Роль удобрений в повышении плодородия почв

Обновлено: 05.07.2024

5.1. Значение удобрений в повышении плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур.

5.2. Элементы минерального питания растений.

5.3. Классификация удобрений.

5.3.1. Органические удобрения.

5.3.2. Минеральные удобрения.

5.3.3. Бактериальные удобрения и ретарданты.

5.4. Способы и сроки внесения удобрений.

5.5. Экологические аспекты применения удобрений.

Удобрение, при достаточном увлажнении почвы, самое эффективное и быстродействующее средство повышения урожайности, поэтому в системе агротехнических мероприятий, направленных на повышение плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур, использование удобрений занимает одно из важнейших мест.

Научно обоснованное применение органических и минеральных удобрений, отвечающее местным, зональным особенностям, значительно увеличивает урожай всех культур и улучшает его качество. При рациональном внесении удобрений в растениях повышается содержание сахара, крахмала, жиров, белков и витаминов.

В нашей стране около половины всего прироста урожая сельскохозяйственных культур обеспечивает применение удобрений. В Нечерноземной зоне с низким естественным плодородием почв при достаточной влагообеспеченности, внесение удобрений дает 75 % прироста урожая.

По данным полевых опытов агрохимической службы России, прибавка урожайности от внесения минеральных удобрений составляет в т / га:

- озимой пшеницы – 0,49 - 1,27;

- озимой ржи – 0,48 - 1,08;

- ярового ячменя – 0,32 - 1,29;

- кукурузы на зерно – 0,65 - 2,0;

- картофеля – 4,9 - 9,1;

- сахарной свеклы – 5,0 - 14,4;

- кукурузы на силос – 2,3 - 18,1;

- естественных трав на сено – 0,6-3.

Интенсивное земледелие, обеспечивая высокую урожайность, способствует выносу питательных веществ из почвы и минерализации гумуса. Регулирование этого процесса возможно только при достаточном внесении удобрений, которые являются основным инструментом в регулировании питательного режима почвы.

Оптимизация питательный режима почвы достигается с помощью внесения органических и минеральных удобрений, которые:

1. Пополняют запасы питательных веществ почве;

2. Создают оптимальные условия для обеспечения жизнедеятельности почвенных микроорганизмов и бактерий;

3. Активизируют использование выработанных растениями и микроорганизмами питательных веществ;

4. Способствуют формированию водопрочной структуры, оптимизации водно-физических свойств в корнеобитаемом слое почвы;

5. Оптимизируют уровень кислотности почвенного раствора, тем самым, создавая условия для наилучшего усвоения растениями питательных веществ.

В 80-е годы около 60 % питательных веществ вносилось в почву с минеральными удобрениями. Применение органических удобрений ежегодно составляло более 4 т на 1 га, с ними поступала почти половина питательных веществ.

В 90-е годы внесение органических удобрений сократилось более чем в 5 раз, а минеральных – в 10. Дефицит гумуса достиг 0,52 т на 1 га пашни, потребность в навозе для покрытия такого дефицита составляет 6,5 т/га.

В связи с этим, одной из важнейших задач земледелия на ближайшую перспективу является восстановление объемов производства и применения минеральных и органических удобрений.

Одним из факторов значительно влияющих на собираемый урожай является плодородие почвы. Если задаться целью повышения урожайности сельскохозяйственных растений, то в долгосрочной перспективе этого никак не сделаешь без повышения плодородия почвы.

За свою историю человечество разработало множество различных способов повышения плодородия почвы. Наиболее эффективными из них учёные признали включение в севооборот многолетних трав, высаживании сидератов и обработку почвы бактериальными удобрениями. При адекватном использовании этих приёмов, при соблюдении технологии обработки почвы, соответствующей природно-климатическим условиям, удаётся добиться значительного улучшения биологических параметров почвы, её водно-воздушного режима, эффективности внесения удобрений. Также повышается плодородие почвы в результате внесения в неё удобрений, известкования, борьбы с сорняками и другими мероприятиями оказывающими воздействие на агрохимические и биологические свойства почвы.

Гарантированно добиться повышения плодородия почвы можно только при использовании научно обоснованного севооборота и выполнении, объединённого в систему, комплекса агромероприятий.

