Самым дешевым источником органики является солома и неиспользуемая побочная продукция пропашных культур. Учитывая, что ресурсы навоза в хозяйствах весьма ограничены, для регулирования баланса энергии и питательных веществ широкое применение должны получать другие виды органических веществ – солома, растительные остатки кукурузы, подсолнечника и других культур.
Следует подчеркнуть меньшую ценность этих видов органики в сравнении с навозом. При узком отношении углерода к азоту в составе соломы и растительных остатков бобовых культур они становятся легкодоступным источником углерода для микроорганизмов, а недостаток азота в их питании пополняется за счет почвенных запасов. Разложение соломы замедляется, дефицит азота угнетающе действует на культурные растения.
Для повышения эффективности соломы и другой побочной продукции урожая необходимо внесение азотных удобрений в количестве 10-15 кг действующего вещества на 1 т растительной массы. Солому бобовых культур можно использовать без каких-либо добавок.
В.Р. Вильямс (1953) считал, что вредные последствия сжигания могут превзойти всякие ожидания: «Сжигание стерни приводит к быстрой и полной минерализации всех пожнивных остатков, - писал он, - весь запас зольных элементов мертвого органического вещества растений чрезвычайно быстро обращается в минеральные соли, которые столь же быстро выщелачиваются».
При сжигании 40-50 ц стерни и соломы с гектара теряется до 20-25 кг азота и 1500-1700 кг углерода, наносится непоправимый ущерб окружающей среде и плодородию почвы.
В странах с развитым сельскохозяйственным производством солома используется как органическое удобрение. В США ежегодное использование растительных остатков на удобрение составляет более 68%, доля которых в общем количестве органических удобрений превышает 53%. В Германии сжигается только 5% соломы, а 45% заделывается в почву. Во Франции сжигается 12%, остальная солома используется в животноводстве или запахивается на удобрение.
Солома – незерновая часть урожая, длина которой колеблется в пределах от 30 до 180 см, в зависимости от культуры, сорта, погодных условий в период вегетации, применения удобрений и ретардантов. Содержание элементов питания, прежде всего углерода (С) и азота (N) определяет скорость разложения соломы, чем уже соотношение С:N, тем быстрее проходят процессы минерализации соломы. Содержание азота в соломе озимой ржи, озимой пшеницы, ярового ячменя и кукурузы составляет 0,35-0,50%, зернобобовых – 1,29%, при соотношении С:N соответственно 60-110 и 20-25.
При разложении внесенной в почву соломы преобладают два основных процесса трансформации органического вещества: до конечных продуктов – углекислоты, воды и минеральных элементов – минерализация; до образования стабильных гумусовых веществ – гумификация.
Гумификация свежего органического вещества соломы формирует агрономически ценные физические свойства почв: структуру, водопроницаемость, плотность, влагоемкость. Минерализация способствует переходу в доступное состояние закрепленных в органическом веществе элементов питания.
Скорость и характер трансформации органического вещества соломы в значительной степени зависит от химического и минералогического состава почвы. В почвах, богатых вторичными минералами (монтмориллонитом, каолинитом, гидрослюдами и т.п.), интенсивность разложения заметно снижается, т.к. вторичные минералы адсорбируют органические соединения, препятствуя минерализации.
Одним из важнейших антропогенных факторов, регулирующих трансформацию соломы в почве, являются минеральные удобрений. Особую роль играют азотные удобрения, применение повышенных доз которых сопровождается ускоренной минерализацией соломы и снижением коэффициента гумификации. Это обстоятельство нужно учитывать при расчете баланса гумуса и на почвах с высоким уровнем использования азотных удобрений (Деревягин В.А., Кравченко М.Е., Русакова И.В., 1989).
На почвах, бедных подвижными формами фосфатов, внесение фосфорных удобрений вместе с соломой ускоряет ее разложение, при этом в значительной степени усиливаются процессы аммонификации и минерализации органического фосфора.
Измельчение соломы и заделка ее плугом ускоряет разложение и минерализацию, при этом оптимальная температура при которой идет этот процесс считается 28-300С (Мишустин Е.Н., 1980; Анспок П.И., 1988).
Среди применяемых в настоящее время органических удобрений содержание углерода на единицу массы в соломе – наибольшее. Поэтому солома имеет чрезвычайно важное значение в регулировании баланса органического вещества, поступающего в почву, особенно на удаленных от ферм и населенных пунктов полях, куда органические удобрения практически не вносятся (Деревягин В.А., Деревягина Р.Н., Попов П.Д., 1988; Скроманис А.А., Анспок П.И., 1988).
По мнению Е.Н. Мишустина (1980) внесенная в почву солома существенно влияет на улучшение азотного режима почв. Углеводы, входящие в состав соломы, используются в метаболизме бактерий, способных фиксировать атмосферный азот. Заметно смещается соотношение микробиологических процессов мобилизации и иммобилизации азота в сторону преобладания последнего, в результате чего большая часть внесенного азота закрепляется в почве в органической форме, кроме того повышается содержание подвижных форм фосфора и калия.
