Хроники падающего плодородия
Автор: Анатолий Таракановский, ученый-фитопатолог
Сегодня кризис разворачивается буквально у вас под ногами: за последние сто лет плодородный (богатый органикой) слой почвы практически повсеместно уменьшился в два раза. Почвы деградируют из-за сочетания интенсивных методов ведения сельского хозяйства и естественных процессов.
По мере того, как плодородный слой истончается, выращивать привычные культуры становится все труднее. Нет новых ветрозащитных лесополос, меняется характер распределения осадков в сезоне и по годам, увеличивается кислотность почв – всё это также не способствует улучшению ситуации и уже становится понятно, что старыми методами новые задачи не решаются. Процессы, которые создают плодородный слой почвы, занимают столетия и даже тысячелетия, но мы используем этот ресурс с угрожающей скоростью. Эрозия, уплотнение, подкисление, снижение биоразнообразия почв и засоление – это, в какой-то мере, тоже последствия снижения плодородия почв. Последствия того процесса, когда почва становится просто грязью.
Важное свойство почвы с высоким содержанием органического вещества – это её водоудерживающая способность. Сохраните и приумножьте это свойство почвы, и вы получите +25% к вашему текущему урожаю! Почва с высокой водоудерживающей способностью сама по себе является благоприятной средой для развития микроорганизмов, создающих саморегулируемую структуру, не позволяющую доминировать болезнетворным грибам и бактериям.
Каждый раз, когда вы опускаете в поле плуг, культиватор или даже борону, вы уничтожаете только-только устоявшееся микробное сообщество: о каком ценозе может идти речь?
Именно поэтому многолетние травы в севообороте – один из оптимальных вариантов восстановить нормальное соотношение почвенных микроорганизмов (одно внесение триходермы вам ничего не даст, необходимо создавать условия в течение минимум 3…5 лет для развития аборигенных видов и штаммов целлюлозоразрушителей, азотфиксаторов, фосформобилизаторов и иных видов).
Многолетняя пшеница – такой же выход из ситуации с падением плодородия, когда не нужно каждый год перелопачивать поле и вносить гербициды. Но, боюсь, эта история не понравится и тем, кто продаёт семена, и тем, кто продаёт гербициды… В Китае, например, существует многолетний рис, который 5 лет даёт по два урожая в год (затем продуктивность сильно падает). Хотя, кто знает, может быть уже сейчас такой сорт многолетней пшеницы подан в регистрацию.
Что мы сейчас считаем показателем хорошего хозяина? Ни одного сорняка в междурядьях кукурузы? Ни одного пятна на листьях пшеницы? Но это имеет отношение к объёмам применяемых СЗР, и никакого отношения к хозяйствованию или к «любви к земле» – основному средству производства в сельском хозяйстве. Философия применения средств защиты растений давно уже перешла от разумного «зачем применять?» к более привычному «когда применять?», и вопрос необходимости даже не ставится в большинстве случаев. Вы хоть понимаете, что вас перестали учить выращивать пшеницу? Вас учат применять гербициды и фунгициды…
Сколько лет вы каждый год вносите фосфор?
Более 80% фосфора, вносимого в почву, теряется из-за процессов адсорбции и фиксации или преобразуется в органические формы (фитаты), которые составляют 40…80% всего фосфора в почве. Фосфор обычно поглощается растением при рН 6,5…7 в виде H2PO4– и HPO42–. Когда рН почвы превышает 7,0, фосфор иммобилизуется в виде фосфатов кальция. При более низких уровнях рН почвы фосфор обычно связывается с растворимым алюминием или железом: нехватка фосфора в почвах с pH ниже 6,5 или выше 7 приводит к снижению урожайности на 5…15%.
Не пора ли обратить внимание на этот «чемодан без ручки» и на содержание в ваших почвах микроорганизмов (виды родов Agrobacterium, Azotobacter, Azospirillum, Bacillus, Klebsiella, Pantoea, Pseudomonas, Rhizobium, Rhodococcus, Streptomyces, Thiobacillus, Xanthobacter, Xanthomonas, Penicillium, даже Fusarium и др.), которые способны переводить его в доступную для растений форму вместо того, чтобы баловаться гуматами?
В одной горсти здоровой почвы содержится больше микроорганизмов, чем людей, живущих на планете. Тонкий слой почвы, по которому мы ходим и откуда появляются всходы, – результат рождения, развития и смерти бесчисленного количества организмов.
Ключ к плодородию почв лежит главным образом в содержании гумуса: большинство элементов питания может быть доступно только в случае, если почва содержит достаточную долю разложившегося органического вещества. Навоз, продукты переработки органических отходов, азотфиксирующие бобовые, компостирование и севооборот – всё это считается факторами оптимизации почвенного плодородия.
Содержание органического вещества является балансом поступления растительных, животных и микробных остатков, а также убыли от минерализации как внесённой, так и аборигенной органики. Далее часть органики подвергается гумификации: лабильные гуминовые вещества являются одними из наиболее химически активных соединений в почвах, а в естественных почвенных системах они сохраняются в течение сотен или тысяч лет.
