/га, под пропашны-— 0,15—0,25 т/га. Дефицит органического вещества в почве, не восполненный растительными остатками, необходимо компенсировать внесением органических удобрений.

Чем больше в структуре посевной площади многолетних трав, тем выше в почве содержание гумуса.

Систематическое внесение органических и минеральных удобрений в севооборотах влияет на количественные превращения органического вещества почвы. Однако роль органических и минеральных удобрений в гумусовом балансе принципиально различна.

Органические удобрения могут влиять на баланс органического вещества почвы как прямо, переходя частично в форму гумусовых веществ (гумификация углерода органических удобрений), так и косвенно. Минеральные удобрения влияют на гумусовый баланс лишь косвенно. С повышением урожая количество оставляемой в поле растительной массы увеличивается, значительная часть питательных веществ урожая возвращается в поле в виде органических удобрений. Минеральные удобрения могут также затормаживать (за счет специфического влияния на биологическую активность почвы) процессы минерализации гумуса.

Применение минеральных удобрений — часто решающее условие быстрого увеличения урожайности полевых культур. Однако урожай, как отмечалось, еще не является абсолютным показателем плодородия почвы. Воспроизводство органического вещества почвы — важнейшее условие обеспечения высокой эффективности возрастающих доз минеральных удобрений. При систематическом применении минеральных удобрений наряду с ростом урожайности увеличиваются количество растительных остатков и содержание в них азота, фосфора, калия.

Состав растительных остатков корневой и пожнивной масс значительно различается по культурам. В корневых остатках зерновых культур значительно больше азота и фосфора, в стерне — калия. По содержанию азота и углерода корневая масса биологически более ценна, чем стеблевые остатки, характеризующиеся широким отношением С : N. Применение удобрений способствует в большей степени повышению содержания в растительных остатках азота и калия, в меньшей — фосфора.

Темпы разложения растительных остатков в почве зависят от соотношения С: N. Быстрое разложение свойственно растительным остаткам клевера с узким соотношением С : N; менее интенсивно разлагаются растительные остатки зерновых культур и вико-овсяной смеси. Внесение органических и минеральных удобрений ускоряет процессы разложения растительных остатков. В дерново-подзолистых почвах в течение года разлагается от 30 до 60% растительных остатков.

Органические удобрения, прежде всего навоз, позволяют в значительной мере перевести минеральные удобрения в органически связную форму. Растительные остатки сельскохозяйственных культур в современном земледелии превышают в балансе органического почвы количество вносимого навоза примерно в 2 раза. Однако резервы увеличения доли растительных остатков в балансе а почти исчерпаны, а органических удобрений — имеются.

Механическая обработка почвы — один из наиболее существенных факторов, обусловливающих разложение органического вещества почвы. Разрыхление почвы способствует активизации почвенной микрофлоры и разложению органического вещества с образованием доступных форм азота и последующим вымыванием в условиях промывного режима почвы или восстановлением до свободного азота. Наиболее заметное снижение содержания органического вещества происходит при распашке целинных почв в первыe годы. При уменьшении интенсивности обработки почвы (снижение глубины обработки, сокращение количества технологических приемов) темпы разложения органического вещества замедляются.