Органическое вещество, почвенное плодородие и закон возврата
В статье «Торжество разума или заметки об органическом земледелии» Н.Г Барышева на сайте «Сады Сибири» http://sadisibiri.ru/organomineral-razum.html автор не стесняется в выражениях, клеймя органистов как тупиц, отвергающих современную науку: «…с начала 1990-х мировые рынки, связанные с органическим сельским хозяйством, растут на 20% ежегодно. В США объёмы рынка продукции «органических» ферм увеличились с $1 млрд в 1994 г. до $13 млрд в 2003 г. (© Википедия). И ничего удивительного в этом нет. Просто с 90-х годов во всём мире (не исключая и Россию) стремительно падает уровень образования. Образования общего, заставляющего людей думать и анализировать. В эпоху «развитых» демократий неграмотным населением управлять значительно проще, а значит, и донести до населения какую-либо бредовую идею не составляет особого труда. И если серьезные люди в дорогих костюмах с экранов телевизора доносят какую-то идею, хорошо поставленным голосом, им поневоле начинаешь верить. И никто не задумывается о том, что все эти люди имеют актёрское или модное управленческое образование... Ведь они говорят красиво, не то, что учёные, которых слушать неинтересно, из-за того, что непонятно».
В другой своей статье – «Природное земледелие органической еды». Н.Г.Барышев пишет: «Почему же тогда простые дачники стараются выращивать тоже всё без «химии». Увы, ответ тоже обиден. От безграмотности. От того, что очень много людей, мало что понимающих в биологии растений и в сельском хозяйстве, дают нелепые, но простые и понятные советы ….. Поэтому старайтесь не верить всевозможным шарлатанам, а разумно подходить к решению любых проблем. Постоянно изучать что-то новое не в многочисленных печатных садоводческих изданиях (все эти «советы бывалых дачников» являются, в большинстве своём, вредным и опасным мусором), а доверять нормальным разумным статьям, написанным учёными».
|
|
|
Вышеприведенные слова отражают весьма распространенное мнение. Поэтому, вместо легкого и простого повествования в данном материале (как и в некоторых других) я использую прямые цитаты с указанием источников прямо в тексте, чтобы читающий мог «доверять нормальным разумным статьям, написанным учёными», а не моим собственным выдумкам.
На вопрос: «зачем мы удобряем почву», большинство растениеводов ответит, что в почву нужно возвращать питательные вещества, которые мы забрали с урожаем. Но далеко не все знают, что возвращать в почву нужно не только питательные вещества.
«Земледелие», учебник для вузов, 2000: «Закон возврата. Вещество и ЭНЕРГИЯ, отчужденные из почвы с урожаем, должны быть компенсированы (возвращены в почву) с определенной степенью превышения. Этот закон был открыт Ю. Либихом.
К.А. Тимирязев и Д. Н. Прянишников считали этот закон одним из величайших приобретений науки».
|
|
|
Итак, закон возврата Либиха, оказывается говорит не только о необходимости возврата питательных элементов, а ещё и об ЭНЕРГИИ. Что значит «возвращать энергию»? В том же самом учебнике читаем: «Органическое вещество — единственный источник энергии для развития почвы, формирования ее плодородия».
Согласно этому закону, при постоянном отчуждении веществ и энергии без их восполнения плодородие почвы падает. И это действительно так.
Изучая естественные ценозы ученые давно увидели, что в основе плодородия естественных экосистем лежит малый биологический круговорот.
Колесников С. И. «Экология»:, 2007: «Биологический (биогеохимический) круговорот (малый круговорот веществ в биосфере) — круговорот веществ, движущей силой которого является деятельность живых организмов. …..Главным источником энергии круговорота является солнечная радиация, которая порождает фотосинтез. В экосистеме органические вещества синтезируются автотрофами из неорганических веществ. Затем они потребляются гетеротрофами. В результате выделения в процессе жизнедеятельности или после гибели организмов (как автотрофов, так и гетеротрофов) органические вещества подвергаются минерализации, то есть превращению в неорганические вещества. Эти неорганические вещества могут быть вновь использованы для синтеза автотрофами органических веществ».
|
|
|
Другими словами, за счет энергии солнца и питательных веществ из почвы и воздуха растения синтезируют органическое вещество. Затем, отмершие или потребленные животными растения попадают в почву. Почвенная биота разлагает органическое вещество, используя его в качестве питания и энергии. Продукты метаболизма почвенной биоты воздействуют на минеральную часть почвы мобилизуя питательные вещества. Определенная часть почвенной биоты фиксирует азот воздуха. Часть питательных веществ потребляют растения и другие почвенные обитатели, часть закрепляется в почвенном поглащающем комплексе. Таким образом круг замыкается и все это повторяется постоянно.
Взаимодействие растений и почвенной биоты в осуществлении биологического круговорота описано во многих работах.
«Трофосистема почва-растения – основа функционирования экосистемы» Попов А. И. 2012: «В трансформации ПОВ (почвенное органическое вещество) участвуют три нетаксономические группы организмов: первая группа- комплекс микроорганизмов (прокариот, протистов и хромистое) и грибов; вторая группа- микроскопические беспозвоночные животные, размер тела которых не превышает 2 мм, - в основном артроподы и сапротрофные нематоды; третья группа (мезофауна) - беспозвоночные животные, размер тела которых находится в интервале от 2 до 200 мм (иногда и более), наиболее функционально значимыми из которых являются дождевые черви. Именно дождевые черви способствуют образованию муллевого типа гумуса.
Обеспечение трофосистемы почва-растение зольными элементами осуществляется литолитическими организмами, которые способны к активному биологическому выветриванию минеральной массы (рис. 3). В биологическом выветривании минералов горных пород принимают участие прокариоты и грибы . Весьма активными литолитическими организмами являются микоризные грибы. Ризосферные микроорганизмы также участвуют в снабжении растений биофильными веществами. Кроме того, корневые выделения растений также способны вызывать коррозионно-гидролитическое разъедание горных пород. Литолитические организмы играют важнейшую роль в природе, замыкая циклы биофильных элементов. Еще одной важной группой живых организмов, участвующих в функционировании системы почва-растение, являются азотфиксирующие организмы. Эти организмы обогащают систему почва-растение азотом.
|
|
|
….Живые организмы, участвующие в биологическом круговороте, в том числе и растения, находятся не только и не столько в конкурентных отношениях между собой, а образуют целую систему ценотических взаимоотношений, основанную на их взаимодополнительности, взаимозаменяемости в функциональном плане и, в конечном итоге, взаимообеспечения пищевыми веществами».
В обиходе, недооценка необходимости возврата энергии является результатом непонимания процессов метобализма почвенной биоты. Так, один из уважаемых авторов пишет: «…почвенные микроорганизмы, будут благодарны нам, используя для развития своего организма питательные вещества не из почвы, обедняя её, а из легкодоступных соединений, внесённых минеральных удобрений.» Бесспорно, что микроорганизмы, простейшие и почвенная фауна нуждаются в минеральных питательных веществах. Но дело в том, что каждый живой организм для жизнедеятельности нуждается ещё и в энергии. Фотосинтезирующие организмы - автотрофы (высшие растения, водоросли) напрямую используют энергию солнца. Поэтому их можно выращивать и на одних минеральных питательных элементах (гидропоника, аэропоника и др.) Но большая часть почвенной биоты не способны это делать. Они нуждаются в получении энергии в другом виде – в виде солнечной энергии запасенной в органическом веществе. В этом плане энергию (органическое вещество) для почвенных обитателей (гетеротрофов) заменить минеральными веществами В ПРИНЦИПЕ НЕ ВОЗМОЖНО. Микробиология разделяет питание микроорганизмов (метаболизм) на два обязательных составляющих: «анаболизм» - усвоение питательных веществ на построение своих тел и «катаболизм» - усвоение энергии для жизнедеятельности.