Влияние на плодородие почвы и урожайности культур различных сельхозприёмов

Внесение минеральных удобрений

Их внесение в почву обеспечивает повышение урожайности выращиваемой культуры. Но для каждой культуры существует собственный набор минеральных удобрений, отличающийся по составу и срокам внесения от других культур. Неправильный подбор компонентов и сроков внесения может даже снизить объём полученного урожая. Причина этого то что для многих организмов почвы различные химические соединения будут ядовиты. Также при больших дозах внесения можно отравить почву. Следует отметить, что минеральные удобрения относятся к неорганическим веществам, а основой плодородия являются органические. И если с этой стороны посмотреть на их внесение то они даже уменьшают плодородие почвы, так как снижают в почве долю органических веществ. Ещё одной особенностью минеральных удобрений можно назвать срок их действия большинства из них – в течении года 4/5 из внесённого объёма разрушится до непригодного для потребления растениями вида или будет смыта с поля водой. Из перечисленных особенностей данных удобрений можно сделать вывод, их применение кратковременно повышает урожайность определённых культур, а в долгосрочной перспективе снижает общее плодородие почвы. Однако технологии продолжают совершенствоваться. с появлением новых видов удобрений и методов их внесения можно ожидать изменение этого вопроса.

Внесение органических удобрений

Самое распространённое из органических удобрений – это навоз, но в свежем виде его вносить нельзя, требуется чтобы он перепрел. Свежий навоз выжигает многие растения и его разбрасывание по полю просто уничтожит урожай. Действительно полезно будет внесение компоста из навоза. Основным источником навоза являются животноводческие фермы, откуда он выходит перемешанный с используемой там подстилкой, обычно это солома или опилки. Другие виды органических удобрений встречаются редко, так как по сравнению с навозом отсутствует источник их промышленного получения. Рациональное применение органических удобрений повышает плодородие почвы в достаточно долгосрочной перспективе.

Пестициды

Так называют различные ядохимикаты используемые для защиты растений. Но их применение имеет ряд моментов влияющих на плодородие почвы. Первый момент – неизбирательность воздействия, когда кроме вредителей гибнут полезные организмы, что естественно отрицательно сказывается на урожайности. Особенно это сказывается при частом применении – у вредителей вырабатывается иммунитет к применяемому препарату, а полезные продолжаю гибнуть. Вторым моментом можно назвать замещение одних вредителей другими. Освобождённая экологическая нижа тут же начинает заниматься другими видами. Следующий момент - накопление ядов в почве и сельскохозяйственных культурах. Результатом чего становится гибель почвенных микроорганизмов с последующим её истощением. Могут быть отравлены как поверхностные так и подземные воды.

Нехимические способы повышения плодородия почв и урожайности культур

Основным из них является применение научно-обоснованного севооборота. Различные растения по разному используют ресурсы почвы и оставляют в ней после себя различные элементы. Так после бобовых в почве остаётся повышенное содержание биологически усваиваемого азота. Что обеспечивает повышение скорости восстановления почвы, положительно влияет распространение заболеваний и вредителей растений.

Также стоит отметить биологические способы борьбы с вредителями и сорняками. Например, мульчирование позволяет значительно сократить объём сорняков и при использование растительных материалов хорошо повышает плодородие почвы.

Мелиорация

Это комплекс различных мер направленных на приведение свойств почвы к требуемым, в том числе таких как повышение ей плодородия или введения в сельскохозяйственный оборот. Применяемая в сельском хозяйстве мелиорация делится на три группы. Водная – результатом будет улучшение водообеспечения сельхозугодий, осушения или обводнение. Земельная – представляет собой улучшение свойств почвы, состоит из различных мероприятий по нормализации химического состава почвы, противоэрозионных мер и подобных им. Климатическая – результат её изменяет погодные условия в местности проведения. Включает приёмы вызывающие искусственное выпадение осадков, предотвращение засух и других погодных явлений способных нанести вред сельскохозяйственным культурам. Наиболее распространенным примером климатической мелиорации является высадка ветрозащитных лесополос.

Повышение плодородия почвы идёт очень медленно, в естественных условиях на это потребовались тысячи лет. Необходимо качественно заботится о состоянии почвы и не допускать её истощения – это сможет обеспечить хороший урожай множество лет подряд.

