Роль корневых и стерневых растительных остатков, чередования культур в повышении плодородия почвы.

Непосредственным и основным источником орг в-в почвы являются в природных ландшафтах - вся биомасса растений, в агроландшафтах - растительные остатки (стерневые, корневые, опад), или и побочная продукция (солома, ботва).В природных экосистемах, где урожай человеком не убирается, в почву ежегодно поступает вся биомасса, равная годичной продукции , которая составляет в зависимости от почвенно-растительных зон от 3,5 до 25 т/га.В агроценозах поступление растительных остатков в почву также изменяется в широких пределах - от 2,8 до 11,9 т/га (В.И. Кирюшин и др., 1993; В.Г. Лошаков, 2003). Поступление растительных остатков в почву сильно зависит от возделываемых культур и условий их выращивания. Так, по данным исследований A.M. Лыкова (1982), проведенных по учету поступающих растительных остатков в почву (в слое 0-40 см), установлено, что на фоне без удобрений их количество составляло: у озимой пшеницы - 29,5; ячменя - 21,8; клевера I г.п. - 39,1; вико-овсяной смеси - 22,6; картофеля - 12,8 п/га. На фоне N50P75K60 - соответственно: 30,5; 28,1; 54,1; 25,6; 19,7 ц/га. На фоне 15 т/га навоза- соответственно: 34,1; 32,6; 59,1; 30,0; 19,8 ц/га. При этом, на фоне удобрений наблюдалось увеличение биомассы корней и надземной биомассы. Многолетние и глубокие исследования по учету биомассы надземной части растений и пожнивно-корневых остатков в дерново-подзолистой почве проведены Ф.И. Левиным (1972, 1980, 1983, 1986). По его данным озимая рожь оставляла в почве на фоне удобрений и извести: корней - 27,6 ц/га сухого вещества, пожнивных остатков (стерня) - 18,6, а всего - 46,2 п/га при урожайности зерна 26,2 ц/га. На фоне без удобрений (на контроле) всего пожнивных и корневых остатков было 30,6 ц/га при урожайности зерна -14.1 ц/га. Кроме того, в первом случае соломы было 54,8 ц/га, во втором -33.1 ц/га. У яровых зерновых культур эти показатели были значительно ниже. А многолетние травы I г.п. имели отчужденную часть с урожаем - 45,8 ц/га, поукосные остатки - 71,3 ц/га. Многолетние травы II г.п. соответственно - 53,6 и 81,3 ц/га.В многолетнем опыте на дерново-подзолистой почве в учхозе "Михай-ловское" МСХА (1968 - 1990 гг.) установлено (В.Г. Лошаков, 1991), что наибольшее количество сухого органического вещества в слое - 20 см накапливается при выращивании многолетних трав II г.п. (клеверо-тимофеечная смесь) - 6,3 - 7,5 т/га. В многолетнем стационарном полевом опыте в условиях Полесья, заложенном в 1976п на дерново-подзолистых почвах, установлено, что клевер луговой оставляет после себя в почве 58,2 - 65,6 п/га растительных остатков, в которых содержалось 125 - 135 кг азота. В полевых опытах, проведенных в условиях Волго-Вятского региона, учет пожнивно-корневых растительных остатков, поступающих в почву, дал следующие результаты: клевер луговой I г.п. - 50,8 - 56,7 ц/га, клевер II г.п. - 58,3 - 79,4, озимая рожь - 37,6 - 40,7, яровые зерновые - 30,8 - 39,2 и однолетние травы (вико-овес) - 27,6 - 28,9. При перерасчете на азот (в корнях клевера лугового N было 1,25 - 2,00 %) с растительными остатками клевера в почву поступило его 78,7 - 122,9 кг на гектар. Учет корневых и пожнивных остатков клевера в занятых парах в пахотном слое - 20 см в среднем за 3 года (1958 - 1960 гг.), проведенный в опытах В.