Ю.М. Возняковская в далеком 1969 году на основе анализа многочисленных данных описывает положительную роль почвенной микрофлоры в жизни растений и биологического круговорота:
«1. Превращение нерастворимых соединений азота и фосфора в формы, доступные для питания растений.
2. Потребление и разрушение корневых выделений вегетирующих растений, что положительно влияет на процесс корневого питания.
3.Аккумуляция в микробных клетках питательных веществ, что, с одной стороны, предохраняет эти вещества от вымывания из почвы, а с другой — приводит к временному переводу растворимых веществ в недоступные для питания растений соединения.
4. Передвижение питательных веществ по гифам грибов и по цепочкам бактериальных клеток из почвы к корню.
5. Связывание газообразного азота атмосферы и улучшение за счет этого питания растений.
6. Синтез различных стимулирующих веществ (витаминов, ауксинов, гибберелинов и пр.) и накопление их в зоне ризосферы, что имеет большое
значение для активирования биохимических процессов в растениях.
7. Тесный симбиоз с растениями. Выделение различных антибиотических веществ, которые защищают растения от паразитарных форм….»
В таком круговороте все вещества и энергия возвращаются в экосистему. За счет этого система устойчива, плодородие почв не падает.
В агроценозе большая часть питательных веществ и энергии отчуждается с урожаем. Круговорот ослаблен. И если большинство понимает необходимость возврата питательных веществ, то энергию (органику) возвращать многие не спешат. Между тем, это по мнению Ю.Либиха и современных ученых делать нужно обязательно.
В.В.Кидин «Органические удобрения» Москва, РГАУ-МСХА 2012, учебник для агрохимиков: «Мерой, определяющей потребность поля в органических удобрениях, является полный их возврат. Поступление органического вещества должно компенсировать его потери…. Наряду с навозом и компостами в качестве органических удобрений можно широко использовать побочную продукцию сельскохозяйственных культур, и прежде всего солому злаковых. Сельскохозяйственные культуры и их растительные остатки играют важную роль в воспроизводстве органического вещества в почве, в том числе гумуса, и в улучшении агрофизических и биологических свойств».
В вышеприведенной цитате есть интересный момент: «…в воспроизводстве органического вещества в почве, в том числе гумуса». То есть не только гумус важен, но и какое-то другое органическое вещество почвы.
«Земледелие», учебник для вузов, 2000: «Органическое вещество почвы образуется из отмерших остатков растений, микроорганизмов, почвенных животных и продуктов их жизнедеятельности. Первичное органическое вещество, поступившее в почву, подвергается сложным превращениям, включающим процессы разложения, вторичного синтеза в форме микробной плазмы и гумификации. Сочетание названных процессов приводит к образованию сложной смеси органических веществ: 1) малоразложившихся растительных и животных остатков с сохранившейся первоначальной структурой; 2) промежуточных продуктов разложения (например, протеиды, аминокислоты, поли- и монофенолы, моносахариды и др.); 3) гумусовых веществ, образовавшихся путем микробного синтеза или остаточного происхождения; 4) растворимых органических соединений, которые минерализуются до простых минеральных соединений (Н 2О, СО 2, NO 3 и др.) или участвуют в синтезе гумусовых веществ».
Наука воспринимает почвенное органическое вещество не только как гумусовые вещества, но и как другие формы. К сожалению, достаточно долго в научном сообществе закон возврата воспринимался как поддержание бездифицитного баланса гумуса и минеральных элементов.
Такому положению в науке были объективные причины.
Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С., Орлов Д.С., Титлянова А.А., Фокин А.Д. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. М.: Изд-во МСХА, 1993: «Традиционное представление о прямой, тесной связи содержания гумуса с урожайностью сложилось при относительно низком уровне интенсификации земледелия, при умеренном применении удобрений, когда почвенный гумус оставался единственным, или основным, источником тех или иных элементов минерального питания растений. В последние годы уровень интенсификации земледелия, особенно за счет применения средств химизации, значительно возрос. Изменилось соотношение факторов, определяющих урожай растений. Ослабилось прямое влияние гумуса на продуктивность агроценозов как источника элементов питания, усилились энергетические, экологические, экономические и другие аспекты его влияния на технологии и системы растениеводства, на качество, чистоту продукции и окружающей среды».
По сути, представление о гумусе, как основном источнике элементов минерального питания растений не устарело и сейчас. Дело в том, что при дегумификации в первую очередь теряется активная часть гумуса в которой и сосредоточены легкодоступные элементы питания растений. Другими словами, ГУМУС НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ОСНОВНЫМ ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ КОГДА ЕГО СОСТАВ НЕПОЛНОЦЕНЕН.
Этот факт хорошо известен современной науке. В середине – конце прошлого века ученые задавались вопросом: «Почему на почвах с меньшим количеством гумуса можно получить больший урожай, чем на высокогумусированных почвах?» Может быть гумус и не влияет на плодородие? Было проведено немало исследований в этом направлении.
Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С., Орлов Д.С., Титлянова А.А., Фокин А.Д. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. М.: Изд-во МСХА, 1993: « …Таким образом, результаты длительных опытов не выявляют прямых связей между уровнем гумусированности и урожаем.
….В целом они свидетельствуют о том, что собственно гумусовые вещества далеко не всегда оказывают прямое влияние на урожайность и опосредуются через более сложные взаимодействия, такие, как разрешающая способность почв по отношению к пестицидной нагрузке, сокращению энергетических затрат на обработку почвы (т. е. к минимализации), удержанию минеральных элементов питания».
Так что же, гумус для плодородия не нужен? Я уже останавливался на этом вопросе в статье http://sadisibiri.ru/telep-gumus.html
Дело в том, что единого определения гумуса на сегодня не существует. В литературе встречается определения гумуса как всего органического вещества почв и как только «собственно гумусовых веществ» Отсюда иногда возникает путаница. Нужно смотреть в каком контексте применяется этот термин. В вышеприведенной цитате под словом «гумус» понимается «собственно гумусовые вещества», а это только часть почвенного гумуса в широком смысле. А в цитате ниже – словосочетание «Почвенный гумус» приравнивается к «органическому веществу почв»
Агрофизика 2013 № 2 «Динамика содержания органического вещества, его лабильной и инертной частей в дерново-подзолистой супесчаной почве разной степени окультуренности» Бойцова, Я. В. Пухальский: «…ПОЧВЕННЫЙ ГУМУС в свою очередь подразделяется на две основные части: лабильную (трансформируемую, или активную) и устойчивую (инертную, пассивную).
Активная часть образует химически и физически незащищенное ОВП (органическое вещество почвы), способное к химическим и биохимическим преобразованиям, пассивная часть слагает недоступное микроорганизмам по биохимическим, химическим характеристикам и (или) связанное минеральной частью ОВП (Семенов и др., 2009).
Ряд авторов (Семенов и др., 2010; Christensen, 2001; Six at al., 2002; Gregorich at al., 2006) относит к незащищенному ОВП водорастворимое органическое вещество, легкую фракцию, взвешенное органическое вещество.
Защищенное (пассивное, инертное) включает в себя органическое вещество гранулометрических фракций глины и пыли.
Роль различных частей органического вещества в почвенном плодородии неодинакова. Так, лабильная часть гумуса служит наиболее доступным источником питания растений, определяет биологическую активность и заметно изменяется под влиянием различных агротехнических приемов. Активная часть участвует в круговороте углерода и других элементов, формирует основные функции ОВП и определяет эффективное плодородие почвы (Завьялова, 2007).
