Биологическая активность и плодородие чернозема обыкновенного при внесении соломы

Актуальность темы

В последние десятилетия в связи с резким снижением поголовья крупного рогатого скота в сельском хозяйстве происходит накопление большого количества соломы зерновых культур. Зачастую солома сжигается, однако, с точки зрения экологических проблем представляется более рациональным вернуть ее в ресурсный цикл. Это особенно важно при дефиците такого эффективного удобрения, как навоз.

Солома и другие растительные остатки (ботва, сидераты, пожнивные и подкосные культуры на зеленое удобрение) являются ценным источником органического вещества почвы. Из применяемых в настоящее время органических удобрений содержание органического вещества в соломе наибольшее (70 и более процентов).

Качество растительных остатков сельскохозяйственных культур, как удобрения, оценивается по отношению углерода к азоту и лигнина к азоту в их составе и, соответственно, по времени их разложения и доступности почвенным микроорганизмам и они подразделяются по мере ухудшения их качества на быстро-, умеренно-, медленнои слабо разлагаемые.

Повышенным содержанием целлюлозы (углерода) характеризуются растительные остатки зерновых культур. По данным НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева, в одной тонне соломы зерновых культур содержится около 5 кг азота, 2,5 кг фосфора, 8 кг калия, 35−40% С (углерода) в органической форме. Пшеничная солома содержит 27−33% целлюлозы, 21- 26% гемицеллюлозы, 3% белков, 18−21% лигнина [141]. Использование на удобрение соломы злаковых культур, имеющей широкое отношение углерода к азоту, часто сопровождается проявлением отрицательного эффекта уменьшения содержания минерального азота в обрабатываемом слое почвы, связанного с его иммобилизацией почвенной микрофлорой, участвующей в разложении органического вещества соломы.

При многократном использовании однокачественных растительных остатков в качестве удобрения возрастают риски повышения токсичности почвы за счет накопления токсичных продуктов разложения — целлюлозы и лигнина (фенолов, органических кислот и др.), что приводит к негативному явлению — «почвоутомлению», сопровождающемуся снижением урожайности культур.

В связи с этим зачастую при внесении высокоуглеродистых растительных остатков (в дозах 4−6 т/га) отмечается снижение продуктивности возделываемых культур, особенно злаковых. Отрицательное влияние при внесении таких растительных остатков на последующие возделываемые культуры снижается, если к моменту посева они разложились в достаточной степени, поэтому для предотвращения отрицательного действия при использовании растительных остатков следует обеспечить быстрейшее их разложение в предпосевной период и научные разработки в этом направлении являются весьма актуальными.

Все процессы разложения органического вещества в природе происходят с участием различных представителей мезои микрофауны. Разработав правильные практические подходы к процессам деструкции соломы и других растительных остатков, можно обеспечить улучшение баланса углерода в земледелии и получение экологичного удобрения.

В связи с этим становятся актуальными поиски принципов, путей и технологических приемов использования соломы в качестве удобрения.

Наши исследования, посвященные изучению трансформации свойств черноземов обыкновенных при внесении соломы, проводились в полевом опыте НИИСХ ЦЧП имени В. В. Докучаева (Каменная степь, Воронежская область).

Цель. Целью наших исследований является разработка приемов повышения интенсивности разложения соломы и изучение их влияния на физические, физико-химические, агрохимические и биологические свойства почвы.

Задачи: дать экологическое обоснование неприемлемости сжигания послеуборочных растительных остатков и нетоварной части урожая зерновых культуропределить агрохимические, физико-химические, физические свойства почвы и основные компоненты органического вещества при разложении соломы;

— исследовать биологические свойства чернозема обыкновенного при использовании соломы в качестве удобрения с применением стимуляторов ее разложения;

— исследовать влияние биопрепаратов на скорость разложения соломы в почве;

— определить в динамике токсичность почвы при разложении соломы с использованием препаратов;

— установить влияние внесенной в почву соломы на продуктивность тест — культуры — озимой пшеницы.

Научная новизна заключается в том, что на черноземе обыкновенном северной части Калачской возвышенности в условиях действующего агролесомелиоративного почвозащитного комплекса исследовано влияние соломы, используемой в качестве органического удобрения на агрохимические, физико-химические, физические и биологические свойства почвы.

Установлено, что в течение всего процесса разложения проявляется токсическое действие соломы и определены методы повышения интенсивности ее разложения в послеуборочный период и, соответственно, нейтрализации токсикоза почв во время вегетации культур в летне-осенний период. Впервые в ЦЧР экспериментальным путем определены негативные последствия сжигания соломы при уборке озимой пшеницы различными способами.

Разработан метод поверхностного компостирования соломы озимой пшеницы с применением стимуляторов ее разложения (патент на изобретение № 2 407 726 «Способ использования послеуборочных остатков зерновых колосовых культур в качестве удобрения». Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 27 декабря 2010 года).

Практическое значение работы. На основе полученных экспериментальных данных разработаны научно обоснованные приемы использования соломы в качестве органического удобрения.

Результаты исследований по эффективному использованию соломы в качестве органического удобрения явились составной частью рекомендаций по технологии регулирования органического вещества почвы (протокол № 2 от 08.10.2010 г. НТС Департамента аграрной политики Воронежской области).

Экспериментально полученные новые данные о влиянии соломы на физические и биологические свойства почвы используются в курсах лекций: «Агрохимия», «Биология почв», «Экология» и других дисциплинах в Воронежском государственном университете и Воронежском государственном аграрном университете имени Императора Петра I.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались и получили положительную оценку на конференции, посвященной 70-летию кафедры почвоведения и агрохимии Воронежского государственного университета 25−28 сентября 2006 г., на 1-й Всероссийской научно-практической конференции с международным участием: фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве, на пути к инновациям, Москва, МГУ, 23−25 апреля 2007 г.- на V съезде Всероссийского общества почвоведов им. В. В. Докучаева, Ростов-на-Дону, 18−23 августа, 2008 г.- на заседании Территориального координационного совета «Проблемы земледелия ЦЧП», Каменная Степь, 25−26 июня 2008 г.- на Международной научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного производства», г. Курск, 20−22 января 2010 г.- на заседании Совета по земледелию Центрально Черноземной зоны Отделения земледелия Россельхозакадемии «Научно-практические основы энергои ресурсосбережения в адаптивно-ландшафтных системах земледелия Центрального Черноземья», Каменная Степь, 27−28 мая 2010 г.- на научно-практической конференции Курского отделения МОО «Общество почвоведов имени В.В.Докучаева», г. Курскна научно — техническом совете департамента аграрной политики Воронежской области 8 октября 2010 годана научной сессии ВГУна заседаниях проблемного Совета технологического центра Воронежского НИИСХ им. В. В. Докучаева РАСХН.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 2 в рецензируемом издании.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа изложена на 163 страницах машинописного текста. Состоит из введения, 8 глав, выводов, списка использованной литературы. Основной материал изложен на 120 страницах и включает в себя 27 таблиц, 3 рисунка.

Список литературы

состоит из 260 наименований, в том числе зарубежных авторов 27.