А. Родионова (1968), показал, что клевер позднеспелый оставляет в почве их 52,0 ц/га (39,3 ц/га корневых остатков + 12,7 ц/га - пожнивных); клевер раннеспелый - 45,5 (корневые остатки - 35,2 + пожнивные -10,3 ц/га); клевер раннеспелый + клевер розовый - 39,8; донник - 36,8 ц/га. Обобщенные данные исследований, проведенных в Московской области на дерново-подзолистых почвах, показывают, что многолетние травы оставляют в почве до 60 % ОВ от общей синтезированной биомассы, тогда как при возделывании зерновых и других культур поступает его в почву не более 30 - 35 %. Рост и развитие биомассы корней влияет на формирование надземной части растений и, очевидно, наоборот. З.К. Благовещенская (1984) приводит данные опытов Кюхлера (1974) и Черны (1976), проведенных в Чехии. Эта зависимость в них четко прослеживается. Если биомасса сухого вещества корней люцерны посевной возрастает с 22,5 г/сосуд до 50,5, то и сухое вещество надземной массы увеличивается с 28,0 до 99,2 г/сосуд. Такая же зависимость наблюдается у клевера лугового: если сухая биомасса корней изменяется от 0,08 до 8,02 г/сосуд, то соответственно, сухая биомасса надземной части возрастает от 2,0 до 19,7 г/сосуд. Академик A.M. Лыков (2002), ссылаясь на данные опытов Е.И. Алиевой (1978) показывает, что при росте урожайности надземной биомассы хотя и происходит одновременное увеличение биомассы корней, но и их относительная доля в общей биомассе уменьшается. Так, при урожайности озимой и яровой пшеницы 10-20 ц/га соотношение равнялось 1,3 в пользу корней, при 20 - 30 ц/га - 0,8; при 30 - 40 ц/га - 0,6; при 40 - 50 ц/га - 0,56. У клевера 1-го года пользования отношение массы корней к массе надземной части растений изменялось при такой урожайности сена в следующей последовательности: 2,7; 1,4; 1,6; 1,0; 0,8. Обобщение многочисленных и многолетних исследований научных учреждений и вузов Нечерноземной зоны России по вопросу накопления органического вещества полевыми культурами позволяют расположить их в следующей убывающей очередности: многолетние травы - кукуруза на силос - озимые зерновые - яровые зерновые -зернобобовые - свекла кормовая и сахарная - картофель - лен-долгунец. Такая же зависимость установлена на черноземах в условиях лесостепи Поволжья, где по накоплению пожнивно-корневых остатков культуры расположились в следующем порядке: люцерна > кукуруза > озимая рожь > овес > яровая пшеница > горох (В.И. Морозов и др., 2003). При этом большое значение имеет и качество растительных остатков, особенно соотношение С : N. По данным В.Г. Лошакова (1991) в растительных остатках многолетних трав оно равно 13-15, озимой пшеницы - 47 - 52, овса - 44 - 50, ячменя - 42 - 45, кукурузы - 31 - 32. Солома является важным, дешевым и экономически безопасным источником ОВ в почве. Тонна соломы зерновых культур по содержанию ОВ, N, Р, Са равноценна 3 и более тоннам полуперепревшего навоза влажностью 75 %. В среднем она содержит 0,5 % N, 0,25 -фосфора, 0,8 - калия, 35-40 углерода. При средних урожаях зерновых с соломой возвращается в почву 12 - 15 кг N, 7 - 8 - фосфора и 20 - 24 - калия. По данным О.Е. Аврова и З.М. Мороз (1979), в 5 т соломы содержится 20 - 25 кг N, 5 - 7 кг Р, 60 - 90 кг К, 10 - 15 кг Са, 4 - 6 кг Mg, 5 - 8 кг S и, кроме того, 25 г бора, 15 г меди, 150 г марганца, 2 г молибдена, 200 г цинка, 500 г кобальта. Микроэлементов в соломе больше, чем в зерне. В пахотных почвах Удмуртии многих микроэлементов недостаточно, поэтому пополнение их запасов будет способствовать общему окультуриванию почв. Кроме того, солома является хорошим источником углерода для формирования почвенного гумуса и СОг - для воздушного (углеродного) питания. По содержанию углерода она в 3,5 - 4,0 раза превосходит подстилочный навоз. В опытах ВИУА запашка 12 - 16 т соломы на гектар за две ротации севооборота сохраняла содержание гумуса и азота в почве на исходном уровне. В исследованиях, проведенных в Северо-Западном НИИСХ, при применении соломы в количестве 4-14 т/га ежегодно совместно с минеральными удобрениями за 6 лет увеличилось содержание гумуса в дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах до 1,7 %, тогда как при одних минеральных удобрениях его было лишь 1,48 %. Исследованиями Л.