Так что само по себе внесение органики в почву не обязательно приведёт к увеличению содержания органического вещества в почве, так как в данных конкретных условиях эта органика может быть минерализована и тут же утилизирована либо вымыта из корнеобитаемого слоя. И этот процесс будет проходить до тех пор, пока баланс сместится из потребления в сторону накопления, и зависит, опять же, от доступности иных элементов питания.
Скорость оборота органики может быть разной: от 9 месяцев (для микробной биомассы, которая отмирает большей частью каждой зимой) до 1000 лет (для стабильного гумуса). Органическое вещество постепенно истощается, особенно в тёплых прибрежных зонах, где климат и интенсивность хозяйствования увеличивают скорость разложения.
Включение в севооборот покровных культур или сидератов также может повысить эффективность использования элементов питания растениями, главным образом за счет увеличения популяции и активности почвенных микроорганизмов.
Применение синтетических (минеральных) удобрений, скорее всего, в ближайшее время должно будет исключено или значительно сокращено при переходе на устойчивое ресурсосберегающее растениеводство.
Давайте рассмотрим органику как источник, например, азота.
Все культуры усваивают азот из почвы только в его минеральных формах, в виде нитратов (NO3–) или аммония (NH4+). Это означает, что аммонийная часть органики немедленно поглощается культурой, в то время как органический азот необходимо минерализовать, прежде чем его можно будет использовать.
Аммонийный азот может легко превращаться в газообразный аммиак, когда навоз подвергается воздействию воздуха, что приводит к потере значительной части доступного азота из навоза. Условия, способствующие быстрой потере аммонийного азота с поверхности почвы, включают: высокую концентрацию аммония в навозе, высокий уровень pH, теплые температуры, сухую почву и ветреные условия.
Внесение навоза с заделкой эффективно останавливает испарение аммиака, так как выделяющийся аммиак быстро повторно поглощается почвенной влагой и адсорбируется частицами глины.
Органический азот в навозе должен быть преобразован в аммоний, прежде чем он станет доступным для поглощения растениями. Это происходит, когда микроорганизмы питаются органикой, выделяя аммоний в виде побочного продукта. Твердый навоз, внесенный в конце лета или в начале осени, будет содержать более высокий уровень минерализованного азота, доступного для следующей культуры, по сравнению с тем же навозом, внесенным весной, при этом считается, что только 20% органического азота навоза КРС доступно в текущем сезоне, в то время как доступность азота из птичьего помёта достигает 30%.
Минерализация будет происходить медленно, когда почвенные условия будут прохладными или сухими. Это может привести к временному дефициту азота на озимой пшенице в условиях затяжной весны – в этом случае необходимо внесение стартовых доз минерального азота на тех полях, которые не приступили к кущению.
Когда материалы с высоким содержанием углерода (например, навоз с большим количеством соломы) вносят в почву, азот может быть иммобилизован микроорганизмами, пока они расщепляют соединения углерода.
Соотношение C:N – это баланс между количеством углерода и азота в органическом материале. Углерод входит в состав целлюлозы, лигнина и белков, которые являются источниками энергии для почвенных бактерий и грибов. При достаточном (или даже избыточном) наличии углерода для роста и развития, микроорганизмам требуется больше азота, и, если его недостаточно в органическом материале, они будут поглощать азот из почвы. Этот иммобилизованный азот будет высвобожден после того, как израсходуется дополнительный углерод, и популяция микроорганизмов начнет вымирать, уступая место следующей волне консументов.
Как правило, минерализация (питание растений) происходит, если соотношение C:N в органическом материале составляет менее 25:1, в то время как иммобилизация (питание микроорганизмов) – при соотношении C:N более 25:1. Кроме того, баланс между минерализацией и иммобилизацией будет зависеть от температуры и влажности, регулирующих развитие микроорганизмов.
Так, ниже показаны несколько примеров соотношения углерода к азоту (C:N) в различных типах органики:
- Почвенные микроорганизмы – 7…9:1
- Органическое вещество почвы – 10…12:1
- Люцерна – 13:1
- Солома зерновых – 80:1
- Стебли кукурузы – 60:1
- Опилки – 200…400:1
- Сухой навоз КРС – 15…30:1
- Куриный помёт – 5…10:1
- Отработанный грибной компост – 15…30:1
Таким образом, чем ниже первая цифра, тем внесение данного типа органики оказывает большее влияние на урожай непосредственно в текущем сезоне, а чем она выше – тем больше влияние приёма на микроорганизмы, а значит – на долгосрочное повышение почвенного плодородия.
И ещё один вывод: когда вы вносите минеральный азот в завышенных дозах, микроорганизмам не хватает теперь уже углерода, и они минерализуют органическое вещество почвы, снижая уровень гумуса, что в перспективе снижает плодородие: получается опять палка о двух концах…
Источник: glavagronom.ru