Нетрадиционные средства повышения почвенного плодородия

21-03-2014, 23:34
Одним из важнейших экологических параметров сельского хозяйства является содержание гумуса в почве. Структурные, богатые гумусом почвы лучше фиксируют биогенные элементы, чем бесструктурные и бедные органическим веществом. Известно, что добиться повышения содержания гумуса в почве, способствующего улучшению почвенной структуры и росту плодородия земли, можно прежде всего внесением высоких доз органических удобрений.
Однако в каждом конкретном случае необходимо точно знать, сколько гумуса теряет данное поле, какая его часть компенсируется вносимыми удобрениями и возделываемыми культурами. Различные сельскохозяйственные растения по-разному влияют на изменение содержания почвенного гумуса. При возделывании большинства из них, особенно пропашных культур, его минерализуется гораздо больше, чем возвращается с корневыми и пожнивными остатками, и лишь некоторые растения, прежде всего многолетние бобовые травы, способны обеспечить положительный баланс гумуса.
Поэтому при определении доз внесения органических удобрений не всегда можно руководствоваться рекомендуемыми нормами, как правило, усредненными в целом для обширных сельскохозяйственных регионов. Определить баланс гумуса, а затем и необходимые дозы внесения органики можно по следующей формуле:
Нетрадиционные средства повышения почвенного плодородия

где Бг - баланс почвенного гумуса, т; S - площадь возделывания сельскохозяйственной культуры, га; У - урожайность конкретной культуры, ц/га; Kо — коэффициент выхода корневых и пожнивных остатков; Kг - коэффициент гумификации корневых и пожнивных остатков; Cг - запасы гумуса в конкретном виде почвы, т/га; Км - коэффициент минерализации гумуса.
Рассчитать необходимые дозы внесения органических удобрений можно, как отмечалось выше, умножением величины дефицита почвенного гумуса на коэффициент гумификации отдельных видов органики с учетом содержания в них сухого вещества.
Практика показывает, что данный расчет не затруднителен на уровне хозяйств и крупных аграрных регионов. Несложно и переложение его на компьютерные программы. Выполнение расчета по указанной формуле с помощью компьютерной техники позволило, в частности, определить, что для бездефицитного баланса гумуса в почвах Саратовской области на перспективу необходимо вносить органических удобрений примерно на порядок больше, чем вносится в настоящее время.
Проводимые агромероприятия по повышению продуктивности земли, как, впрочем, и сама почва, аккумулирующая позитивные и негативные стороны человеческой деятельности, оказывают существенное влияние не только на количество производимой продукции, но и на ее качество, что может отражаться в уровне реализационных цен. С учетом этого экономический эффект изменения продуктивности земли Эп будет выражаться следующим образом:
Нетрадиционные средства повышения почвенного плодородия