Г. Комаревцевой в условиях Удмуртии (1978, 1981, 1982) установлено, что внесение соломы совместно с минеральными удобрениями повышает влажность почвы на 1,5 % по сравнению ЫбоРбоКбо без соломы. Одновременно повышается содержание аммиачного азота в почве на 1,5 - 7,4 мг, а нитратного - на 4,5 - 9,0 мг/кг абсолютно-сухой почвы, увеличивается общее количество микроорганизмов с 5,8 - 19,0 до 7,9 - 33,9 млн клеток в 1 г почвы. Как показывают результаты исследований М.Т. Куприченкова и других (2000), при обогащении почвы соломой и другими растительными остатками резко увеличивается количество свободноживущих азотфиксирующих микроорганизмов, накапливающих до 7 кг N на каждую тонну органической массы. При этом, за 4 года отвальная обработка почвы привела к снижению содержания гумуса с 3,69 до 3,33 %, а при запашке соломы произошло повышение его содержания с 3,55 до 4,07 %. Запахивание соломы в опытах Ротамстедской сельскохозяйственной опытной станции (Великобритания) ежегодно в количестве 6-7 т/га при выращивании сельскохозяйственных культур в севообороте (картофель - ячмень - сахарная свекла) за 18 лет увеличило содержание органического углерода в почве с 1,3 до 1,4 %. В опытах Института агрохимии университета в Бонне (Германия) содержание гумуса в суглинистой почве при удобрении соломой увеличилось с 1,02 - 1,08 % С (1957 г.) до 1,21 - 1,48 % С (1978 г.) и составляло, соответственно, на делянках без соломы 1,07 % С. В данном опыте ежегодно вносилось 6,5 т/га соломы с компенсирующей дозой азота (0,5 - 1,0 кг N на 1 ц соломы). Одновременно увеличилось содержание в почве азота, подвижных форм фосфора и калия. В полевых условиях внесение соломы, по данным Н.К. Шикулы и А.Ф. Гнатенко (1991), в количестве 2,4 т/га с азотными (N24), что по углероду и азоту эквивалентно навозу в дозе 12 т/га, в большей степени увеличило содержание гумуса в почве, чем навоз. В модельных вегетационных опытах А.А. Юскина (2002) при заделке соломы на глубину - 20 см с перемешиванием с почвой пахотного слоя увеличилось содержание общего гумуса, а при мелкой заделке на глубину 0,5 и - 10 см образуется больше лабильного гумуса. Внесение азотных удобрений при этом способствовало процессу разложения соломы и последующей ее гумификации. Аналогичные данные получены С.Н. Балаховым (1979), О.Е. Авровым и З.М. Мороз (1979) и другими. Интересные данные приведены Тамбовским НИИСХ по способности культур обогащать почву органическим веществом за счет неотчужденной части урожая, в т.ч. соломы. Подсчитано, что в поле остается органической массы в виде абсолютно-сухого вещества на единицу основной продукции следующее количество: озимая рожь - 1,81; озимая пшеница - 1,40; ячмень - 1,20; горох - 1,15; кукуруза на силос - 0,66; сахарная свекла - 0,74; подсолнечник - 4,24; многолетние травы - 3,51. Таким образом, анализ результатов научных исследований показывает, что при резком сокращении внесения навоза, что наблюдается в России в настоящее время, солома в значительной мере может восполнить поступление органического вещества в почву