Влияние на плодородие почвы и урожайности культур различных сельхозприёмов

Внесение минеральных удобрений

Внесение органических удобрений

Пестициды

Нехимические способы повышения плодородия почв и урожайности культур

Мелиорация

Так выглядит поврежденная неразумным хозяйствованием почва: плохая инфильтрация, отсутствие всякой жизни (слева). Так выглядит неповрежденная почва, со своим живым миром, который и обеспечивает нормальное развитие растений (справа)

Великий русский ученый Климент Аркадьевич Тимирязев, который своими научными исследованиями установил, что ассимиляция растениями углекислого газа происходит за счет солнечной энергии, и впервые показал роль хлорофилла в процессе фотосинтеза, в своих трудах высказал проникновенные и обязывающие слова о величии земледельческого труда и необходимости заботы о сохранности почвы для будущих поколений: «Возделывающий землю, хотя он сам этого не сознает, является жизненной опорой всей нации, - это он, а не кто другой, создает в самом прямом смысле слова те условия, без которых не работали бы ни её руки, ни её мысль.

Эти знаменитые слова говорят нам о том, что и более 100 лет назад наши великие предки жили заботой о настоящем поколении. Говоря о плодородии почвы, нельзя не сказать о роли минеральных удобрений, о возможности повысить производительную способность земли за счет их внесения.

Минеральные удобрения

Сторонники агрохимической системы земледелия в вопросе сохранения плодородия почвы главную роль отводили, и отводят, внесению минеральных удобрений по балансу выноса их из почвы растениями. И многие руководители и специалисты-агрономы до сих пор так и считают. Но результаты научных исследований и практика показывают, что это большая ошибка. И пришла она к нам в период боготворения минеральных удобрений, отождествления плодородия почвы и урожайности, плодородия почвы и количества продукции земледелия.

Плодородие почвы и урожай в меньшей степени зависят от содержания в почве элементов минерального питания, а в основном от содержания в ней органического вещества, потому что органическое вещество является основным кормом для микроорганизмов, дождевых червей и других обитателей почвы. Кроме этого от содержания органического вещества зависят показатели всех агрофизических элементов плодородия почвы: ее плотность, структура, влагоёмкость, кислотность и др.

Мы считаем, что почва теряет свое плодородие в соответствии с интенсивностью её обработки. Это связано с тем, что своими действиями мы вступаем в противоречие с законами природы, с условиями, при которых природа создавала и создает почву. Если нам дорога наша земля, надо прекратить вспашку с оборотом пласта.

Почва сохраняет свое плодородие только тогда, когда в ней постоянно сохраняется определённая доля органического вещества при условии минимального ее рыхления. Система мульчирующей минимальной обработки почвы агробиоценотической системы земледелия, по сути, повторяет все процессы почвообразования, происходящие в природе. Отличается только тем, что обрабатывается верхний слой почвы, но это компенсируется тем, что ежегодно вместе с обработкой почвы этот верхний слой обогащается органической массой пожнивных остатков культур севооборота и измельченной биологической массой промежуточных фитомелиоративных сидеральных культур. Нижний слой почвы, от 8 см, вообще не обрабатывается, и поэтому там идут анаэробные процессы, где разложение органического вещества проходит не так интенсивно. Кроме того, этот слой ежегодно пополняется биомассой в качестве корневых остатков. Таким образом, при подобной системе обработки почвы, как и в природе, постоянно сохраняется положительный баланс гумуса.

Приёмы обработки почвы, при которых мы не оборачиваем пласт, являются неотъемлемой частью новой агробиоценотической системы земледелия. Главная её цель - повышение плодородия за счет системы обработки почвы, использования пожнивных остатков и промежуточных сидеральных культур в качестве органических удобрений. Добиться этого можно только такой обработкой почвы, при которой верхний её слой всегда остается наверху.

В принципе, за счёт внесения минеральных удобрений мы можем увеличить общий выход органического вещества. Но мы должны понимать, что с этим повысится и доля отчуждения органического вещества. Мало того, многие литературные источники, которые используются сейчас, были написаны 50 и более лет назад, когда у возделываемых сортов зерновых колосовых культур отношение зерна к соломе было 1:2 и было достаточно корнепожнивных остатков для компенсации доли отчуждения органического вещества. У настоящих сортов зерновых колосовых культур отношение зерна к соломе стало равно 1:1, в связи с этим в балансе органического вещества почвы сплошной дефицит. Поэтому надо думать, каким образом его восстанавливать. Одно понятно: не за счёт увеличения доз внесения минеральных удобрений, потому что при их внесении почва, как определённый продукт биосферы, подвержена закономерному и комплексному воздействию, в большинстве своём отрицательному.