Инертный гумус является органическим скелетом почвы. Данная часть гумуса термодинамически и биологически наиболее устойчива и отражает генетические особенности почв (Зонн, 1954).
….По мере снижения степени удобренности почв масса легких фракций уменьшается в 1.5-2.0 раза, варьирование массы ила незначительно и не подчиняется определенной закономерности. В условиях длительного сельскохозяйственного использования почв (как с применением удобрений, так и без него) потеря, сохранение или накопление ОВП сопряжены с преимущественной потерей, сохранением или накоплением вещества легких фракций. При длительном экстенсивном использовании почвы лабильная часть гумуса может пополняться за счет инертной, что вызывает деградацию почв.
Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С., Орлов Д.С., Титлянова А.А., Фокин А.Д. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. М.: Изд-во МСХА, 1993: «…..В целях агрономической оценки органические вещества почвы целесообразно разделять на две группы: устойчивые (консервативные) и лабильные (легкоразлагасмые). К устойчивым относятся: большая часть гумусовых веществ, частично лигнин и его производные, некоторые полисахариды. Они существуют в почвах сотни и тысячи лет, слабо вовлекаются в минерализацию и обусловливают устойчивые свойства почв, придающие ей типовые признаки: цвет, структуру, емкость поглощения, буферность, потенциальные запасы элементов питания. Группа лабильных соединений включает низко- и среднемолекулярные углеводы, аминокислоты и пептиды, но-вообразованные гуми новые и фульвокислоты и т. д.; они сравнительно легко минерализуются почвенной микробиотой, служат источниками элементов питания, энергетического материала, физиологически активных веществ, участвуют в формировании агрономической ценности структуры. Их быстрая минерализация усиливает поток в приземный слой атмосферы СО2, необходимого для фотосинтеза. Недостаток лабильных соединений и слишком быстрое их разложение приводят к усилению минерализации гумусовых веществ, что может инициировать и ускорить процессы деградации почвы».
Другими словами, почвенный гумус представлен разными веществами: консервативным, устойчивым к разложению микроорганизмами и лабильным – легкоразлагаемым. Соответственно, часть гумуса «живет» тысячи лет, другая может просуществовать менее года.
Как я писал выше, в прошлом веке акценты ставились на валовом содержании гумуса в почве, а большая часть валового количества представляет собой инертный гумус. Но, разобравшись, поняли, что эти две части почвенного органического вещества в обеспечении плодородия выполняют разные роли. И важны обе формы.
Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С., Орлов Д.С., Титлянова А.А., Фокин А.Д. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. М.: Изд-во МСХА, 1993: «Органическое вещество в целом и отдельные его группы разносторонне влияют на агрономические свойства и режимы почв. Циклические процессы синтеза и трансформации; органического вещества в агроэкосистеме лежат в основе биогеохимических круговоротов всех биофильных элементов. В свою очередь, эти циклические процессы выполняют важнейшую роль в воспроизводстве свойств почвы, лежащих в основе ее плодородия».
Что дает интерный гумус?
Белоусов А.А., 2016 «Почвоведение»: «Любая почва способна поглощать и удерживать разнообразные вещества (молекулы и отдельные ионы, вещества органического и минерального происхождения, коллоидные частицы и грубые суспензии, пары, газы и клетки микроорганизмов, приходящие с ней в соприкосновение. Важнейшую роль в этом процессе играет почвенный поглощающий комплекс (ППК) понятие, которое впервые сформулировал К. К. Гедройц. По К. К. Гедройцу, ППК представляет собой совокупность нерастворимых в воде органических, минеральных и органо-минеральных соединений, находящихся преимущественно в высокодисперсном состоянии и имеющих высокую реакционную и ионообменную способность. Реакция обмена между ионами почвенного раствора и ионами, удерживаемыми ППК, наиболее характерная особенность ППК как составной части почвы.
…..Мицеральная основа ППК состоит в основном из глинистых минералов. ……Органическая часть ППК представлена в основном специфическими гумусовыми веществами. В почвах они находятся в виде гелей, труднорастворимых солей поливалентных катионов и прочных адсорбционных комплексов с глинистыми минералами и гидроксидами. На долю адсорбционных комплексов приходится до 70% почвенного органического вещества».
Питательные элемент (фосфор, железо, кальций, марганец и др.) в почве могут быть либо связаны в прочное химическое соединение, либо входить в состав «мягких» органо-минеральных коллоидов, или ППК.
Наличием ППК обеспечивается способность почвы удерживать от вымывания дождями доступное для растений питание Ионы питательных элементов как бы «плавают» в геле почвенных коллоидов, так что дождевая вода их вынести не может, а вот корневые волоски с участием почвенных грибов и бактерий спокойно ими пользуются. Гумус является частью ППК, и чем его больше, тем больше способность почвы сохранять и накапливать питательные вещества. Кроме того, почвенные коллоиды хорошо удерживают воду. Питание из гумуса (как ППК) постоянно извлекается – потребляется растениями и снова возвращается за счет процессов разложения органики и мобилизации элементов питания из минералов почвы.
В. Ф. Вальков, К. Ш. Казеев, С. И. Колесников «Почвоведение», 2014: Постоянная динамика гумуса, ежегодный синтез органического вещества, процессы его разложения и трансформации, связывание в гумусе элементов питания, их консервации, наоборот, непрерывное их высвобождение и поступление в почвенные растворы — все это отдельные черты сложной и многообразной жизни гумусовых веществ почвы».
В. В. Пономарева, Т. А. Плотникова «Гумус и почвообразование», 1980.
Изучая в течение трех лет (с 1955 по 1957 г.) сезонные изменения валового содержания гумуса в типичном мощном тучном черноземе под целинной степью (исследования проведены с 36—90-кратной пространственной повторностью, результаты подвергнуты математической обработке), В. В. Герцык (1959) пришла к выводу, что в течение вегетационного периода содержание гумуса в типичном черноземе под целинной степью закономерно изменяется, уменьшаясь приблизительно к концу июня и снова повышаясь в сентябре, причем амплитуда изменений с глубиной затухает, будучи отчетливо выражена лишь до глубины 40—50 см.
Уменьшение содержания гумуса в начале лета совпадает с интенсивным нарастанием биомассы степных трав, так что можно предполагать, что процесс сезонной минерализации гумуса органически целесообразен: он обильно снабжает элементами минерального питания интенсивно вегетирующую в это время растительность. В конце же лета, когда ее рост почти прекращается, она как бы «отдает» почве новое синтезированное органическое вещество взамен старого, израсходованного почвой на минерализацию в период бурного роста вегетативной массы. …..В самом верхнем наиболее корнеобитаемом слое чернозема 0—5 см сезонные изменения содержания гумуса достигают, по данным В. В. Герцык, в среднем 2%: содержание гумуса сначала уменьшается с 10—11 до 8—9%, а к осени более или менее восстанавливается до первоначального уровня. Потеря 1—2% гумуса на слой почвы, скажем, 0—20 см составляет в абсолютном выражении приблизительно 25—30 т/га.
В цитате выше есть очень интересный момент: На гектаре целинного чернозема ежегодно используется на питание растениями и снова восстанавливается 25-30т гумуса.
Без понимания этого, не понять полностью роль гумуса. ГУМУС, ЭТО И ПИТАНИЕ, И СТРУКТУРА ПОЧВЫ И СКЛАД ПРИПАСОВ ОДНОВРЕМЕННО.
При бесспорной важности инертной части гумуса приоритет сейчас ставится на лабильном органическом веществе, как источнике доступных элементов питания, энергетического материала, физиологически активных веществ
Сорокин И. Б. «Возобновляемые биоресурсы повышения плодородия пахотных почв подтаежной зоны Западной Сибири» 2011: «Минеральная система удобрения не оправдана с энергетической точки зрения, так как она приводит к снижению содержания органического вещества почвы [Стадник, 2005].