где П, Пм - выход продукции с земельных участков до и после проведения мероприятий по повышению почвенного плодородия, т; Ц - цена единицы продукции данного вида с учетом ее качества, руб./ц; С, Cм - себестоимость единицы продукции до и после проведения мероприятий по повышению почвенного плодородия, руб./т.
Повысить почвенное плодородие можно также за счет применения нетрадиционных средств. К ним относится использование в земледелии дождевых червей. Подсчитано, что они составляют от 50 до 72 % всей биомассы земли. В процессе переваривания или утилизации почвы в кишечнике червей формируются гумусовые вещества, которые по химическому составу лучше гумуса, образуемого почвенными микроорганизмами. В результате верхний слой земли становится воздухо- и водопроницаемым, лучше защищенным от воздушной эрозии. Считается, что черви способны превращать в плодородную землю даже сыпучие пески.
Дождевые черви могут перерабатывать отходы производства, бытовой мусор. При переработке 1 т навоза в пересчете на сухое вещество получается 600 кг органических удобрений с 25-40 % гумуса. В них содержится 1—3 % азота, столько же фосфора и калия. Навоз дождевые черви перерабатывают вдвое быстрее, чем одни только бактерии. Утилизация органических веществ червями повышает коэффициент их гумификации в 1,5-2,0 раза. По мнению Р.В. Осикиной и Н.Ф. Бираговой, в научной литературе мысль о положительной роли дождевых червей в почвообразовании была впервые высказана английским натуралистом Г. Уайтом в его книге, опубликованной в 1789 г., где он писал, что земля без дождевых червей была бы «холодной и непитательной». Однако основными по этому вопросу до сих пор являются работы Ч. Дарвина (1881 г.).
В работе В.В. Докучаева проявился значительный интерес к почвенным животным, а его ученик Г.Н. Высоцкий в конце XIX в. (1898, 1899 гг.) посвятил почвообразовательной деятельности дождевых червей уже специальные исследования и таким образом явился непосредственным продолжателем работ Ч. Дарвина.
Возникновение интереса к дождевым червям на современном этапе специалисты связывают с обострением экологических проблем, в частности с растущим загрязнением окружающей среды отходами, тяжелыми металлами, радионуклидами и средствами химизации. Привлекательность метода вермикультуры заключена именно в его биологической основе, исключающей опасность загрязнения среды нежелательными веществами, токсикантами и супертоксинами. Особое внимание к вермикультуре проявляют сторонники альтернативного земледелия, ратующие за отказ от применения минеральных удобрений и пестицидов и призывающие к широкому использованию компостов, способных поддерживать на высоком уровне биологическую активность почв.
Первые хозяйства по искусственному разведению червей на отходах были созданы в США в 1940 г. Червей разводили для получения наживки для рыбной ловли. Позднее многие из этих хозяйств перешли на коммерческое производство верми-компоста и дождевых червей.
В настоящее время в США разведением червей занимаются как отдельные фермеры, заинтересованные в ликвидации растительных остатков и животноводческих отходов, образующихся в процессе сельскохозяйственного производства, так и целые фирмы, специализирующиеся на утилизации промышленных отходов по запатентованной технологии.
Вслед за США начали разводить червей на Филиппинах, где вермикультивирование охватило большое число мелких сельскохозяйственных производителей. Червей выращивают в примитивных условиях на разного рода отходах. Их протеин используют в качестве добавки в пищу (в мясной фарш, гастрономические изделия, хлеб) и на корм скоту.
В Европе новый метод получил наибольшее распространение в 1976 г. в Италии, где ежегодно вырабатывают 15-25 тыс. т вермикомпоста. Туда из США были завезены черви под названием «красный калифорнийский червь». Благодаря мягкому климату червеводство получило широкое распространение на фермерских участках.
По мнению известного итальянского червевода К. Феруцци, промышленное разведение червей должно основываться на использовании открытых, не пригодных для земледелия площадок, что до минимума сокращает финансовые расходы.
Накоплен определенный опыт разведения червей в Великобритании. Здесь создан научный центр - Ротамстедская опытная станция, где ведутся интенсивные исследования в области экологии и физиологии дождевых червей, а также в плане использования их для переработки различных отходов.