Минеральные удобрения в общем улучшают агрохимические показатели почвы, в то же время ухудшают ее физические свойства, увеличивают кислотность, способствуют минерализации гумуса, мобилизовывают питательные элементы, вызывают антагонизм элементов питания. Сущность различных химических и биологических реакций, влияющих на плодородие почвы, находится в большой зависимости от кислотности почвы. PH почвы меньше 5,5, как правило, приводит к угнетению растений в связи с повышенной кислотностью, а использование таких минеральных удобрений, как хлористый калий, аммиачная селитра, существенно влияет на подкисление почвы, особенно при продолжительном внесении большими дозами. В наибольшей мере минеральные удобрения отрицательно влияют на физические свойства почвы, на её структуру. При высоких дозах внесения изменяется фракционный состав микроагрегатов, уменьшается порозность, возрастает плотность почвы.

В научной литературе накоплен большой объем информации, свидетельствующей о том, что постоянное применение минеральных удобрений в малых или умеренных дозах оказывает влияние не только на урожайность, но и на микробиологические процессы в почве, на жизнедеятельность микроорганизмов, участвующих в процессе не только разложения органического вещества, но и гумусообразования. Имеются также данные, свидетельствующие о том, что при значительном отчуждении биологической массы возделываемых растений длительное применение минеральных удобрений в высоких дозах отрицательно влияет на микробиологическую деятельность, на агрофизическое и агрохимическое состояние почвы, на содержание в ней гумуса, т. е. ведёт к деградации почвы, снижению продуктивности, увеличению затратности системы.

Надо признаться, необдуманная интенсификация сельскохозяйственного производства за счёт внесения больших доз минеральных удобрений хотя и позволила увеличить производство основных видов продукции, но не привела к принципиальным позитивным изменениям природных ресурсов, повышению плодородия почвы. Данные научных исследований показали, что чем выше дозы внесения минеральных удобрений, тем интенсивнее падение плодородия почвы.

Мы забыли о том, что основой создания, жизни и эффективной деятельности почвы является её органическое вещество, что без органического вещества, сколько грунт ни насыщай минералами, он почвой никогда не станет. Высвобождение элементов питания для растений из почвы идет только через органическое вещество, и если его содержание по какой-то причине снижается, то почва постепенно теряет свойства почвы, теряет плодородие и превращается в деградирующую минерализованную массу, определяющую малоплодородный ландшафт.

Позаимствованная у Запада интенсивная система земледелия, основанная на высоких дозах минеральных удобрений, была величайшей ошибкой и проблему плодородия почв, естественно, не решила, а только усилила их деградацию и в большей степени обнажила экологические проблемы.

Навоз

Применение навоза в качестве удобрения не только позволяет внести в почву достаточное количество всех необходимых растениям макро- и микроэлементов, но и улучшает физико-механические свойства почвы. Также навоз способствует активации почвенной микрофлоры и вносит в почву дополнительное количество углекислого газа. Навоз улучшает условия усвоения растениями большинства минеральных удобрений.

Чем же хорош навоз? А тем, что в его составе содержится кладезь жизненно необходимых для растений веществ: азот, фосфор, калий, кальций, магний, кобальт, железо, молибден и т. д. Кроме того, являясь продуктом жизнедеятельности сельскохозяйственных животных, навоз содержит активную микрофлору (совокупность живых микроорганизмов), которая является пищей и источником энергии для почвенной микрофлоры.

Полуперепревший навоз можно вносить в почву осенью с нормой внесения 50 тонн на 1 га.

Перепревший навоз теряет до 50% от своего начального веса, и его можно вносить в почву осенью до 100 тонн на 1 га.

Перегной – это окончательная стадия разложения навоза. Перегной является наиболее ценным органическим удобрением и используется как для создания различных почвенных смесей (в том числе для рассады), так и для мульчирования посевов. Перегной дружелюбен абсолютно ко всем культурам.

В 70 – 80-е годы прошлого века в нашей стране основная роль в вопросе сохранения плодородия почвы отводилась внесению навоза. Действительно навоз является важным энергетическим материалом, улучшающим физическое, микробиологическое, биологическое, агрохимическое состояние почвы. И там, где имеется животноводство, навоз, естественно, надо использовать. Но делать на него ставку в системе повышения плодородия почвы ошибочно. Во всем мире внесение навоза в почву в первую очередь рассматривается с позиции экологической безопасности его утилизации, а потом уже как элемента увеличения плодородия почвы.