Другой путь для интенсификации земледелия – максимальное применение в первую очередь легко возобновляемых биоресурсов, обеспечивающих устойчивость экосистемы, восстановление и расширенное воспроизводство плодородия, положительный баланс энергии. Это определяет высокую окупаемость антропогенных затрат.
Органическому веществу (ОВ) в системе агроценозов принадлежит главная роль. Растительные остатки, солома, сидераты, урожай, частично использованный в животноводстве и возвращенный в почву в виде органических удобрений (ОУ), - все это рационально организованный круговорот питательных веществ растений и поток энергии в конкретной системе земледелия. Чем больше по объему круговорот веществ и поток энергии, чем правильнее (теоретически и технологически) они организованы, тем выше эффективность системы земледелия и производительнее агроландшафт в целом [Еськов с соавт., 2000, Лыков с соавт., 2004 и др.]».
Повышение общей гумусированности, без увеличения количества лабильного гумуса, как показали опыты не приводят к повышению урожая. Тогда как добавление в почву свежих растительных остатков и процесс их разложение повышают урожайность значительно. Большое количество лабильного гумуса способствует увеличению инертного гумуса, а низкий уровень лабильного органического вещества приводит к разложению инертной части гумуса. То есть в любом случае, состояние органического вещества почв регулируется внесением свежего органического вещества.
Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С., Орлов Д.С., Титлянова А.А., Фокин А.Д. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. М.: Изд-во МСХА, 1993: «….содержание гумуса наиболее интенсивно снижается в первые 10—15 лет после распашки из-за быстрого разложения лабильных форм органического вещества и в последующем этот процесс замедляется вследствие приближения к новому уровню стабилизации, соответствующему новым условиям.
Восстановить содержание гумуса в пахотных черноземах до уровня целинных практически невозможно из-за большой разницы в количестве поступающих источников гумуса на целине и на пашне. С точки зрения снижения плодородия особая опасность заключается в потерях лабильных форм органического вещества.
В обиходе существует термин «выпаханные» черноземы, который характеризует именно эту сторону снижения плодородия почв. Выпаханность наблюдается в тех случаях, когда в почву поступает недостаточное количество органического вещества при интенсивных обработках. Общее содержание гумуса при этом снижается на 20—30%, а содержание ла-бильных форм органических веществ — в 2—5 раз.
Снижение содержания гумуса и лабильных форм органических веществ сопровождается ухудшением водно-физических свойств почв, распылением структуры, уплотнением почвы. Задача земледельцев в связи с этим заключается не только в стабилизации общего содержания гумуса, но и в оптимизации содержания лабильных форм органических веществ».
Влияние органического вещества на пищевой режим почв связано не только с наличием в органических остатках и органических удобрениях элементов минерального питания. Во многих случаях это влияние может быть косвенным, обусловленным действием всех групп органических веществ на физико-химические, водно-физические, биологические свойства почв.
Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С., Орлов Д.С., Титлянова А.А., Фокин А.Д. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. М.: Изд-во МСХА, 1993: «Особого внимания заслуживает вопрос о роли органического вещества в биологической мобилизации элементов минерального питания из труднодоступных форм. В лабораторных и натурных экспериментах было показано, что если почва содержит достаточное количество элементов минерального питания в труднодоступном состоянии и в нее поступает значительное количество легкоразлагаемого в этих условиях органического вещества, даже если оно и бедно зольными элементами (например, солома), наблюдается в значительных масштабах микробиологическая трансформация биологически инертных форм биофильных элементов в доступные. Эти процессы относительно хорошо изучены для азота (различные формы азотфиксации) и практически не изучены для других элементов. Однако именно этим путем создавались природные запасы подвижных форм минерального питания в почвах. С этих позиций разделение функций между высшими растениями и микроорганизмами рассматривается не только традиционно как «синтез органического вещества (растения) — его минерализация и освобождение элементов минерального питания (микроорганизмами)», но и как «создание энергетического потенциала в форме органического вещества (растения)— использование этого потенциала для дополнительного вовлечения в биогеохимический круговорот биофильных элементов (микроорганизмы)». .
…..В почвах, наряду с процессами прочного связывания, постоянно происходят процессы трансформации инертных форм элементов минерального питания в лабильные. Наиболее известны и изучены процессы биологической фиксации атмосферного азота, хотя нe менее сложные превращения происходят с инертными минеральными формами фосфатов, калия, кальция и других биофильных элементов. Все эти процессы требуют значительных энергетических затрат и происходят при прямом или косвенном участии почвенной биоты. Поэтому само существование этих процессов возможно лишь при поступлении в почву органических веществ, служащих энергетическим материалом для нормального функционирования почвенной биоты. Таким образом, во всякой почве существует естественная «фабрика» по переводу труднодоступных форм элементов минерального питания в доступные. Однако эффективность ее работы целиком зависит от наличия «сырья», т. е. минералогических источников элементов минерального питания, унаследованных от почвообразующей породы (кроме азота атмосферы), и энергетического потенциала в форме разлагаемого органического вещества.»
Ю.А.Овсянников. «Теоретические основы эколого-биосферного земледелия, 2000»: «По общему мнению, самый эффективный способ повышения доступности химических элементов — обогащение почвы органическим веществом, которое служит вещественной и энергетической базой для процесса почвообразования. ….После отмирания живой материи органическое вещество попадает в почву и подвергается постепенному разрушению, которое осуществляется сменяющими друг друга почвенными животными и микроорганизмами. Каждый вид живых организмов участвует (прямо или косвенно) преимущественно на определенном этапе деструкции органического вещества…. На определенных этапах трансформации органического вещества за счет специфических физико-химических свойств гуминовых и фульвокислот, а также за счет деятельности живых организмов осуществляется вовлечение в почвообразовательные процессы газообразного азота и минеральных элементов, содержащихся в материнской породе. …..Для того, чтобы активизировать обменные процессы в почве, следует добиваться повышения степени ее биогенности, а для этого необходимо увеличить поступление органического вещества……Естественное накопление в почве доступных для растении элементов минерального питания возможно только в том случае, если биота активно вовлекает материнскую породу в почвообразовательные процессы. За счет "вгрызания" биоты в материнскую породу входящие в ее состав элементы минерального питания переводятся в доступную для растений форму, а сам гумусовый горизонт как бы постепенно погружается в подстилающую породу. Непрерывность этого процесса залог сохранения и тем более повышения плодородия почвы….. Следовательно, активное преобразование материнской породы, осуществляемое комплексом живых организмов,
позволит решить одну из главных проблем природоохранного земледелия — обеспечение нормального питания растений макро- и микроэлементами. Но это возможно только при поступлении в почву соответствующего количества энергетического материала».
Без энергии органики нет и мобилизации из почвы питательных минеральных веществ. С точки зрения возвращения энергии, очевидно, что лучше, чтобы органические остатки, применяемые в качестве органических удобрений были как можно менее разложившиеся. На разложение органических остатков тратится энергия в них запасенная. И чем дольше они разлагаются, тем больше энергии тратится. В этом плане, компост менее ценен, чем органические остатки из которых этот компост произведен. При компостировании вне почвы, теряется значительная часть органического вещества (энергии), и часть питательных веществ изначально присутствующих в органических остатках. То есть теряется ценность органических остатков и как прямых источников минеральных веществ и, ещё больше, как источника энергии для мобилизации минерального питания из почвы.