Систематическое воспроизводство почвенного плодородия, обеспечение бездефицитного баланса гумуса требует постоянного внесение в почву свежего органического вещества, потребность в котором тесно связана со структурой посевных площадей и степенью интенсивности производства (Михайлина В.И., 1983).
Затраты по измельчению и внесению соломы полностью окупаются прибавкой урожайности последующих культур в течение года. Количество соломы и другой побочной продукции зависит от возделываемой культуры, сорта, применяемых удобрений (табл. 5).
Таблица 5. Количество сухого вещества побочной продукции, формируемое культурами севооборотов, т/га
Определить ее, можно по уравнениям регрессии зная урожайность основной продукции (табл. 6). Наибольшее ее количество формировала озимая пшеница по пару и бобовым предшественникам, а также озимая рожь и кукуруза на зерно. Меньше всего побочной продукции поступало при возделывании ярового ячменя и гороха. Общее поступление сухого вещества соломы при ее использовании на удобрение зависит от вида севооборота.
Между урожайностью основной продукции и формируемой надземной массой существует прямая зависимость, которая изменяется по зонам Ростовской области и зависит от степени проявления эрозионных процессов. На каждую тонну основной продукции в зависимости от культуры, сорта, урожайности, степени эродированности формируется от 30 до 200% побочной (соломы, стеблей, половы, стержней, листьев) (табл. 7).
Таблица 6. Зависимость между урожайностью зерна (У) и сухой массой побочной продукции (Х), т/га
Количество побочной продукции во-многом зависит от сорта, предшественника и применяемых удобрений. Так по чистому пару без применения удобрений на черноземе обыкновенном в приазовской зоне в среднем накапливалось 8,3 т/га соломы озимой пшеницы. При средней урожайности 67,3 ц/га соотношение хозяйственно ценной части и побочной продукции составило 1:1,2.
В 2010 году в зависимости от культуры, типа почв и способа основной обработки на неэродированных почвах количество побочной продукции на 10-15% больше, чем на среднеэродированных и на 20-30% чем на сильноэродированных (табл. 8).
Таблица 7. Соотношение зерна и соломы в урожае сельскохозяйственных культур на различных типах почв в 2010 году.
Количество побочной продукции во-многом зависит от сорта, предшественника и применяемых удобрений. Так по чистому пару без применения удобрений на черноземе обыкновенном в приазовской зоне в среднем накапливалось 8,3 т/га соломы озимой пшеницы. При средней урожайности 67,3 ц/га соотношение хозяйственно ценной части и побочной продукции составило 1:1,2.
В 2010 году в зависимости от культуры, типа почв и способа основной обработки на неэродированных почвах количество побочной продукции на 10-15% больше, чем на среднеэродированных и на 20-30% чем на сильноэродированных (табл. 8).
Таблица 8. Соотношение зерна и соломы в урожае сельскохозяйственных культур на различных типах почв в 2010 году
Наибольшее количество соломы на контроле без удобрения отмечено на сортах Дон-105, Таня и Фортуна - соответственно 13,4, 11,2, 11,8 т/га. Отношение зерно/солома по этим сортам составило 1:2,1, 1:1,5, 1:1,3. Наименьшее количество соломы - 5,4-6,6 т на 1 га сформировано сортами Донской сюрприз, Ермак, Станичная, Гранит, Гарант. Соотношение основной и побочной продукции составило 1:1,0-1,1. (табл. 9).
При внесении средних доз минеральных удобрений N90P50 увеличивалась доля соломы в общей массе урожая озимой пшеницы по пару. При средней урожайности 74,8 ц/га соотношение хозяйственно ценной части и побочной продукции составило 1:1,3, при этом накапливалось 9,6 т/га соломы озимой пшеницы по пару. Наибольшее количество соломы получено на сортах Дон-105, Фортуна, Таня, Престиж - соответственно 14,0, 13,5, 12,0 т/га.
Соотношение товарной и нетоварной части урожая по этим сортам составило 1:2,0; 1:1,3; 1:1,6. Наименьшее количество соломы - 6,0-7,0 т на 1 га на фоне N90P50 сформировано сортами Донской сюрприз, Станичная, Гранит, при этом соотношение основной и побочной продукции составило 1:1.