Во Франции исследования по переработке отходов методом вермикультуры ведутся на Опытной станции фауны почвы в Дижоне. Там отходы подвергают предварительному разложению в специальных биореакторах, а затем заселяют коконами червей. По сравнению с традиционными методами компостирования биореакторы ускоряют созревание компоста.
Вермикомпостирование дает возможность быстро перерабатывать на удобрение бытовые и некоторые виды промышленных отходов. Городской мусор предварительно сортируют, освобождают от различных металлических предметов, измельчают, увлажняют (часто для этой цели применяют осадок сточных вод), укладывают в невысокие, хорошо аэрируемые бурты и заселяют червями.
В нашей стране культивированием червей с 1984 г. занимается Владимирский государственный педагогический институт им. П.Н. Лебедева-Полянского. Начиная с 1985 г., проводят исследования по переработке органических удобрений при помощи дождевых червей в Институте биологии Киргизии, на опытной станции Памирского биологического института АН Таджикистана и др.
Биогумус используют в цветоводстве и овощеводстве, особенно в тепличных помещениях. Польские специалисты считают, что наиболее высокий эффект достигается при внесении 2—3 т/га в расчете на полезную площадь теплиц. При такой норме растения хорошо развиваются, меньше поражаются различными болезнями. При соблюдении всех агротехнических норм получают высокий урожай овощных культур. Очень важно, что выращивание обеспечивается только за счет внесения биогумуса без применения минеральных удобрений. Собранные овощи не содержат нитратов, используются как диетические продукты. Для дальнейшей реализации их в продаже потребуется фасовка овощей.
Кроме этого интродукция в почву дождевых червей повышает ее микробиологическую активность и способствует деградации остатков пестицидов, нитратов, нитритов, солей тяжелых металлов и других токсикантов и супертоксикантов.
По данным Д.А. Алтунина, начиная с 2000 г., ОАО МНПК «ПИКъ» приступило к производству технологических дождевых червей. При работе более 30 млн дождевых червей «Старатель» (отечественной селекции) в 2003 г. из твердой фракции навоза получено около 3 тыс. т ценного экологически чистого удобрения биогумуса. В будущем только одна биофабрика, первая очередь которой вступила в строй в 2003 г. в Суздальском районе, будет производить в год более 20 тыс. т биогумуса. Она займет площадь более 9,5 тыс. м2 и станет самой крупной в Европе.
Расчеты показывают, что при использовании технологии «Грин-ПИКъ» производства биогумуса на основе владимирского дождевого червя «Старатель», наша страна может зарабатывать ежегодно миллиарды долларов.
Внесение биогумуса в качестве органического удобрения не только окажет положительное влияние на окружающую среду, но и обеспечит получение экологически чистых кормов и овощей. При этом там, где раньше применяли навоз в дозах от 30 до 50-60 т/га, биогумуса можно использовать в 3-6 раз меньше (3-10 т/га). Его внесение обойдется в несколько раз дешевле, а по своей питательности для растений он превосходит навоз в 5-8 раз.
А. Володин, В. Голубенков, К. Кирдин утверждают, что по удобрительной ценности 1 т биогумуса эквивалентна 4 т подстилочного навоза крупного рогатого скота или торфонавозного компоста. Биогумус содержит общего азота больше в 2,5-3,0 раза, фосфора - в 3,8-4,7, калия - в 2,8-4,2, гумуса -в 6 раз и более.
Плодородная почва незаменима ничем, количество ее весьма ограниченно. Вся площадь суши составляет 29 % общей поверхности Земли. Площадь же земель, пригодных для возделывания сельскохозяйственных культур, равна всего лишь 3 % от этой величины. В настоящее время 99 % продуктов питания человечество получает благодаря использованию плодородных качеств почвы.
Следует заметить, что если не принимать действенных мер, то плодородие земли будет сокращаться быстрыми темпами. По расчетам В.Г. Сахаева и Б.В. Щербицкого, в мире водной эрозии подвержено 31 %, а ветровой - 32 % суши. Смыв почвы достигает около 134 т/км2 в год. При сохранении нынешних темпов эрозии в ближайшее время можно потерять до 1 млрд га земель, а в прошлом уже утрачено около 2 млрд га.
Остро стоит проблема сохранения почвенного плодородия и в Поволжье, где дефицит гумуса усугубляется ветровой эрозией, засолением земель и другими негативными процессами, что приводит порой к выпадению из хозяйственного оборота некогда плодородных сельскохозяйственных угодий. По экспертным оценкам, объем ежегодной потери мелкозема от почвенной эрозии составляет примерно 10-15 млн т.
Для компенсации потерь почвенного плодородия необходимо широко применять органические удобрения, прежде всего навоз. Расчеты В.Л. Ковды показывают, что для удобрения 1 га следует использовать отходы от 2-3 коров или 5 телок, 25 свиней, 250 индеек или 2500 кур.
Перспективно применение цеолитов - нетрадиционных видов минерального сырья. Они могут использоваться в качестве структурообразователя и многолетнего регулятора питательного и водно-солевого режимов почвы. Пористая открытая микроструктура и другие особенности цеолитов способствуют избирательному поглощению и обмену важнейших элементов питания растений, прежде всего азота и калия. При этом избирательно адсорбируются химические элементы из почвы, минеральных и органических удобрений, а затем в результате обменных реакций возвращаются в почвенный раствор на протяжении вегетации растений. Примечательно, что цеолиты не содержат токсических для растений веществ. В настоящее время выявлено более 200 месторождений цеолитсодержащих туфов с прогнозируемыми ресурсами в несколько миллиардов тонн в Сибири, на Дальнем Востоке, в Казахстане, Закарпатье и других регионах.
По мнению А.С. Мушинского, нетрадиционными средствами повышения почвенного плодородия являются удобрения на основе лигнина, которые в последнее время приобретают все большее значение. К их числу относятся гидролизный лигнин - отход гидролизной промышленности, который утилизируется не более чем на 35 %, а также последрожжевая бражка. Известны удобрения на основе лигнина, содержащие отходы кремнийорганических производств. К удобрениям на основе лигнина относятся также компосты: лигнопометные, навозные и торфяные. Лигноудобрения положительно влияют на химические свойства почв и их гумусное состояние.
Активный ил представляет собой микробную биомассу, смешанную с различными веществами сточных вод. Различают активные илы сельского хозяйства и промышленных предприятий. Во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной микробиологии разработана технология получения из стоков свинокомплексов микробного биоудобрения бамил (биомасса активных микроорганизмов ила). При его использовании решается задача утилизации сточных вод не только бытовых и промышленных предприятий, но также различных животноводческих комплексов.
Повышать плодородие земли могут древесные удобрения, которые представлены древесной корой, опилками, коровыми компостами (помето-пилочный компост, компост на основе коры и активного ила), целлюлозно-картонными отходами, соломой. Переработка отходов предприятий лесной промышленности - перспективное направление получения новых видов органических и органоминеральных удобрений, которые практически не содержат патогенных микроорганизмов и тяжелых металлов. Главное условие получения данных удобрений - компостирование в течение 2-4 мес. с азот- и фосфорсодержащими добавками. Следует только параллельно вносить азотсодержащие вещества в почву и регулировать отношение углерода к азоту.
Экологически чистые удобрения - гуматы из бурого угля, торфа, каустоболитов - положительно влияют на гумусное состояние, водно-физический и кислотно-основной режимы почв.
Помимо перечисленных нетрадиционных органических удобрений известны наработки ученых по использованию органических отходов пищевых и других производств в качестве средств повышения плодородия. К ним можно отнести спиртовую барду, отходы сахарного производства, технологические воды, образуемые при обработке рыбы на рыбоконсервных комбинатах, микробную биомассу, полученную путем микробиологического синтеза из различных отходов пищевой промышленности, и др.
Необходимо следить, чтобы с органической массой в почву не вносились токсические вещества и патогенные микроорганизмы.
Природными средствами возмещения почвенного плодородия могут быть не только различные виды органических удобрений, живых организмов и полезные ископаемые, но и возделывание определенных культур. Так, рассолению почв способствует люцерна, обогащающая верхний слой земли органическим веществом, улучшающая почвенную структуру.