Я уже писал ( http://sadisibiri.ru/kompostnie-dorogki.html ), Томскими учеными установлено, что в их исследованиях применение вермикомпоста дало прибавку урожая на 50% А вермикомпостирование в почве в присутствии культурных растений увеличило урожайность в 2 раза По видимому такая разница обусловливается разницей в энергетическом потенциале – при компостировании в почве в присутствии вегетирующих культур, а не в кучах, в агроценоз привносится больше энергии, за счет этого из почвенных минералов мобилизуется дополнительное питание. То есть растения получают не только те питательные вещества, что содержат растительные остатки, но ещё и сверх того.
Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С., Орлов Д.С., Титлянова А.А., Фокин А.Д. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. М.: Изд-во МСХА, 1993: «Прежде всего органическое вещество, поступая в почву в составе пожнивно-корневых остатков или удобрений, обеспечивает протекание нормального биологического круговорота, включающего фазы микробиологической минерализации и связанные с ней процессы мобилизации биофильных элементов из труднодоступных форм (азотфиксация, мобилизация зольных элементов из минералогических источников). Наличие биогеохимического круговорота элементов — необходимое условие устойчивого функционирования любой экосистемы, поскольку в циклических процессах заложена основа воспроизводства факторов биопродуктивности, сохранения санитарно-защитных функций экосистемы и т. д».
По сути, выполнение закона возврата в части энергии задействует в агроценозе природные почвенные процессы включая мобилизацию минеральных питательных веществ из почвы и азотфиксацию из воздуха – В ПОЧВЕ ПОЯВЛЯЕТСЯ ДОСТУПНОЕ РАСТЕНИЯМ ПИТАНИЕ, КОТОРОЕ НЕ ВНОСИЛИ С УДОБРЕНИЯМИ, что конечно же улучшает питательный режим. Действуют те же принципы сохранения плодородия почв, что и в природных экосистемах – через биологический (биогеохимический) круговорот и процессы почвообразования.
Ю.А.Овсянников. «Теоретические основы эколого-биосферного земледелия, 2000»: «….роль органических удобрений в земледелии не ограничивается обогащением почвы азотом, фосфором, калием и другими элементами. Их следует рассматривать и как биологический катализатор почвенных превращений, улучшающих минеральное питание растений».
Понимание этих вещей закономерно привело ученых к необходимости несколько изменить отношение к некоторым устоявшимся положениям в аграрной науке и необходимости экологизации земледелия.
Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С., Орлов Д.С., Титлянова А.А., Фокин А.Д. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. М.: Изд-во МСХА, 1993: «….Задачей экологизации земледелия являются получение экологически чистой продукции, улучшение качества среды обитания в условиях агроландшафтов и повышение стабильной биопродуктивности агроэкосистем. В решении этих задач органическое вещество играет исключительно важную и разнообразную роль.
…Хорошо известно, что на почвах, достаточно обеспеченных органическим веществом, гораздо эффективнее протекают процессы детоксикации остаточных форм пестицидов, значительно ниже коэффициенты накопления в продукции растениеводства тяжелых металлов и радионуклидов. В естественных экосистемах, в отличие от сельскохозяйственных, - минеральное питание высших растений осуществляется только в рамках биогеохимического круговорота, при этом естественные экосистемы функционируют по принципу безотходных технологий. Агроэкосистемы, получающие постоянную «дотацию» элементов минерального питания в форме минеральных удобрений, значительную часть дефицитной минеральной пищи теряют непроизводительно в результате общего роста масштабов выноса вещества, фиксации в почве и т. д. Таким образом, традиционная агроэкосистема не только непроизводительно расходует минеральную пищу, но и активно загрязняет сопряженные природные системы —воды поверхностного и грунтового стоков, соседние ландшафты, воздух и т. д. со всеми вытекающими отсюда последствиями».
Недостаток органического вещества поступающего в почву приводит к уменьшению количества гумуса (как части ППК) и соответственно снижается поглотительная способность почвы – хуже удерживаются питательные вещества.
С органическими удобрениями в агроценоз возвращаются минеральные и органические питательные элементы. И такой возврат имеет определенные преимущества.
В учебнике «Органические удобрения» РГАУ-МСХА 2012 г читаем: «Органические удобрения содержат все элементы питания в усвояемой форме для почвенных бактерий и возделываемых растений. В этом принципиальное отличие органических удобрений от минеральных. Органическое вещество почвы и удобрений бесценно и неразрывно с агроценозом, поскольку оно его важнейший продукт….Незаменимая роль органических удобрений заключается в многосторонности их действия на почву и растение. Они служат не только важным источником элементов питания для растений, но и основным источником С 0 2 и средством восполнения в ней запасов органического вещества. Опыт мирового земледелия убедительно показывает, что чем выше культура земледелия, тем больше уделяется внимания рациональному использованию органических удобрений».
А.К.Кондаков – агрохимик с мировым именем: «Значительное повышение почвенного плодородия, особенно при мульчировании навозом и растительными остатками, позволяет сильно снизить дозы удобрений или вовсе отказаться от их внесения». «Разложенные под плодовыми деревьями, кустами перегной или навоз создают настолько хорошие условия влажности и питания, что потребность во внесении других удобрений снижается или даже отпадает».
Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С., Орлов Д.С., Титлянова А.А., Фокин А.Д. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. М.: Изд-во МСХА, 1993: «…В чем преимущество элементов минерального питания, поступающих в почву в составе органических остатков, перед минеральными формами?
Одно из них — более высокие коэффициенты использования большинства зольных элементов из растительных остатков или органических удобрений. Специальные исследования показали, что фосфор, например, из корневых остатков клевера используется озимой пшеницей, идущей по пласту многолетних трав, примерно на 60% за одну вегетацию, в то время как в аналогичных условиях фосфор суперфосфата используется не более чем на 20%. Аналогичная картина обнаружена и для кальция, цинка и других элементов.
Повышенное использование элементов питания из органических остатков связано с тем, что в зонах, где расположены растительные остатки или органические удобрения, наблюдается в несколько раз более высокая локализация активных корней растений. Причина высокой локализации связана с тем, что в зонах с органическими остатками растение находит полное минеральное питание, сбалансированное по макро- и микроэлементам. В этих зонах нет «обжигающих» концентраций растворимых солей или балластных веществ (например, хлоридов), как вокруг гранулы минеральных удобрений. Наконец, в зонах с органическими остатками более благоприятные для корневых систем физические свойства, а также более высокая микробиологическая активность.
Следует отметить, что в естественных условиях практически во всех почвах корневое питание локализовано по остаткам корневых систем или на контакте лесной подстилки с минеральной частью почвы, т. е. зона корневого питания пространственно гетерогенна по всем условиям и параметрам.
В традиционных системах земледелия принципиально иная ситуация, так как технологические приемы обработок были направлены на предельную гомогенизацию корнеобитаемого слоя.
…. Таким образом, общая идеология, экологизации традиционных систем земледелия состоит в активизации естественных процессов, работающих на рост биопродуктивности и расширение масштабов и интенсивности биогеохимических циклов, которая возможна только при прямом участии различных форм и групп органического вещества.».
В учебниках и научных работах по агрохимии говорится, что «органические удобрения снижают негативные последствия применений минеральных удобрений». О чем тут речь?
Минеев, Агрохимия 2004:
«Наличие различных токсических примесей в минеральных удобрениях, неудовлетворительное их качество, а также возможное нарушение технологии их использования могут привести к серьезным негативным последствиям. В настоящее время в индустриально развитых странах, а также в ряде регионов нашей страны применяются высокие дозы минеральных удобрений, и их негативное влияние на природную среду приобретает все более опасный характер и глобальные масштабы».
Обе формы органического вещества почвы влияют на снижение поступления токсикантов в растения. Инертная часть почвенного гумуса связывает вредные вещества в недоступное растениям состояние. А лабильная часть гумуса действует несколько по другому.
Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С., Орлов Д.С., Титлянова А.А., Фокин А.Д. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. М.: Изд-во МСХА, 1993: «Корневое питание в условиях «гетерогенной» почвы имеет и другие преимущества кроме высоких коэффициентов использования элементов минерального питания из органических остатков.
В условиях локализации корневых систем значительно снижается поступление в растения токсикантов из загрязненных почв за счет значительного уменьшения «активного объема», занимаемого корневыми системами. Опыты показали, что путем создания локальных зон с благоприятными свойствами и условиями питания на основе композиций, содержащих растительные остатки или органические удобрения, удается в 4—5 и более раз снизить поступление тяжелых металлов в растения».
Часто как недостаток растительных остатков как удобрения называют то что «для их разложения необходимо время, а растениям питание нужно прямо сейчас» Но в реальности всё происходит по другому. Органические удобрения начинают поставлять питательные вещества сразу же. Причем часть питательных веществ мобилизуется и без участия микроорганизмов.
«Питание почвенных сапрофагов». Стригонова. 1980: «На первых стадиях разложения наибольшую роль играют процессы выщелачивания легкорастворимых соединений атмосферными осадками и почвенной влагой. В дождевой воде стекающей с листьев и стволов деревьев, содержится большое количество элементов минерального питания растений, а также сахаров, выделяющихся на поверхности листьев, и в экскрементах фитофагов ……С увеличением степени разложения выход зольных и органических веществ в почвенный раствор снижается. В свежем опаде интенсивность выщелачивания почти не зависит от микробиальной активности ».
Конечно не стоит делать ставку на абиотическое выщелачивание элементов питания из органических остатков как на полноценную систему питания растений. Это выщелачивание идет из совсем свежего органического вещества. Дальше за дело берутся микроорганизмы.
Вот что пишет А.К.Кондаков – агрохимик с мировым именем: «…… Наиболее эффективно мульчирование навозом, особенно полуперепревшим. Солома такого навоза бурая и свободно расползается в руках. При выпадении осадков просочившаяся через навоз влага обогащает почву всеми элементами питания…».
Не стоит забывать о том, что кроме выщелачивания легкорастворимых веществ из органических удобрений разложением органики занимаются микроорганизмы, которым нет возможности ждать долго. Вот что говорит наука: «Известно, что жизнь микробов в почве очень коротка и исчисляется часами. Отмирающие клетки еще при жизни начинают подвергаться автолизу, а когда ферментативные литические процессы заканчиваются, наступают процессы растворения остатков ферментами других микробов. Процессы разрушения бактериальных клеток могут протекать очень быстро. В процессе жизнедеятельности в клетках микробов совершается непрерывный обмен веществ. Отдельные элементы, поглощенные из субстрата микробной клеткой, очень быстро выделяются обратно. Опыты с мечеными атомами показывают, что, например, фосфор P32 появляется в субстрате через несколько минут».
При определенных условиях растение само может регулировать поступление питательных веществ.
Терещенко Н. Н. (Сибирский НИИ торфа СО РАСХН, г. Томск): « … функциональная активность микрофлоры, ответственной за снабжение растений макро- и микроэлементами, регулируется по принципу прямых и обратных связей. Недостаток элемента стимулирует активность микрофлоры, ответственной за его преобразование в доступную для растения форму, а избыток либо включает механизмы торможения данного процесса, либо активизирует микрофлору, «выбрасывающую» избыток вещества (например, нитратного азота) в атмосферу. Поэтому в подобной равновесной системе растение в каждый конкретный период своего развития получает оптимальное количество питательных элементов, обеспечивающих с одной стороны бездефицитный уровень питания, а с другой предотвращающих накопление нитратов в тканях растения».
Кроме того, растения могут потреблять органические вещества не только после их полной минерализации, но в органическом виде.
Учебник «Агрохимия» Минеев 2004: «…Растения могут для питания использовать и ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ: аминокислоты, органические кислоты, сахара, сахаро-фосфаты и др….»
«Радиоактивные индикаторы в химических исследованиях» Бердоносов С.С. , 1999, МГУ им. М.В. Ломоносова.: «Применение метода радиоактивных индикаторов позволило лучше понять процессы, протекающие в растениях и организмах животных. Например, применение Na214СО3 , меченного радионуклидом 14С, позволило установить, что растения усваивают не только газообразный СО2 , но и растворенные карбонаты, содержащиеся в почве. Кроме того, выяснено, что корневая система растений может также поглощать из почвы углерод в составе сложных органических соединений, входящих в состав почвенного гумуса.
Сходная картина наблюдается и при усвоении растениями фосфора из почвы. До опытов с использованием в качестве метки радионуклида 32Р считали, что растения усваивают из почвы фосфор только в виде фосфат-ионов, а далее в самом растении фосфор преобразуется в сложные органические вещества. Но опыты с почвой, содержащей меченные по фосфору-32 нуклеиновые кислоты, показали, что корни растений способны усваивать и уже готовый фосфорсодержащий строительный материал для построения своих клеток."
«Трофосистема почва-растения – основа функционирования экосистемы» Попов А. И. 2012: «Современное понимание питания растений связано с обеспечением ряда условий роста растений и с доступностью им элементов минерального питания. В то же время в научной литературе, начиная с конца 19-го столетия и по настоящее время, имеется огромное число фактов, подтверждающих поглощение высшими зелеными растениями органических веществ естественного, искусственного и даже синтетического происхождения. Еще в первой половине 20-го века была продемонстрирована возможность поступления сложных органических молекул (гетероолиго(поли)меров) в растения непосредственно через корневую систему или посредством микоризы, а также их дальнейшее участие в метаболистических процессах. Н. А. Красильников считал доказанным, что ризосферные микроорганизмы потребляют корневые выделения растений, а взамен растения получают от них витамины и другие активные вещества.
Исходя из анализа научной литературы и собственных экспериментальных данных, было установлено, что высшие зеленые растения можно рассматривать как факультативные гетеротрофные организмы. Растения способны получать структурные фрагменты макромолекул (например, лигнина, белков и других органических соединений) непосредственно из почвенного органического вещества. Кроме того, гуминовые вещества (ГВ) способствуют появлению морфофизиологических различий, связанных с переходом растений на гетеротрофное питание - увеличению массы гетеротрофных (корней) и уменьшение массы фотоассимиляционных (листьев) органов растений, и оказывают действие на изменение биохимического состава и величины теплоты сгорания органического вещества растений.
Ассимиляция зелеными сосудистыми растениями структурных и функциональных блоков биологических макромолекул является распространенным дополнительным типом питания в природных условиях, который обеспечивает существенный энергетический и структурный выигрыш на уровне экосистем. Этот механизм питания, по-видимому, сохранился с ранних этапов эволюции биосферы.
Потребление растениями органических соединений значительно расширяет представления о питании растений и о функционировании системы почва-растение. Так, помимо основного известного цикла углерода (рис. 1): СО2 —> растения —> опад и отпад (почва) —> ГВ —> Со, существует второй цикл углерода - круговороторганических соединений, являющихся структурными фрагментами макромолекул (например, фенилпропановыми фрагментами лигнина): растения —» опад и отпад (почва) —> ГВ —> органические нутриенты —> растения, который является также дополнительным циклом и азота».
Другими словами, часть внесенного в почву органического вещества потребляется растениями без полной минерализации. То есть растения могут брать часть готовых органических веществ, а не тратить огромное количество энергии солнца на синтез этих органических веществ внутри своего организма.
Вопросы экологизации земледелия сейчас поднимаются в большинстве современных научных работ. Что позволяет считать эту тенденцию трендом современной аграрной науки. Вот что пишет Кирюшин Валерий Иванович — академик РАН, д. б. н., зав. кафедрой почвоведения, геологии и ландшафтоведения РгАУ-мСХА имени К.А. Тимирязева («Наследие В.Р.Вильямса и современные проблемы агропочвоведения»): «….Серьезная ошибка в подходах к решению проблемы регулирования органического вещества заключается в перекосе ее в сторону наиболее консервативной его части — гумуса. Между тем процессы круговорота веществ обусловлены в основном превращением лабильного органического вещества. С этим же процессом связано образование водопрочной структуры. По этому поводу еще И.В. Тюрин замечал, что наиболее ценен тот гумус, которого уже нет. При одном и том же уровне содержания гумуса почва может иметь совершенно разное структурное состояние в зависимости от количества лабильного органического вещества. Десятки тонн растительных и животных остатков, разлагаясь в почве, могут не повлиять на уровень содержания гумуса или его изменение будет находиться в пределах точности определения, но влияние их на агрономические характеристики почв и их продуктивность может быть весьма высоким. Многие земледельцы в мире, не обремененные знаниями о гумусе, стремятся поддерживать в почве определенное количество детрита, понимая его значение интуитивно.
… Это относится не только к малогумусным почвам, но и к черноземам, в которых, несмотря на высокое содержание гумуса, резко ухудшается структурное состояние и режим минеральных элементов при дефиците лабильного органического вещества. Такое состояние почв называют
выпаханностью, что происходит при перегрузке пашни техническими и другими культурами, оставляющими мало растительных остатков, и недостаточном применении органических удобрений.
…. Современный этап развития земледелия связан с дальнейшей его экологизацией и биологизацией.
…. Важнейшими задачами биологизации земледелия являются:
– сохранение и восстановление биоразнообразия;
– увеличение продуктивности и экологической устойчивости агроценозов за счет повышения генетического потенциала растений и оптимизации биоценотических связей;
– повышение роли биологического азота путем увеличения доли бобовых культур и стимулирования процессов азотфиксации;
– регулирование численности вредных организмов и полезных энтомофагов с использованием биологических средств и химических препаратов, близких по своим свойствам к природным соединениям;
– оптимизация биологического круговорота веществ в агроландшафтах;
– сокращение механических воздействий на почву, создание условий для биологического саморыхления почвы;
– поддержание поверхности почвы под покровом растений и их остатков, мульчирование;
– обеспечение оптимального уровня содержания лабильного органического вещества в почве».
На сегодня большая часть продукции агроценозов идет на питание сельскохозяйственных животных, птицы и человека. Но продукты метаболизма на поля почти не возвращаются – круговорот органических веществ значительно ослаблен.
Ю.А.Овсянников. «Теоретические основы эколого-биосферного земледелия, 2000»: Если сравнивать по энергетической емкости корма с навозом, то оказывается, что в отходах животноводства сконцентрировано до 50% энергии, поступившей в организм сельскохозяйственных животных. Вся она сосредоточена в органическом веществе, которое при попадании в почву эффективно вовлекается в процессы образования гумуса. Таким образом, на пашню с навозом возвращается половина энергии, усвоенной кормовыми растениями.
…..Ежегодное применение органических удобрений в России в последние годы постоянно снижается. В то же время большое количество отходов животноводства у нас теряется. При переходе на эколого-биосферное земледелие это недопустимо. Поскольку в природоохранном земледелии органическим удобрениям отводится очень важная роль, необходимо бережное к ним отношение и рациональное использование».
В идеале эти органические вещества необходимо возвращать на поля для усиления биологического круговорота. Но возврат продуктов метаболизма животных и человека связан с определенными трудностями. Эти проблемы ещё предстоит решить, так как это один из видов ежегодно создаваемого в агроценозах органического вещества.
Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С., Орлов Д.С., Титлянова А.А., Фокин А.Д. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. М.: Изд-во МСХА, 1993
Воспроизводство гумуса в почвах должно обеспечиваться за счет ежегодно создаваемого в агроценозах органического вещества. Такие невозобновляемые источники, как торф, сапропель и другие, должны использоваться при условии их высокой окупаемости прибавкой урожая (как и любые другие удобрения), но не только для пополнения запасов гумуса в почвах. Как бы ни были велики запасы этих видов органических удобрений, они исчерпаемы, поэтому альтернативы решению проблемы гумуса за счет создаваемого в агроценозах органического вещества нет.
Система земледелия должна быть построена таким образом, чтобы воспроизводство гумуса в почвах не требовало специальных затрат, а являлось следствием мероприятий, направленных на повышение продуктивности культур и защиту почв от эрозии».
Как видим из вышеприведенной цитаты приоритеты растениеводов несколько изменились. Если в прошлом веке стратегия возврата веществ и энергии строилась на применении веществ и энергии взятом вне агроценоза (невозобновляемые источники минеральных удобрений, торф, сапропель) то теперь акцент делается на максимальный возврат органического вещества выращенного в самом агроценозе. В свое время об этом говорил В.Р.Вильямс: «В основе малого, или биологического круговорота веществ на земном шаре лежит свойство всех элементов земли, их количественная ограниченность. В особенно выраженной форме это свойство касается элементов зольной пищи растений, без которых невозможно создание органического вещества, носителя потенциальной энергии, преобразованной зелёными растениями из кинетической энергии солнечного луча.
Единственный способ придать элементу конечному, количественно ограниченному, свойство бесконечного — это" придать ему циклическое движение, заставить его вращаться в круговороте».
Цикличность использования одних и тех же элементов питания в агроценозе превращает эти элементы из конечных в бесконечные. Именно по этому важно возвращать в агроценоз максимальное количество органических веществ синтезированных растениями в агроценозе.
Перед наукой задачи поставлены. И они будут решаться. Но это займет много времени. И ещё больше времени займет внедрение этого тренда в производство.
Но садоводам и огородникам-любителям можно и не ждать тех светлых времен, а применять на своих участках закон возврата в полной мере, а не только возвращая минеральные питательные вещества. Для этого стоит использовать различные органические удобрения, органические остатки, сидераты.
Стоит остановиться на некоторых моментах связанных с законом возврата.
Среди сторонников органических методов хозяйствования нередко встречается мнение, что возврат минеральных биофильных элементов в почву не нужен. Но дело в том, что не все почвы содержат большое количество всех необходимых элементов питания. Поступающее в почву легкоразлагаемое органическое вещество способствует мобилизации минеральных элементов только в случае, если почва содержит достаточное количество элементов минерального питания в труднодоступном состоянии. Кроме того, не всегда микробиологические процессы мобилизации идут настолько же интенсивно, как это требуется для оптимального роста растений. Эти процессы могут быть замедлены сниженной аэрацией почвы, низкой увлажненности и т.п.
Без восполнения этих питательных веществ в первую очередь мобилизуются запасы биофильных элементов из ППК и легкоразлагаемых минералов. Но при исчерпании этого источника остается только устойчивые минералы, мобилизация из которых идет значительно медленней. Урожаи будут, но гораздо ниже.
Поэтому возвращать зольные питательные элементы и азот нужно.
Ошибка в отрицании необходимости возврата питательных веществ кроется в непонимании природных процессов. Так некоторые говорят, что в природе ничего не вносится, так и мы не будем этого делать подражая природе. Но это не верно. В природе круговорот почти полный. За счет этого одни и те же элементы используются экосистемой множество раз. А мобилизация из минералов небольшая. То есть в полной мере работает закон возврата. Этот момент очень важен – не бесконечное выкачивание питательных веществ из почвы происходит в природе, а циклическое, МНОГОРАЗОВОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОДНИХ И ТЕХ ЖЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ.
Подобная схема может работать и в саду и огороде. На практике я это наблюдал и на своем участке и у некоторых других сторонников органических методов. При оставлении всех органических остатков на участке и использовании привнесенной извне, дополнительной органики происходит восполнение отчужденных с урожаем минеральных питательных веществ. Если же органических остатков или удобрений в почву вносится мало, то и восполнение питательных веществ не происходит и достаточной мобилизации питания из минералов почвы не происходит – становится необходимым внесение минеральных удобрений.