Таблица 9. Накопление соломы сортами озимой пшеницы по пару при внесении удобрений, т/га
Сорт |
Соотношение зерна к соломе |
Урожайность соломы, т/га |
||||
контроль |
N90P50 |
N180P100 |
контроль |
N90P50 |
N180P100 |
|
Росинка тарасовская |
1,4 |
1,4 |
1,5 |
9,0 |
9,3 |
10,8 |
Губернатор Дона |
1,1 |
1,1 |
1,2 |
8,8 |
9,3 |
10,3 |
Августа |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
8,9 |
9,4 |
11,2 |
Престиж |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
8,9 |
12,0 |
13,7 |
Тарасовская остистая |
1,1 |
1,4 |
1,4 |
6,3 |
8,8 |
9,6 |
Северодонецкая юбил. |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
7,7 |
9,8 |
10,7 |
Доминанта |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
8,3 |
9,2 |
9,8 |
Камея |
1,3 |
1,3 |
1,4 |
9,5 |
11,0 |
12,6 |
Донская лира |
1,3 |
1,3 |
1,4 |
9,6 |
10,5 |
11,5 |
Арфа |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
7,4 |
7,7 |
9,2 |
Агра |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
8,7 |
10,7 |
11,5 |
Авеста |
1,3 |
1,3 |
1,4 |
6,9 |
8,1 |
9,7 |
Донэко |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
6,6 |
8,0 |
8,9 |
Ростовчанка-3 |
1,4 |
1,4 |
1,5 |
9,0 |
9,8 |
11,3 |
Зерноградка-11 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
7,4 |
10,3 |
11,3 |
Гарант |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
6,6 |
7,4 |
8,6 |
Гранит |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
6,2 |
7,0 |
8,0 |
Дон-105 |
2,1 |
2,0 |
2,2 |
13,4 |
14,0 |
15,9 |
Донской сюрприз |
1,1 |
1,1 |
1,2 |
5,4 |
6,0 |
7,8 |
Ермак |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
6,7 |
7,7 |
8,9 |
Станичная |
1,0 |
1,0 |
1,1 |
6,2 |
6,8 |
7,7 |
Таня |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
11,2 |
13,5 |
14,9 |
Краснодарская-99 |
1,3 |
1,3 |
1,4 |
9,3 |
10,2 |
12,1 |
Победа-50 |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
7,9 |
9,0 |
10,3 |
Лира |
1,1 |
1,1 |
1,2 |
9,3 |
9,5 |
11,4 |
Нота |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
8,8 |
10,2 |
11,4 |
Кума |
1,1 |
1,4 |
1,4 |
7,0 |
10,0 |
9,9 |
Фортуна |
1,3 |
1,3 |
1,4 |
11,8 |
14,0 |
15,3 |
Вояж |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
7,9 |
8,8 |
10,3 |
Спартак |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
9,1 |
11,1 |
12,2 |
Юнона |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
8,0 |
9,7 |
10,7 |
Грация |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
7,6 |
9,6 |
10,3 |
Коллега |
1,0 |
1,0 |
1,1 |
7,7 |
9,4 |
10,9 |
Среднее |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
8,3 |
9,6 |
10,9 |
При внесении удобрений в повышенных дозах доля соломы в структуре урожая озимой пшеницы по пару увеличивалась. Также возрастало и количество побочной продукции с 1 га. При средней урожайности 79,9 ц/га соотношение хозяйственно ценной части и побочной продукции составило 1:1,4, при этом накапливалось в среднем 10,3 т/га соломы. Наибольшее количество соломы отмечено на сортах Дон-105, Фортуна, Таня, Престиж - соответственно 15,9, 15,3, 14,9, 12,0 т/га. Соотношение товарной и нетоварной части урожая по этим сортам составило 1:2,2; 1:1,4; 1:1,7; 1:1,7. Наименьшее количество соломы - 7,7 и 8,0 т на 1 га на повышенном фоне питания сформировано сортами Станичная и Гранит, при соотношении основной и побочной продукции - 1:1,1 и 1:1,2.
По предшественнику горох без применения удобрений в среднем накапливалось 6,8 т/га соломы озимой пшеницы, при средней урожайности 55,4 ц/га. Соотношение основной продукции и побочной в среднем по сортам составило 1:1,2. Наибольшее количество соломы 8,3-8,6 т/га отмечено на сортах Дон-105, Станичная, Престиж и Фортуна. Отношение зерно/солома по этим сортам составило 1:1,5, (Фортуна - 1/1,1). Наименьшее количество соломы - 4,7 т/га сформировано сортом Гранит, при соотношении 1:1. (табл. 10).
При внесении средних доз минеральных удобрений доля соломы в общей массе урожая озимой пшенице после гороха не изменялась. При средней урожайности 66,7 ц/га соотношение хозяйственно ценной части и побочной продукции составило 1:1,2. При этом накапливалось в среднем 8,0 т/га соломы. Наибольшее количество соломы на фоне N90P50 получено на сортах Краснодарская-99, Фортуна, Таня - 9,9-10,8 т/га, при соотношении товарной и нетоварной части урожая 1:1,3 – 1:1,4. Наименьшее количество соломы - 6,8-6,9 т на 1 га при внесении средних доз удобрений сформировали сорта Юнона и Грация, при соотношении основной и побочной продукции 1:1,1-1:1,0. При внесении удобрений в повышенных дозах доля соломы в урожае сухой массы озимой пшеницы после гороха повышалась в среднем до 1,3, при этом накапливалось в среднем 9,3 т/га соломы.
Таблица 10. Накопление соломы сортами озимой пшеницы по предшественнику горох при внесении удобрений, т/га
Сорт |
Соотношение зерна к соломе |
Урожайность соломы, т/га |
||||
контроль |
N90P50 |
N180P100 |
контроль |
N90P50 |
N180P100 |
|
Росинка тарасовская |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
7,2 |
8,1 |
8,9 |
Губернатор Дона |
1,2 |
1,1 |
1,2 |
7,3 |
8,2 |
9,3 |
Августа |
1,4 |
1,1 |
1,4 |
7,2 |
7,8 |
10,3 |
Престиж |
1,5 |
1,4 |
1,5 |
8,4 |
8,8 |
10,7 |
Тарасовская остистая |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
4,7 |
6,6 |
7,8 |
Северодонецкая юбил. |
1,4 |
1,4 |
1,5 |
6,2 |
8,4 |
9,4 |
Доминанта |
1,4 |
1,4 |
1,5 |
7,0 |
8,2 |
9,9 |
Камея |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
7,0 |
8,4 |
10,2 |
Донская лира |
1,2 |
1,1 |
1,3 |
6,5 |
7,4 |
9,9 |
Арфа |
1,2 |
1,2 |
1,5 |
6,2 |
7,5 |
9,8 |
Агра |
1,7 |
1,2 |
1,6 |
7,0 |
8,1 |
11,1 |
Авеста |
1,3 |
1,2 |
1,3 |
7,1 |
7,9 |
9,4 |
Донэко |
1,0 |
1,1 |
1,1 |
5,5 |
7,4 |
7,7 |
Ростовчанка-3 |
1,2 |
1,3 |
1,3 |
5,5 |
8,1 |
8,8 |
Зерноградка-11 |
1,3 |
1,2 |
1,4 |
6,7 |
7,2 |
9,8 |
Гарант |
1,1 |
1,1 |
1,1 |
6,4 |
7,4 |
7,8 |
Гранит |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
5,3 |
6,9 |
7,9 |
Дон-105 |
1,5 |
1,2 |
1,5 |
8,5 |
8,1 |
11,1 |
Донской сюрприз |
1,3 |
1,2 |
1,4 |
6,4 |
7,8 |
10,0 |
Ермак |
1,0 |
1,0 |
1,1 |
5,7 |
7,6 |
8,6 |
Станичная |
1,5 |
1,3 |
1,3 |
8,3 |
8,5 |
9,0 |
Таня |
1,3 |
1,3 |
1,5 |
7,7 |
9,9 |
11,9 |
Краснодарская-99 |
1,3 |
1,4 |
1,4 |
7,5 |
10,1 |
10,2 |
Победа-50 |
1,3 |
1,3 |
1,3 |
6,5 |
8,2 |
8,7 |
Лира |
1,1 |
1,1 |
1,2 |
7,3 |
8,4 |
9,5 |
Нота |
1,1 |
1,1 |
1,2 |
6,1 |
7,4 |
8,8 |
Кума |
1,3 |
1,4 |
1,3 |
7,0 |
8,7 |
8,4 |
Фортуна |
1,1 |
1,3 |
1,3 |
8,6 |
10,8 |
11,3 |
Вояж |
1,4 |
1,2 |
1,4 |
7,7 |
7,4 |
9,4 |
Спартак |
1,2 |
1,2 |
1,4 |
6,7 |
7,6 |
9,2 |
Юнона |
1,1 |
1,1 |
1,1 |
5,8 |
6,9 |
7,5 |
Грация |
1,0 |
1,0 |
1,1 |
5,8 |
6,8 |
8,2 |
Коллега |
1,1 |
1,1 |
1,1 |
6,7 |
7,4 |
7,6 |
Среднее |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
6,8 |
8,0 |
9,3 |
На фоне N180P100 наибольшее количество соломы получено на сортах Дон-105, Фортуна, Таня, Агра - 11,1-11,9 т/га. Соотношение товарной и нетоварной части урожая по этим сортам составило 1:1,5; 1:1,3; 1:1,5; 1:1,6. Наименьшее количество соломы - 7,5; 7,7; 7,8; 7,9 т на 1 га на повышенном фоне питания сформировано сортами Юнона, Донэко, Гарант и Гранит, при соотношении зерна к соломе 1:1,1-1,2.
В посевах озимой пшеницы после подсолнечника на контроле в среднем накапливалось 3,6 т/га соломы, при средней урожайности зерна 31,2 ц/га. Соотношение хозяйственно ценной части и побочной продукции составило 1:1,2. Наибольшее количество соломы на контроле без удобрений отмечено на сорте Фортуна - 5,2 т/га, немного меньше на сортах Донская лира, Агра, Авеста, Таня, Краснодарская-99 - 4,3-4,4 т/га. Наименьшее количество соломы - 2,3 т на 1 га сформировано сортом Росинка тарасовская, при соотношении основной и побочной продукции 1:1,1. (табл. 11).
От применения средних доз минеральных удобрений N90P50 доля соломы в структуре урожая озимой пшеницы после подсолнечника относительно контроля не изменялась. При средней урожайности 46,7 ц/га накапливалось 5,7 т/га соломы. Соотношение основной и побочной продукции при этом было 1:1,2. Наибольшее количество соломы получено на сортах: Фортуна - 9,1 т/га; Краснодарская-99 (8,3 т/га), Донской сюрприз (7,5 т/га). Соотношение товарной и нетоварной части урожая по этим сортам составило 1: 1,5; 1:1,6; 1:1,4. Наименьшее количество соломы - 3,5 т/га сформировано сортом Росинка тарасовская, при соотношении основной и побочной продукции 1:1,2.
При внесении удобрений в повышенных дозах увеличивалась доля соломы в структуре урожая озимой пшеницы после подсолнечника и общее количество побочной продукции с 1 га. При средней урожайности 54,5 ц/га соотношение хозяйственно ценной части и побочной продукции составило 1:1,3. При внесении минеральных удобрений в дозе N180P100 накапливалось в среднем 7,0 т/га соломы.
Таблица 11. Накопление соломы сортами озимой пшеницы по предшественнику подсолнечник при внесении удобрений, т/га
Сорт |
Соотношение зерна к соломе |
Урожайность соломы, т/га |
||||
контроль |
N90P50 |
N180P100 |
контроль |
N90P50 |
N180P100 |
|
Росинка тарасовская |
1,1 |
1,2 |
1,2 |
2,3 |
3,5 |
3,7 |
Губернатор Дона |
1,1 |
1,2 |
1,2 |
2,6 |
4,2 |
4,6 |
Августа |
1,2 |
1,1 |
1,3 |
3,3 |
3,7 |
5,1 |
Престиж |
1,3 |
1,3 |
1,4 |
3,8 |
4,7 |
6,3 |
Тарасовская остистая |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
3,2 |
4,5 |
5,6 |
Северодонецкая юбил. |
1,1 |
1,5 |
1,4 |
3,0 |
5,7 |
6,1 |
Доминанта |
1,0 |
1,4 |
1,3 |
2,9 |
5,7 |
5,7 |
Камея |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
3,3 |
5,5 |
6,4 |
Донская лира |
1,2 |
1,1 |
1,3 |
4,3 |
5,3 |
7,5 |
Арфа |
1,2 |
1,4 |
1,4 |
3,3 |
5,8 |
7,2 |
Агра |
1,2 |
1,1 |
1,2 |
4,3 |
4,6 |
6,1 |
Авеста |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
4,4 |
5,2 |
6,8 |
Донэко |
1,1 |
1,2 |
1,2 |
3,7 |
6,1 |
6,9 |
Ростовчанка-3 |
1,2 |
1,3 |
1,3 |
3,8 |
5,8 |
6,9 |
Зерноградка-11 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
3,1 |
5,7 |
6,8 |
Гарант |
1,0 |
1,0 |
1,1 |
3,3 |
5,0 |
5,8 |
Гранит |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
3,5 |
5,3 |
7,0 |
Дон-105 |
1,1 |
1,0 |
1,1 |
3,4 |
4,9 |
6,1 |
Донской сюрприз |
1,1 |
1,4 |
1,4 |
3,5 |
7,5 |
8,1 |
Ермак |
1,2 |
1,1 |
1,2 |
3,8 |
5,4 |
7,1 |
Станичная |
1,2 |
1,0 |
1,2 |
3,6 |
5,1 |
7,2 |
Таня |
1,3 |
1,2 |
1,4 |
4,4 |
6,2 |
9,2 |
Краснодарская-99 |
1,3 |
1,6 |
1,5 |
4,3 |
8,3 |
10,4 |
Победа-50 |
1,0 |
1,0 |
1,1 |
3,3 |
4,5 |
6,9 |
Лира |
1,1 |
1,2 |
1,2 |
3,6 |
6,4 |
7,2 |
Нота |
1,1 |
1,1 |
1,2 |
3,8 |
5,7 |
7,2 |
Кума |
1,2 |
1,5 |
1,5 |
3,7 |
7,2 |
8,4 |
Фортуна |
1,1 |
1,5 |
1,4 |
5,2 |
9,1 |
9,7 |
Вояж |
1,2 |
1,4 |
1,4 |
3,1 |
7,4 |
9,3 |
Спартак |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
3,8 |
6,5 |
7,8 |
Юнона |
1,1 |
1,1 |
1,2 |
3,5 |
6,2 |
7,7 |
Грация |
1,2 |
1,1 |
1,2 |
3,7 |
5,7 |
7,5 |
Коллега |
1,1 |
1,3 |
1,3 |
3,8 |
7,0 |
8,1 |
Среднее |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
3,6 |
5,7 |
7,0 |
Наибольшее количество соломы получено на сортах Краснодарская-99, Фортуна, Вояж, Таня - соответственно 10,4; 9,7; 9,3; 9,2 т/га. Соотношение товарной и нетоварной части урожая по этим сортам составило 1:1,4 (Краснодарская-99 – 1:1,5). Наименьшее количество соломы - 3,7 т на 1 га на повышенном фоне питания после подсолнечника сформировано сортом Росинка тарасовская, при соотношении основной и побочной продукции 1:1,2. Для установления закономерностей накопления биогенных ресурсов очень важна оценка суммарного поступления растительных остатков и структура синтезированного культурами органического вещества, как биологической основы воспроизводства плодородия.
За ротацию по севообороту I, где доля чистого пара 10%, пропашных – 30% и 70% зерновых, в почву поступало сухого вещества растительных остатков на естественном фоне на 1,0 т/га севооборотной площади меньше, чем во II севообороте, где 20% люцерны, 10% пара, 30% пропашных и 50% зерновых (табл. 12).
Таблица 12. Распределение сухого вещества синтезированного культурами севооборотов, т/га
В процентном отношении от суммарного сухого вещества культурами севооборотов на долю пожнивно-корневых остатков в I приходилось 36, во II – 42%. Внесение в средних дозах органо-минеральных удобрений увеличивало поступление пожнивно-корневых остатков на 8-10% относительно неудобренного фона, при этом доля сухого вещества остатков уменьшалась, так как надземная масса возрастала на 19-22%.
Применение удобрений в повышенных дозах способствовало повышению количества пожнивно-корневых остатков на 14-16%, доля их в общем биосинтезе сухого вещества уменьшилась до 32 и 39% соответственно. Удобрения способствуют опережающему росту надземной массы, соответственно дефицит органического вещества в системе «почва-растение» при снижении доли пожнивно-корневых остатков возрастает, если не использовать побочную продукцию.
При возделывании в севообороте только однолетних культур, на долю сухого вещества органической массы побочной продукции на варианте без удобрения приходилось 29%, пожнивно-корневых остатков – 36%, что вместе составляло 2/3 от суммарного синтезированного растениями. Если применение удобрений, как отмечалось выше, снижало долю сухого вещества пожнивно-корневых остатков до 32-33%, то доля побочной продукции надземной массы, напротив, возрастала до 31-33%.
Суммарно на долю пожнивно-корневых остатков и побочной продукции приходилось две трети от общего количества синтезированной органики. В севообороте с многолетними травами на долю пожнивно-корневых остатков приходилось 43% сухого вещества на естественном фоне и 39-41 при внесении удобрений, побочной продукции – 21 и 22-23% соответственно. При содержании 42-45% углерода в основной, побочной продукции, пожнивно-корневых остатках и коэффициенте гумификации растительных остатков 0,25 на каждую отторгнутую тонну основной продукции, где расходуется 340 кг/га углерода, в виде новообразованного гумуса возвращается 318 кг/га.
Органического вещества пожнивно-корневых остатков в севообороте с 20% многолетних трав недостаточно для получения положительного или уравновешенного баланса гумуса, при уровне продуктивности 3 т/га и более зерновых единиц. При использовании побочной продукции доля поступления в почву синтезированной растениями органики увеличивается до 62-64%, что позволяет вести воспроизводство органического вещества почвы при высокой продуктивности культур севооборотов.
В среднем по севообороту без многолетних трав с пожнивными и корневыми остатками поступало в почву на естественном фоне 26,6 кг/га азота, 7,1 фосфора и 38,7 кг/га калия. В севообороте с люцерной азота выше в 2 раза, фосфора – в 1,6, калия – в 1,3 раза при значительно большем средневзвешенном содержании азота и фосфора. В севообороте с люцерной растительные остатки имели наиболее оптимальное соотношение С:N (32:1) в севообороте без люцерны – 48:1. При оптимальном соотношении минерализованные азот и фосфор остатков потребляются микроорганизмами и могут поглощаться растениями.
Для оценки вклада растительных остатков и побочной продукции в плодородие необходимо располагать данными о содержании элементов питания, которые обуславливают процессы трансформации их в почве.
Определение элементов питания в пожнивно-корневой биомассе показало, что наибольшее количество азота поступало в почву с остатками люцерны, превышающее за три года жизни суммарное поступление со всеми культурами I севооборота. Применение удобрений еще больше увеличивало эти различия. Даже при пересчете на среднегодовое количество азота преимущество люцерны абсолютное в сравнении с другими культурами севооборотов, так как она выделялась не только количеством сухой массы, но и процентным содержанием азота в поукосных остатках и корнях.
Достаточно много азота возвращалось с пожнивно-корневыми остатками озимой пшеницы по пару – 41,2 кг/га на естественном фоне и 45,7-53,2 при внесении удобрений, а так же подсолнечника – 38,6-39,2 и 41,1-44,2 кг/га соответственно. Меньше всего азота в сравнении с другими культурами поступало с растительными остатками кукурузы на зерно и силос, как на контроле, так и при внесении удобрений. Азота, после гороха, несмотря на высокое процентное содержание его в растительной массе, возвращалось также мало вследствие небольшого количества последней.
В растительной массе пожнивно-корневых остатков низкая концентрация фосфора, поэтому и поступление его в 4-5 раз меньше, чем азота и калия. Относительно больше фосфора содержалось в растительных остатках ярового ячменя, гороха и менее всего – подсолнечника и озимой пшеницы.
Возврат элементов с пожнивно-корневыми остатками зависел от суммарного значения количества сухого вещества и концентрации элемента в нем. Люцерна, ежегодно возвращала фосфора с остатками от 24,2 кг/га на контроле до 29,9-34,4 кг/га – на удобренных фонах, что в 2-3 раза больше любой другой культуры севооборота, самый низкий возврат – гороха, озимой ржи, ячменя, озимой пшеницы после гороха: в пределах 5,5-7,9 кг/га на естественном фоне и 7,4-9,6 при внесении удобрений. По остальным культурам эти величины составляли соответственно 8,1-10,4 и 10,1-12,3 кг/га.
Остатки люцерны отличались также повышенным накоплением калия (150,8-200,5 кг/га за три года), но в пересчете на год большее количество его возвращалось в почву с пожнивно-корневой массой подсолнечника (113,6-121,0 кг/га). Калий в основном сосредоточен не в корневой системе, а в пожнивных или поукосных остатках. Минимальное количество калия оставалось с теми же культурами, с которыми меньше всего было фосфора.
Среди многолетних трав и травосмесей, процентное содержание азота выше в остатках одновидовых посевов бобовых культур, содержание P2O5 и K2O между травосмесями и одновидовыми посевами не различалось, однако в поукосных остатках концентрация калия существенно выше, чем в корнях. Наибольшее количество азота на единицу площади оставляла после себя люцерно-житняково-кострецовая травосмесь четырех лет пользования – 430,6 кг/га. Реальным способом повышения количества и доли поступающих элементов питания с пожнивно-корневыми остатками является структура севооборота и введение многолетних трав.
Содержание всех элементов питания в растительной массе, в том числе в побочной продукции, было самое высокое у гороха и подсолнечника, минимальное – озимой пшеницы, независимо от предшественника.
На естественном фоне большее количество азота потребляла озимая пшеница по пару и кукуруза на зерно (19,1-20,3), при повышении уровня доступных элементов питания в почве – также озимая рожь и горох (25,0-37,8 кг/га). Максимальное количество фосфора, накопленное в побочной продукции, на низком агрохимическом фоне отмечено у кукурузы на зерно, подсолнечника и озимой пшеницы по пару (4,7-5,5 кг/га), на средних и высоких фонах, кроме того – озимой ржи (6,7-10,6 кг/га).
Наибольшее количество в побочной продукции, независимо от применения удобрений, сосредоточенно калия, особенно в подсолнечнике (105,3-154,7 кг/га). Побочная продукция, заделываемая в почву в качестве удобрения, определила меньшее отчуждение элементов питания, прежде всего калия, на варианте органической системы удобрения в сравнении с органо-минеральной при близкой продуктивности культур. Если принять за 100% вынос азота, фосфора и калия на 1 органо-минеральной системе, то на 3 системе, где побочная продукция не отторгалась, они составили в I севообороте соответственно 77,82 и 37%, во II севообороте – 83,87 и 63%. Оптимальные условия для минерализации соломы происходят при соотношении С:N в интервале 20-22.
В агроценозах ежегодно после уборки остаётся значительное количество органического вещества в виде соломы, половы, пожнивных и корневых остатков. Это органическое вещество в основном состоит из целлюлозы – структурного полисахарида. В последнее время отчуждение соломы уменьшается, возникает необходимость вовлечения органического вещества и энергии заключенного в нём в круговорот питательных элементов, изучения влияния на плодородие почвы.
Один из важных показателей биологической активности почвы – её целлюлозолитическая активность. Чем интенсивнее протекают процессы разложения целлюлозы, тем полнее культурные растения обеспечиваются питательными веществами. По интенсивности распада целлюлозы в определённой мере можно судить и об интенсивности распада пожнивных и корневых остатков растений.
Согласно шкалы оценки биологической активности почвы по интенсивности разрушения клетчатки (% разложившегося полотна за вегетационный сезон): очень слабая < 10, слабая 10-30, средняя 30-50, сильная 50-80, очень сильная > 80.
Исследования показали, что в среднем за два года на варианте без внесения соломы (без применения удобрений и с их внесением) происходило более интенсивное разложение льняной ткани достигавшее 53% (табл. 13).
Таблица 13. Целлюлозолитическая активность чернозёма обыкновенного (% потери веса ткани)
Использование соломы в количестве 2 т/га снизило активность разложения целлюлозы с 53 до 37% на естественном фоне и с 53 до 40 на удобренном. При запашке 4 т соломы на 1 га льняная ткань разлагалась немного активнее из-за несколько улучшенного водного режима почвы и благоприятно складывающихся условий аэрации.
Таким образом, можно предположить, что чернозём обыкновенный без внесения соломы имеет довольно высокую целлюлозолитическую активность, внесение соломы в количестве 2 т/га её снижает, 4 т/га несколько увеличивает, применение удобрений мало влияет на этот показатель.
Важнейшую роль в определении процессов гумификации ведущих к формированию новообразованного органического вещества играют пожнивно-корневые остатки. Направленность этого процесса и его интенсивность зависят не только от соотношения C к N, но и от условий увлажнения, температурного режима, а эти факторы очень существенно меняются в зависимости от наличия и доли парового поля и способа обработки почвы, конструкции севооборота.
Установлено, что в десятипольном севообороте без многолетних трав с наличием 10% чистого пара без применения удобрений на гектаре севооборотной площади накапливается 3,19 т/га растительных остатков, с многолетними травами – 4,15 т/га (табл. 14). Применение удобрений в обоих севооборотах увеличивало количество растительных остатков на 15-17% относительно вариантов, где они не применялись (контроль, без удобрения).
Таблица 14. Поступление растительных остатков в различных севооборотах, т/га
№ |
Севооборот |
Без удобрения |
С удобрением |
1 |
10% пара чистого, 70% зерновых, 20% пропашных |
3,19 |
3,66 |
2 |
10% пара чистого, 50% зерновых, 20% люцерны, 20% пропашных |
4,15 |
4,84 |
3 |
Аналогично 1 вар., но вместо чистого пара занятый |
3,74 |
4,36 |
4 |
Аналогично 2 вар., но вместо чистого пара занятый |
4,69 |
5,54 |
Замена чистого пара занятым (злакобобовой смесью) позволяет увеличить количество поступающих растительных остатков в севообороте без многолетних трав на 17%, с многолетними травами – на 13%. Эффективным средством увеличения количества растительных остатков в севооборотах является применение органо-минеральных удобрений в дозах 5-7 т/га органических и 75-80 кг/га д.в. минеральных удобрений. Независимо от структуры севооборота удобрения позволяют увеличить количество растительных остатков в пахотном горизонте на 15-18%, с большими значениями в севооборотах без чистого пара.
В семипольном севообороте с долей люцерны 28% на гектаре севооборотной площади без применения удобрений накапливается 3,43 т/га растительных остатков (поукосных, пожнивных и корневых), введение в севооборот вместо люцерны многолетней злако-бобовой травосмеси (кострец+житняк+люцерна + эспарцет) увеличило количество растительных остатков до 3,81 т/га (табл. 15).
На безотвальной обработке почвы количество растительных остатков было меньше, чем на отвальной вспашке в обоих севооборотах. Однако при безотвальной обработке коэффициент гумификации растительных остатков был выше и составлял 0,25-0,30 в зависимости от доли бобового компонента.
Внесение удобрений в дозе N26P26K26 увеличивало количество остатков растительной биомассы в севообороте с люцерной на 9% относительно контроля, с многолетними травосмесями на 13%.
Таблица 15
Поступление растительных остатков в семипольных севооборотах с люцерной и многолетней злако-бобовой травосмесью, т/га
№ |
Севооборот |
Без удобрения |
С удобрением |
отвальная обработка почвы |
|||
1 |
Ячмень+люцерна-люцерна-люцерна-яровая пшеница-оз. пшеница-ЗБС-оз. пшеница |
3,43 |
3,73 |
2 |
Ячмень+мн. травосмесь-мн. травосмесь-мн. травосмесь-просо-оз. пшеница.-горох-оз. пшеница |
3,81 |
4,31 |
безотвальная обработка почвы |
|||
3 |
Ячмень+люцерна-люцерна-люцерна-яровая пшеница-озимая пшеница-ЗБС-озимая пшеница |
3,27 |
3,71 |
4 |
Ячмень+мн. травосмесь-мн. травосмесь-мн. травосмесь-просо-озимая пшеница-горох-оз. пшеница |
3,58 |
4,25 |