За счет правильного подбора сельскохозяйственных культур также можно повысить поступление азота из атмосферы. К таким культурам прежде всего относятся бобовые, которые следует рассматривать как важный источник получения биологического азота. Исследования показывают, что бобовые культуры способны накапливать биологического азота от 30 до 200 кг/га. Однако азот, усвоенный из атмосферы, пока не может полностью удовлетворить потребность возделываемых в севообороте растений в этом важнейшем элементе питания. Поэтому решение вопроса об азотном питании должно осуществляться как путем производства минеральных и использования органических удобрений, так и биологическими методами - посредством посева бобовых культур.
Технический, т.е. полученный из удобрений, и биологический виды азота должны взаимно дополнять друг друга, но полностью заменить один другим нельзя. Здесь важно определить правильное соотношение между ними. Из потребности растений в азотном питании необходимо исключить ту часть, которая может быть компенсирована биологическим путем. Оставшаяся часть будет показывать долю возмещения за счет внесения азотных удобрений.
Доля биологического азота во всей массе потребленного азота в земледелии страны составляет примерно 25 %.
Следует подчеркнуть, что биологический азот безвреден для природной среды, не влияет отрицательно ни на почву, ни на растения. Его широкое использование в сельском хозяйстве позволит улучшить экологическую обстановку, частично заменить минеральные удобрения. Известно, что внесение высоких доз искусственных туков или длительное их применение в отдельных случаях порождает побочное явление - повышение кислотности почвы. Биологический азот позволит избежать этого, способствуя тем самым росту почвенного плодородия.
Нужно отметить и экономическую выгоду данного приема. Возделывание культур, частично заменяющих внесение дорогостоящих азотных удобрений, позволяет экономить денежные средства и, кроме того, обеспечивает высокий урожай при малых затратах.
В расчете на 1 га пашни приходится около 20 кг биологического азота, что в масштабе страны составляет примерно 3 млн т. Для внесения эквивалентного количества азотных удобрений потребовалось бы, включая затраты на производство и применение туков, 148 млрд руб., поэтому возделывание культур, способствующих азотфиксации, следует оценивать и с учетом экономии на использовании минеральных удобрений. Необходимо отметить, что биологический азот характеризуется высоким коэффициентом использования - 0,5, почти таким же, как и для органических удобрений - 0,47.
Как считал Д.Н. Прянишников, 300 тыс. га хорошего клевера фиксируют из воздуха столько азота, сколько его производит химический комбинат в течение года.
Хорошо фиксирует азот из атмосферного воздуха люцерна, посевы которой после двух-, трехлетнего использования оставляют в корневых и стерневых остатках примерно 250-300 кг/га азота. Очень важно и то, что посевы люцерны позволяют более равномерно распределять затраты труда во времени.
Люцерна должна быть обязательной культурой прежде всего орошаемых севооборотов с продолжительностью пребывания на одном поле 2-3 года. Ее посевы являются сильным средством борьбы с эрозией почвы.
Активная азотфиксация происходит и при возделывании некоторых сидеральных культур, например, тригонеллы, содержание азота в корнях которой составляет 140—160 кг/га, в том числе из атмосферы поступает примерно 100 кг/га. Внедрение в нашей стране сидеральных паров на площади 4— 5 млн га, что составляет 20-24 % от площади чистых паров, и промежуточных культур на зеленое удобрение позволит получить 1 млн т экологически безвредного азота.
Возможно дополнительное снабжение растений атмосферным азотом за счет применения препарата ризоторфин. При этом на 10-30 % повышается урожай. Применение ризоторфина на всей площади бобовых культур позволит дополнительно иметь 2,5-3,0 млн т белка, экономить 0,7 млн т азотных удобрений в действующем веществе.
Возможно увеличение содержания биологического азота и за счет обработки семян клубеньковыми бактериями, повышающими урожай бобовых культур и улучшающими качество белка.
В настоящее время ведется работа по созданию сортов культур, которые могли бы наподобие бобовых растений активно фиксировать азот из атмосферы. Перспективно создание бактерий-симбионтов, приспособленных к тем полевым или луговым культурам, которые, в отличие от бобовых, не имеют азотфиксирующей способности.
При так называемой ассоциативной азотфиксации бактерии живут не в клубеньках бобовых культур, а на поверхности корней, в том числе таких культур, как пшеница, рожь, кукуруза, просо, некоторые технические и кормовые растения. Процесс азотфиксации при этом протекает несколько медленнее, чем у бобовых культур, однако он дает возможность частичной компенсации азотных туков. Удалось выявить формы растений с активностью азотфиксации в 2,0-2,5 раза выше по сравнению с исходными сортами.
В рисосеющих регионах ведутся испытания по использованию сине-зеленых водорослей, усваивающих из атмосферного воздуха при благоприятных условиях до 20-40 кг/га азота.
Ежегодная биологическая фиксация азота обеспечивает миру около 200 млн т азотных удобрений, получение которых абсолютно экологически безвредно. Ведутся работы по производству природного азота в промышленных условиях при помощи фермента нитрогеназы.
Частично заменить фосфорные удобрения можно обработкой посевов пшеницы эндомикоризными грибами, что вызывает появление у части растений микоризы, повышающей урожай. Полученные во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной микробиологии расы грибов способствуют поступлению фосфора из почвы в корни растений и повышают коэффициент использования фосфорных туков.
Аналогичные работы ведутся по калию и некоторым микроэлементам.
По мнению Г.Е. Мерзлой, к нетрадиционным органическим удобрениям может быть также отнесен сброженный в анаэробных условиях бесподстилочный навоз (помет). Сброженные удобрения, по некоторым данным, характеризуются повышенным содержанием биологически активных веществ и положительно влияют на микробиологические процессы в почве, на рост и развитие растений.
К нетрадиционным относят также микробные удобрения, производимые из активного ила аэротанков свинокомплексов и птицефабрик. По данным ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии, в микробных удобрениях, приготавливаемых на основе бесподстилочного навоза, доминируют бактерии рода Bacillus (20-35 %), которые подавляют развитие патогенных грибов, тем самым стимулируют рост растений и повышают устойчивость их к болезням и вредителям. Эти удобрения содержат до 5 % азота.
В то же время в условиях дефицита минеральных и органических удобрений нетрадиционные удобрительные средства при эффективных наукоемких технологиях их производства и использования могут стать существенным ресурсом органического вещества и питательных элементов для земледелия.
Повысить почвенное плодородие можно правильным выполнением агротехнических приемов, глубоким знанием основ агрономии, биологии и других наук. Так, по данным О.А. Берестецкого, при отвальной вспашке в почве значительно возрастает численность аэробной микрофлоры (грибов, бактерий и др.). А при высоком насыщении севооборотов пшеницей уменьшается количество бактерий, усваивающих минеральные формы азота. В результате наступает так называемое почвоутомление. Зная и учитывая подобные тонкости земледелия, можно управлять почвенным плодородием.
Поиск природных средств повышения почвенного плодородия позволит сочетать экологическую безопасность с получением экономической выгоды.

  • Оптимизация доз и способов внесения удобрений
  • Методические подходы к исчислению экономико-экологической эффективности при ...
  • Применение удобрений при возделывании лекарственных растений
  • Влияние культурных растений на плодородие почвы
  • Изменение плодородия окультуренных почв
  • Удобрение
  • Питательный режим и микробиологические процессы в почвах
  • Баланс элементов питания в севооборотах
  • Удобрение и баланс питательных веществ в почве
  • Удобрение и содержание гумуса в почве

  • Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

    Министерство сельского хозяйства Оренбургской области

    Правительство Оренбургской области

    Визитка компании - сайт компании

    Ильинка Фаворит Агромир Техноорь

    Системы точного земледелия Автопартнер





    Акцент

     

    • Рейтинг@Mail.ru
    • Яндекс.Метрика
    • Индекс цитирования