Говоря об энергетическом потенциале органического вещества, стоит учитывать степень разложения органики. Больше всего энергии в неферментированном органическом веществе: сидератах, соломе, сене, послеуборочных остатках огорода, опилках, полове и т.п.
Ю.А.Овсянников. «Теоретические основы эколого-биосферного земледелия, 2000»: К способам, повышающим биогенность почвы и содержание в ней органического вещества, относится внесение соломы зерновых и зернобобовых культур. Этот прием практически не применяется в нашей стране. Но его эффективность очень высока. Внесение 1 т соломы по действию на свойства почвы равноценно 3—4 т хорошего навоза. Одна из причин недооценки соломы как органического удобрения состоит в следующем. В ряде ранее проведенных опытов заделка соломистых растительных остатков не повышала урожайность сельскохозяйственных культур. Однако позднее было установлено, что отрицательные результаты были получены вследствие неправильного использования соломы. Оказывается, при глубокой заделке растительных остатков в процессе разложения образуются летучие жирные кислоты и различные фенольные соединения, которые отрицательно влияют на растения. Если же солома вносится в верхний слой почвы, то она разлагается без появления значительных количеств вредных веществ. Равномерное распределение соломы по поверхности почвы создает благоприятный гидро-температурный режим. Вследствие этого появляются условия для удлинения периода биологической активности многих видов живых организмов. Особенно большое значение поверхностное внесение соломы имеет в засушливых районах.
У нас (степная зона Омской области – засушливый район) этот прием широко используется уже несколько лет. Я ежегодно наблюдаю такую картину: зерноуборочный комбайн за один проход и зерно убирает и измельчает и разбрасывает по полю солому. Надо только копнитель заменить на измельчитель.
В навозе уже остается около 50% энергии съеденных кормов. В полуперепревшем навозе и в перегное сыпце энергии ещё меньше в сравнении с исходными кормами. То же самое касается и компостов. Но это не значит, что в полуперепревшем навозе, компосте, или перегное-сыпце энергии нет совсем, и микроорганизмам кушать нечего.
Ю.А.Овсянников. «Теоретические основы эколого-биосферного земледелия, 2000»: Почвенная биота выполняет целый ряд функций. Главная из них состоит в деструкции органического материала растительного и животного происхождения, попадающего в почву. Она осуществляется разнообразными бактериями, грибами и почвенными животными. На начальной стадии его разложения преимущественное развитие получают те виды живых организмов, которые способны использовать легко растворимые вещества. Исчерпание этого ресурса ведет к тому, что численность организмов, использовавших его, сокращается, а их место занимают следующие виды. Они в силу своих приспособительных особенностей обладают качествами, позволяющими усваивать соединения, недоступные для других организмов. Но и их период активной жизнедеятельности ограничен наличием необходимого для них источника питания. Таким образом, трансформация органического материала в почве осуществляется последовательно сменяющими друг друга живыми организмами (рис. 3).
Из рис. 3 видно, что первоначально субстрат интенсивно заселяется сахарной микрофлорой, затем аминокислотной, а на последних стадиях разложения появляется микрофлора, разлагающая вещества, наименее поддающиеся деструкции».
Почему менее ферментированные органические остатки более эффективны? По тому, что, чем больше продолжается процесс разложения, тем медленнее это разложение идет – увеличивается процент более устойчивых к микробиологическому разложению органических веществ. Если разложение сахаров и аминокислот происходит достаточно быстро, то разложение целлюлозы уже медленней, а на разложение лигнина нужно несколько лет т даже десятилетий. Энергии в этих веществах ещё очень много, но взять её могут уже далеко не все представители почвенной биоты. Другими словами, сильно разложившийся перегной («сыпец») или компост содержит больше инертного гумуса чем лабильного. Если медленнее идёт процесс высвобождения энергии, то и медленнее идут связанные с ними процессы мобилизации питания из минералов почвы и азотфиксация при внесении сильно разложившегося органического вещества. Ещё один недостаток сильно разложившихся органических удобрений – в них почти нет легкодоступных сахаров и аминокислот, которые растения могут частично потреблять и в неразложившемся виде.
«В.В. Кидин. «Органические удобрения» Издательство РГАУ-МСХА 2012 стр 56: «При хранении любого вида навоза происходят довольно сложные биохимические процессы, в результате чего происходит минерализация его сложных органических веществ, потеря сухой массы, азота, воды, углекислого газа и других веществ…..по степени разложения подстилочный навоз делят на четыре вида: свежий, полуперепревший, перепревший навоз и перегной, или навоз-сыпец….Свежий навоз животных практически не используется в качестве удобрений в сельском хозяйстве ……ДОВОДИТЬ УДОБРЕНИЕ ДО ПЕРЕПРЕВШЕГО СОСТОЯНИЯ НЕ РАЦИОНАЛЬНО, так как в этом случае в 2-3 раза уменьшается содержание в навозе органического вещества. Происходят также значительные потери аммонийного азота из навоза.
…..Полуперепревший навоз. Наиболее широко используется в практике сельского хозяйства. Он содержит значительно меньше семян сорных растений и источников болезней …..При разложении его до такого состояния теряется около 25% (20-30%) исходной массы навоза и 15-20% аммонийного азота».
Обратите внимание в каком виде покупают навоз дачники: в виде перегноя-сыпца, в котором органического вещества в процентном отношении больше, но оно представлено уже трудноразлагаемыми компонентами – мало лабильного органического вещества. Не удивительно, что такое удобрение улучшает урожайность не столь эффективно, как менее разложившиеся формы.
Наблюдаю за общением сторонников органического растениеводства много лет. Ясно видно, что некоторые получают урожаи много больше средних, а другие, при казалось бы использовании тех же методов – ниже средних.
Полагаю, что (как одна из причин) неправильное применение органических удобрений (в сильно разложившемся виде и недостаточном количестве) и приводит к тому, что без использования минеральных удобрений не удается получить высокие и качественные урожаи. И тогда звучат фразы типа: « Пусть урожай ниже, зато без химии…». На самом деле на дачных и приусадебных участках можно и без синтетических минеральных удобрений получать урожаи намного выше средних. Например, при среднем урожае картофеля в регионе 150 кг с сотки мне удаётся получать до 1200 кг с сотки (в 8 раз больше) без использования синтетических минеральных удобрений.
Таким образом, для меня «нелепые советы» «людей, мало что понимающих в биологии растений и в сельском хозяйстве» использовать сплошное мульчирование с системой «компостных дорожек» («тупо валить органику», «не естественное выращивание картошки под соломой») привело к многократному увеличению урожая. Много позже, пытаясь найти объяснения происходящего в моем огороде в современных научных работах я понял, что эти все «нелепые советы» по сути обоснованы наукой.
Свою статью (на которую я ссылался в самом начале) Барышев Н. Г. Заканчивает так: «… Так что, любители природного земледелия, добро пожаловать в Стабильное Средневековье». Читая много современных научных работ я вижу совсем другое: сейчас в тренде современной науки биологизация и экологизация – это БУДУЩЕЕ растениеводства, а не возврат в Средневековье.
Кирюшин В. И. «Наследие В.Р.Вильямса и современные проблемы агропочвоведения»: «Многие земледельцы в мире, не обремененные знаниями о гумусе, стремятся поддерживать в почве определенное количество детрита, понимая его значение интуитивно».
Многие «любители природного земледелия», хоть и не понимая этого действуют в соответствии с передовыми взглядами современной аграрной науки.
Олег Телепов, Омская область
Январь 2018
Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 374; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!