В последние годы в крае в связи с сокращением поголовья в животноводстве на 1 га пашни в среднем вносится чуть больше 1 тонны навоза, что в 5 раз меньше, чем вносилось в 80-е годы, и в 8 - 10 раз меньше, чем необходимо. Кроме того, использование навоза для повышения плодородия почвы с учётом его экологических проблем - мероприятие очень затратное. По нашим расчётам, вывоз на расстояние 5 км и внесение навоза обходятся в 7 раз дороже, чем возделывание соответствующего по агрономической ценности количества сидеральной культуры. Существовавшие в разное время программы плодородия в нашей стране, как правило, не выполнялись. Причины этого состоят в том, что мероприятия по увеличению плодородия почвы отождествлялись с мероприятиями по увеличению производства продукции земледелия. Программы плодородия обычно представлялись в виде миллионов тонн навоза, минеральных удобрений, промышленных мелиорантов, сотен тысяч тракторов, плугов и другой техники. На фоне всего этого повсеместно проводилось сжигание пожнивных остатков - ценнейшего органического удобрения, почва трамбовалась десятками проходов тракторов, не возделывались сидеральные культуры и промежуточные фитомелиоранты.

Многолетние травы

В 30-е – 60-е гг. прошлого века были попытки решить вопрос восстановления плодородия почвы за счёт увеличения в структуре посевных площадей многолетних трав. Существовала травопольная система земледелия. Надо сказать, она была ближе других систем к решению вопроса плодородия на тот период. Но она предусматривала долю многолетних трав в структуре посевных площадей до 50%. И сейчас имеются сторонники увеличения площади посева многолетних трав, но практическое его осуществление в настоящий период не выдерживает никакой критики. Во-первых, травопольная система предусматривает развитие в несколько раз животноводства, а для этого необходимо не только желание, но и время, как минимум 10 лет. Также надо учесть, что многолетние травы (люцерна, эспарцет, клевер) в среднем занимают поле 3 года, и если под многолетними травами в крае будет всего 10% пашни, то как предшественник они будут представлять в 3 раза меньше, то есть 3%. Таким образом, в севообороте края многолетние травы будут возвращаться на прежнее поле только через 30 лет. И какая польза от этого? Никакой. Если бы они занимали 30 - 35% и возвращались на поле даже через 10 лет, польза от этого была бы существенной.

Один из факторов расширенного воспроизводства плодородия почвы Краснодарского края мы уже обозначили. Это отказ от глубокой вспашки с оборотом пласта и переход на систему мульчирующей минимальной системы обработки почвы, на новую агробиоценотическую систему земледелия. Но этого недостаточно, надо искать другие пути создания условий расширенного воспроизводства почвенного плодородия.

Сторонники биологической концепции земледелия считают, что высвобождение элементов питания идёт через разложение органических веществ и, чтобы восстановить плодородие почвы, необходимо внести определённое его количество, так как только при разложении органического вещества в почве появляются дополнительные минералы, доступные растениям. Когда мы говорим об истощении почвы, о низком её плодородии, это означает лишь то, что почва утратила органическое вещество. Надо дополнительно его создать в почве, уменьшить его дефицит.

Внесение жидкого навоза

За счёт каких элементов плодородия можно это сделать с меньшими затратами? Мы уже обсудили ситуацию с несколькими факторами повышения плодородия почвы. Вопрос с минеральными удобрениями оценивается так, что они играют большую роль в повышении продуктивности сельскохозяйственных культур, но не могут существенно повышать плодородие почвы. Навоз - очень ценный энергетический источник пищи для растений и для микроорганизмов. Он улучшает физические, агрохимические и микробиологические свойства почвы, но в связи с состоянием животноводства в крае его просто нет. Многолетние травы – ценный предшественник для других сельскохозяйственных культур. Они улучшают структуру почвы, её плодородие, но необходимое увеличение их доли в структуре посевных площадей в большей мере неоправданно понизит экономические показатели АПК края, чем повысит плодородие почвы. Поэтому, кроме перехода на мульчирующую минимальную с разуплотнением систему обработки почвы, остаётся только два фактора, которые существенно могут повысить плодородие: научно обоснованное использование пожнивных остатков сельскохозяйственных культур в качестве органического удобрения и мульчи и возделывание промежуточных (покровных) фитомелиоративных сидеральных культур и использование их биологической массы в качестве зелёного органического удобрения.

Примерный химический состав свежего подстилочного (солома) навоза, %

Читайте также: