Внесение органических удобрений

30.03.2017 М.В. Леонов, И.В. Щеголева

Внесение органических удобрений сокращает траты на приобретение различных компонентов, улучшающих почву, включая минеральную составляющую. Этот процесс способствует повышению урожайности полевых сельхозкультур. Тем не менее, внося органику на поля, необходимо учесть целый ряд важных факторов, иначе органические удобрения скорее навредят растениям, чем будут способствовать их росту. Главными параметрами, которые должны соблюдаться при их применении являются нормы и сроки внесения. Особенно в случае, когда в почву поступает жидкий навоз. Какие существуют виды сельскохозяйственной органики на основе навоза?

Виды сельскохозяйственной органики

Навоз в твердой форме

Традиционным видом удобрений в сельском хозяйстве является подстилочный навоз. Кроме этого к навозу в твердой форме относятся компосты, твердая фракция навоза. В твердом виде эту органику добавляют на поля с помощью специально оборудованных машин — навозоразбрасывателей. При этом технология может быть как прямоточная, так и перевалочная с вывозкой удобрений на поля для их временного складирования и последующего внесения.

Компосты на основе торфа

Внесение органических удобрений на основе торфа с навозом или пометом показывает их высокую эффективность. При компостировании торфа с такими биологически активными органическими удобрениями как навоз и помет усиливаются микробиологические процессы, и азот торфа за короткий срок становится более доступным для растений. С другой стороны, торф хорошо поглощает жидкость и задерживает аммиачный азот, который выделяется при разложении навоза. Для компостирования можно применять все типы торфа.

Торфяные компосты получаются и при использовании торфа для подстилки животных. Наибольшей влагоемкостью обладает верховой сфагновый торф с низкой степенью разложения и соответственно он предпочтителен для этих целей. Кроме верхового торфа допускается для подстилки использовать и торф переходный.

Жидкий навоз

Следует отметить, что в промышленном животноводстве подавляющие объемы составляет именно жидкий навоз и его жидкая фракция.

Для добавления в почву жидкого навоза традиционно использовались цистерны, а теперь все чаще применяется гидромеханическое оборудование — дизельная насосная станция, к которой присоединяется целая система шлангов со специализированным устройством для непосредственного внесения жидкого навоза на поля.

Чтобы добавить в почву жидкий навоз, нет необходимости утрамбовывать поле колёсами загруженной цистерны. Для этого используется насосно-транспортная система, состоящая из следующих компонентов:

• дизельной насосной станции с магистральным шлангом и буксировочными рукавами;

• мешалки для гомогенизации органики;

• аппликатора (насадки) или инжектора для добавления жидкой органики в почву;

• оборудованного транспорта для перевозки насосной станции и катушки со шлангом.

Один из лидеров производства данного оборудования — компания «МЗ ПОТОК», чья продукция успела зарекомендовать себя на российском рынке.

Совместное использование соломы и жидкого навоза

Сочетание жидкого навоза и соломы — важный прием воспроизводства плодородия почвы и повышения урожайности культур, этот прием не уступает, а часто и превосходит применение подстилочного навоза и компостов.

Жидкий навоз характеризуется высоким содержанием в нем легко разлагаемых веществ и узким отношением углерода к азоту (С:N). Солома, в отличие от навоза, имеет широкое отношение (С:N=80-100:1). При совместном применении бесподстилочного навоза и соломы источником углерода для микроорганизмов служит солома. При совместном применении бесподстилочного навоза и соломы часть растворимого азота навоза временно иммобилизуется, т.е. в течение определенного времени находится в органической форме и не происходит его вымывание в нижележащие слои грунта.

В весенне-летний период измельченная солома может служить в качестве мульчи, что обеспечивает устойчивость растений к засухе. В зимнее время равномерно разбросанная солома вместе со снежным покровом защищает почву от значительного промерзания.

Когда вносить органику на поля?

Внесение органических удобрений по срокам зависит от его вида. Твердые виды удобрений характеризуются последействием и вносятся, как правило, один раз в несколько лет. Жидкие виды удобрения обладают низким последействием и обычно вносятся на одни и те же поля ежегодно в качестве основного удобрения весной до посева сельскохозяйственных культур или после их уборки.

На оросительных системах с использованием дождевальных машин поливы навозными стоками производятся в качестве подкормок вегетирующих растений.

Внесение удобрений рекомендуется в теплое время года, в зимний период допускается в исключительных случаях при соблюдении определенных условий.

Дозировка

Дозы, которыми необходимо вносить в почву жидкий навоз, рассчитываются, как правило, по азоту, так как его переизбыток особенно вреден вследствие избыточного накопления растением нитратов и нитритов и опасности загрязнения грунтовых вод.

Дозы внесения зависят от сельскохозяйственных культур. Максимальные годовые нормы можно давать под кукурузу на силос и корнеплоды — более 200 кг азота на га. Рекомендуемые дозы под зерновые культуры, такие как пшеница, ячмень, 140 кг азота на гектар. Только под кукурузу на зерно можно давать повышенные нормы азота в пределах 200 кг азота на гектар.

Внесение удобрений требуемыми дозами осуществляется путем регулировки скорости движения технического средства с учетом ширины полосы их распределения. Это относится и к цистернам, и разбрасывателям органических удобрений и к распределительному устройству шланговых систем.

Заделка удобрений в почву

Органические удобрения требуют заделки в почву. Твердые виды удобрений вносят на почву и сразу запахивают. Жидкий навоз вносится на поля перед их обработкой – осенью до зяблевой вспашки, весной до предпосевной обработки.

Внесение органических удобрений в жидком виде внутрипочвенными устройствами не требует дополнительной операции — заделки в почву. Также обработка почвы не обязательна при использовании жидкой фракции навоза, которая может применяться даже для вегетационных поливов сельскохозяйственных культур. Это объясняется ее удовлетворительной впитываемостью в почву.

Машиностроительный завод «ПОТОК»

© Все права защищены.
Любое использование материалов, размещенных на сайте, допускается только с согласия администрации.

Удобрения: виды и особенности применения органических и минеральных удобрений

Восстановление плодородия почвы происходит естественным образом, но его темпы достаточно низкие. Чтобы не превратить почву в непригодную для земледелия, используется севооборот, поля оставляют под пар. Но главный помощник фермера – органические и минеральные удобрения. Если вносить их каждый год, то негативное влияние на плодородный слой снижается к минимуму или вовсе исчезает. При этом учитывайте, что неправильное применение минеральных и в меньшей мере органических удобрений, сделает только хуже.

Органические удобрения

Если препарат имеет естественное происхождение, то его относят к органическим удобрениям. Его видами являются навоз, перегной, компост, торф, отходы брожения. Считается, что их внесение не может принести вреда, но это заблуждение. Часто они могут стать причиной возникновения болезней растения. Это происходит, когда в них попадают остатки больных стеблей или листьев. По этой причине разные виды органических удобрений сочетают с средствами защиты растений, среди которых фунгициды.

Еще одна проблема органики – сложно определить точный химический состав. Например, навоз и птичий помет относятся к одному виду, но содержат 0,5-0,7 и 4-6% азота соответственно. Сложность в том, что точное количество для внесения под конкретную культуру рассчитать тяжело.

К лучшим органическим удобрениям относят торф, в частности, низинный. По составу он больше всего напоминает компост, так как тоже состоит из отмерших растений. В низинном торфе приблизительно половина массы – карбон. Потому он может гореть, и в некоторых регионах используется как топливо для печей.

Особенностью этого органического удобрения является то, что химические процессы формирования проходят под слоем воды. Так биомасса изолируется от воздуха, и все вещества остаются в составе, а не улетучиваются. Благодаря этому торф отлично подходит для восстановления гумуса – верхнего плодородного слоя почвы. Правда, эффект от внесения будет заметен только через 2-3 года.
В Украине богатые на торф северные области (Полесье), а потому цена на удобрение подойдет любому фермеру.

Навоз

Органические азотные удобрения – отходы жизнедеятельности животных. К слову, от вида животных будет зависеть и химический состав, также на него влияет основной корм.

Несмотря на такие сложности, навоз является очень популярным удобрением. Главным образом его вносят под огородные культуры. Благодаря высокому содержанию азота ускоряется рост побегов и развитие листьев. Обратите внимание, что навоз относится к тому же классу, что и селитра, мочевина, то есть не следует их использовать вместе. Иначе баланс может быть нарушен, что приведет к потере урожая.

Органические удобрения на основе куриного помета применяют главным образом в садоводстве. На 1 м² вносят порядка 200 грамм птичьего помета, что покрывает потребности большинства культур в азоте.

Жидкие органические удобрения

Выделять жидкие удобрения в отдельный класс не совсем корректно. Дело в том, что их объединяет способ внесения, а состав и способ приготовления бывает очень разный. К жидким, например, относят современные комплексные препараты питания, которые являются синтетическими.

В популярном сейчас природном земледелии, жидкими называют настои на обычных органических удобрениях. Например, их делают из навоза, птичьего помета, компоста. Есть популярные рецепты по приготовлению подкормок из крапивы и сорняков.

Применяют органические удобрения в жидком виде уже после появления всходов. Они не только улучшают состояние почвы, но и впитываются растениями через листья.

Отходы брожения

С развитием альтернативной энергетики все популярнее становится дигестат. Это твердые отходы, которые образуются при синтезе биогаза. Они содержат азот, фосфор и калий, то есть все необходимые для растений минералы.

Достать отходы брожения в Украине сложно, но есть специальные установки для ферм. Они не подходят для вырабатывания газа, но в результате образуют дигестат. Недостатком этого органического удобрения является то, что от случая к случаю состав может меняться. Рекомендуется каждый раз проводить химический анализ, чтобы выяснить точное содержание минералов.

Минеральные удобрения

Вторым видом являются минеральные удобрения. Это искусственно синтезированные химические препараты, которые нужны для пополнения неорганических соединений в почве. По основному элементу в составе выделяют следующие виды удобрений:

• азотные;
• калийные;
• фосфорные.

Также существуют комплексные препараты питания, которые содержат сразу несколько основных и второстепенных элементов, необходимых для посевов.

Азотные удобрения

Самые популярные – это азотные минеральные удобрения. К ним относятся разные виды селитры. Поскольку азот является одним из основных элементов в построении клеток растений (он нужен для работы хлоропластов), его нужно использовать каждый год.

К азотным минеральным удобрениям относится аммиачная селитра, карбамид, сульфаты аммония и магния, мочевина. Благодаря ним ускоряется рост побегов и появление листьев. Норму на единицу площади превышать нельзя (в зависимости от вида она разная), так как при хорошем развитие стебля и листьев, плодовая часть будет плохой. Это снизит объемы урожая и приведет к ухудшению его качества.

Калийные удобрения

К этому виду относится хлористый и сернокислый калий. Хлорид используется часто, поскольку не так сильно влияет на кислотно-щелочной баланс. Калий не только отражается на общем состоянии растения, но и повышает его иммунитет. Так, возрастает сопротивление к грибковым болезням, что позволит сэкономить на фунгицидах.

Поскольку залежей калийной руды в Украине не так много, большая часть удобрений этого класса делается из импортного сырья. Как следствие, цена на калийные удобрения выше, чем на другие виды минеральных соединений.

В естественных условиях калий находится в трудно усвояемой форме. В таком состоянии растения его не могут использовать, а потому начинают еще на ранних стадиях развития желтеть, подсыхают кончики листьев, буреют стебли.

Фосфорные удобрения

Фосфор содержит аммофос, двойной суперфосфат и сульфоаммофос. Если фосфорные удобрения не использовать или использовать в недостаточных количествах, то созревание плодов задерживается. Ухудшается их качество: плоды теряют товарную форму, зерно полевых культур наливаются плохо.

В органическом земледелии запасы фосфора возобновляют при помощи костной или рыбной муки. Тем не менее, минеральные фосфорные удобрения гораздо эффективнее, поскольку там химические элементы находятся в оптимальной для усвоения форме.

Комплексные удобрения

Если подкормка сочетает в себе свойства двух или больше видов, перечисленных выше, то они называются комплексными минеральными удобрениями. Самые распространенные виды: диаммофоска и нитроаммофоска. Они выпускаются разными производителями, но свойства и результат использования практически одинаковы.

Плюс комплексной подкормки – снижение затрат на внесение. За один заход вы восполняете баланс сразу азота, фосфора и калия. В обычных условиях смешивать их можно не всегда, поэтому внесение нужно распределить во времени.

Другие виды удобрений

Кроме основных видов существуют дополнительные виды удобрений. Их выделяют из-за способа внесения, особого воздействия или нормы на единицу площади. К этим видам относят:

• органически-минеральные;
• бактериальные;
• микроудобрения.

Преимуществом этих видов является лучшая усвояемость, если сравнивать с минеральными, и большая эффективность, чем у органических.

Органо-минеральные удобрения

Как понятно из названия, органо-минеральные комплексы сочетают в себе органические и минеральные свойства. По сути, они являются подвидом комплексных удобрений. Чаще всего такие препараты питания существуют в виде гранул либо жидкости.

Органо-минеральные удобрения делают из торфа, навоза, отходов пищевой или масляной промышленности, компоста, которые поддаются химической обработке. В зависимости от типа реакции (аммонизация, нитрование, сульфирование и т. д.) эффект от комплекса будет разным.

Органическую составляющую удобрения называют гумусовой основой. Она служит субстратом, который не только упрощает внесение подкормки, но обеспечивает повышение в составе почвы углерода.

Бактериальные удобрения

Как таковые бактериальные препараты для земледелия не являются удобрениями. Дело в том, что в их составе нет полезных веществ. Они создаются для того, чтобы воссоздать в почве микрофлору. Микроорганизмы нужны для того, чтобы упростить усвоение химических элементов. Например, растениям нужны азотфиксирующие бактерии, которые быстрее восстанавливаются при помощи препаратов питания.

К бактериальным удобрениям относят фитостимуляторы, биологические средства защиты и ЭМ-препараты. Выгодно купить средства защиты растений можно на нашем сайте.

Микроудобрения

Калийные, фосфорные и азотные – это основные минеральные удобрения. Они так называются, так как без этих трех соединений рост растений невозможен. Но для развития им нужны и другие химические вещества. Так как их содержание в почве незначительно, они называются микроэлементами. Это молибден, бор, медь, марганец, кобальт, цинк. Фермерам для их восполнения в почве нужно использовать микроудобрения. Последние подбирают под конкретные культуры. Обратите внимание, что микроэлементы входят в состав комплексных удобрений, а потому отдельно их вносить не нужно.

В Украине популярные производители микроудобрений – Долина, Holland farming, Bilochim. В большинстве случаев в названии препарата указывается для какой культуры он предназначен.

Органические и минеральные удобрения – важная составляющая комплексного ухода за почвой. Вместе с грамотным чередованием сельскохозяйственных культур, правильной обработкой и своевременным внесением подкормок, они повышают урожайность и «оздоравливают» почву.

Современная агротехнология предусматривает использование не только традиционных, но и новых видов препаратов питания. Уже доказали свою эффективность бактериальные и микроудобрения.

Перед внесением учитывайте:

• состав почвы;
• потребности культуры в тех или иных минералах;
• оптимальное время внесения (осенью, весной, в виде подкормки летом);
• нормы внесения на единицу площади (гектар, сотку).

Отдельное внимание уделите совместимости разных видов удобрения. Некоторые сочетание нейтрализуют положительное влияние друг друга, приводят к повышению кислотности/солености почвы.

Органическое вещество почвы

Органическое вещество почвы представлено живой биомассой (почвенная биота и живые корни растений), органическими остатками растений, животных, микроорганизмов, продуктами разной степени их разложения и специфически новообразованными гумусовыми веществами (гумусом).

Органическое вещество и его превращение в почве играют важную и разностороннюю роль в ее генезисе и формировании основных свойств, с которыми связаны развитие плодородия и фитосанитарные функции почвы.

Источники органического вещества почв

Изучение его состава, свойств, процессов трансформации, познание агрономического значения при земледельческом использовании почв издавна привлекали пристальное внимание исследователей.

Без знания приемов регулирования содержания, состава и свойств органического вещества агроном не может максимально эффективно управлять почвенным плодородием.

Основными источниками органического вещества почвы являются отмершие остатки растений в виде надземной и корневой масс. Органические остатки почвенной фауны поступают в меньших количествах.

Масштабы поступающих в почву органических остатков растений, их состав, соотношение надземной и корневой масс зависят от состава зональной растительности и местных условий, определяющих ее продуктивность (табл. 9).

9. Ежегодное поступление растительных остатков в почву в природных экосистемах и зерновых агроценозах (Кирюшин, L991), т/га

Южная тайга европейской части

Лесостепь Русской раышны

Лесостепь Западной Сибири

агроцепоз с удобрением

агроцепоз с удобрением

агроцепоз без удобрения

Небольшое количество органических остатков поступает в почвы тундры (примерно 1 т/га); затем оно нарастает от северной тайги к южной и далее к лесам лесостепи и травянистой растительности луговых степей (см. табл. 9).

При переходе к степным зонам величина опада снижается из-за сухости климата; в нем возрастает доля корнеопада. В пустынной зоне опад минимальный (1— 2 т/га); он вновь резко возрастает, достигая больших количеств, в лесах влажных субтропиков и тропиков (20 т/га и более).

В агроценозах количество поступающих в почву органических остатков сельскохозяйственных растений уступает естественным ценозам.

Это связано, с одной стороны, с меньшей их продуктивностью в большинстве случаев, с другой — с ежегодным отчуждением с урожаем значительной части синтезированного растениями органического вещества (см. табл. 9).

Зерновые культуры

Так, при возделывании зерновых культур с урожаем зерна и соломы отчуждение составляет около 50 % всей органической массы растений. Поэтому поступление растительных остатков в почву после распашки целинных степей в агроценозах уменьшается в 3— 4 раза.

В зависимости от возделываемых культур количество поступивших в почву органических остатков колеблется от 2—3 (пропашные) до 7—9 (многолетние травы) т/га в год.

Характер поступления органических остатков в почвенный профиль неодинаков: в лесах основное их количество поступает на поверхность почвы, а в травянистых сообществах значительная часть (от 25—30 до 80—90 %) поступает непосредственно в почву в виде отмерших корней.

Различный характер поступления опада имеет важное значение при дальнейших процессах его превращения. Химический состав сухих органических остатков представлен углеводами, белками, лигнином, восками, смолами и другими веществами.

В составе сухого вещества органических остатков содержатся зольные элементы (от 0,1—3,0 до 5—10 %): калий, кальций, магний, кремний, фосфор, сера, железо и многие другие, в том числе микроэлементы.

От состава органических остатков зависят направление и темп их последующего превращения. Наиболее быстро трансформации (минерализации и гумификации) подвергается опад, богатый легкодоступными для микроорганизмов веществами (белками, аминокислотами, растворимыми углеводами) и основаниями (Са, Mg).

Растительные остатки, богатые лигнином, дубильными веществами, смолами (хвоя, древесина), разлагаются медленно. Из опада культурных растений быстрее разлагаются остатки бобовых трав и медленнее — солома злаковых.

Процессы превращения органических остатков и образование гумуса

Органические остатки, поступая в почву или на ее поверхность, подвергаются различным превращениям: механическому измельчению почвенной фауной, физико-химическим и биохимическим изменениям под влиянием микроорганизмов, мезо- и макрофауны почвы.

Основными направлениями таких превращений являются минерализация органического вещества до конечных продуктов (СО₂, Н₂О и простых солей) и гумификация.

При определенных условиях (избыток влаги, неблагоприятный состав опада, низкие температуры) можно наблюдать консервацию органических остатков в форме торфа. Кроме того, в процессе превращения органических остатков всегда образуются водорастворимые формы органических веществ.

Такие формы превращения органического вещества могут иметь важное значение в генезисе некоторых почв (торфяные и др.), в миграции и аккумуляции веществ и других явлениях.

Однако и для этих направлений трансформации органических остатков конечными стадиями превращений будут минерализация и гумификация. Образование гумусовых веществ связано с развитием процесса гумификации.

Гумификация

Совокупность сложных биохимических, физико-химических и химических процессов превращения органических остатков в гумусовые вещества.

Степень изученности процессов превращения органических остатков в гумусовые вещества не позволяет оформить в законченном виде теорию этого процесса. Существуют следующие три группы современных концепций процесса гумификации.

Конденсационная, или полимеризационная (Трусов, Кононова, Фляйг). Рассматривает гумификацию как процесс, состоящий из следующих звеньев:

1. образование исходных структурных единиц для формирования гумусовых веществ. Это продукты распада растительных тканей, отмерших микроорганизмов, их метаболизма и вторичного синтеза; все компоненты, включая простые соединения распада растительных тканей, могут быть источниками структурных единиц;
2. конденсация структурных единиц, осуществляемая путем окисления фенолов ферментами типа фенолоксидаз до хинонов, и взаимодействие последних с аминокислотами и пептидами;
3. поликонденсация (полимеризация) — химический процесс, характеризующий заключительное звено процесса гумификации.

Концепция биохимического окисления (Тюрин, Александрова). Рассматривает гумификацию как сложный биофизико-химический процесс превращения высокомолекулярных промежуточных продуктов распада органических остатков (белков, лигнина, полиуглеводов, дубильных веществ и др.) в гумусовые вещества.

Главное значение в этом процессе придают реакциям медленного биохимического (ферментативного) окисления, в результате которого и образуются высокомолекулярные гумусовые кислоты.

В последующем они подвергаются постепенной ароматизации, т. е. возрастанию в их молекулах доли ароматических компонентов за счет отщепления неустойчивых компонентов в периферической части молекул новообразованных гумусовых кислот.

Л.Н.Александрова рассматривает как составное звено гумификации последующее взаимодействие гумусовых кислот с минеральными соединениями почвы и зольными продуктами минерализации органических остатков.

При этом формируются различные по сложности строения, свойствам и молекулярным массам фракции гумусовых веществ. Наиболее высокомолекулярная часть образует гуминовые кислоты, а более дисперсная и менее сложная — фульвоки слоты.

Биологическая концепция

Рассматривает гумусовые вещества как продукт синтеза различных микроорганизмов (Вильяме).

Микробиологами экспериментально доказана возможность образования темноокрашенных гумусоподобных соединений различными группами микроорганизмов.

Можно предположить, что процесс гумификации в различных почвах включает как реакции конденсации и полимеризации, так и биохимического окисления.

Состав уже сформировавшихся гумусовых веществ постоянно обновляется за счет включения в их молекулы органических соединений в виде отдельных фрагментов. Такой процесс изменения гумусовых веществ называется фрагментарным обновлением гумуса.

Количественной характеристикой процесса гумификации является коэффициент гумификации (К_г), показывающий, какая доля (в %) углерода органических остатков, претерпевающих превращения, трансформировалась в гумусовые вещества после полного разложения остатков.

Величина К_г колеблется от единиц до десятков процентов и зависит от состава исходных растительных остатков, гидротермических, физико-химических (рН, Eh) и других условий их превращения. К_г соломистого навоза в среднем принят за 25 %.

Состав органического вещества почвы

Органическое вещество почвы представлено двумя группами веществ: органическими остатками отмерших организмов (главным образом растений), в разной степени затронутых разложением, и продуктами их гумификации — гумусовыми веществами (гумусом).

Первая группа, называемая неспецифической частью гумуса, — это частично видимые невооруженным глазом остатки растений (и животных). Их содержание существенно варьирует и зависит от состава растений, условий их роста и разложения и т.д.

В состав неспецифической части гумуса также входит небольшая часть (10—15 %), представленная веществами различных классов органических соединений — белков, углеводов, аминокислот, Сахаров, дубильных веществ, ферментов, веществ аллелопатической природы и др.

Основную часть органического вещества почв автоморфного ряда составляют специфические гумусовые вещества. Гумусовые вещества представляют собой смесь различных по составу и свойствам высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений, имеющих общие части строения и общность некоторых свойств.

Общность строения, состава и свойств гумусовых веществ проявляется:

1. в наличии и строении циклических и алифатических фрагментов;
2. в большом разнообразии веществ по молекулярным массам (от 700—800 до сотен тысяч);
3. в общности элементного состава (С, О, N, Н) с содержанием С от 30 до 62 % и азота от 2,5 до 5 % в различных группах и фракциях;
4. в кислотных свойствах, обусловленных карбоксильными группами;
5. в наличии негидролизуемого азота (25—30 % общего N);
6. в высокой способности к соле- и комплексообразованию.

По растворимости и экстрагируемости из почвы гумусовые вещества делятся на следующие группы (групповой состав гумуса): фульвокислоты (ФК), гуминовые кислоты (ГК) и гумин.

Вещества

Фульвокислоты — наиболее растворимая группа гумусовых веществ, менее сложная по строению:

• с более низкими молекулярными массами по сравнению с гуминовыми кислотами,
• с высокой миграционной способностью,
• характеризуются повышенной кислотностью и способностью к комплексообразованию,
• наиболее светлоокрашенная часть гумуса,
• преобладают в подзолистых, дерново-подзолистых, сероземах, красноземах и некоторых почвах тропиков.

Гуминовые кислоты — нерастворимая в минеральных и органических кислотах группа гумусовых веществ; характеризуются более сложным строением; имеют более высокие молекулярные массы, повышенное содержание углерода (см. табл. 10); преобладают в черноземах, каштановых почвах, серых лесных, дерновых и некоторых других.

Гумин — неэкстрагируемая из почвы кислотами и щелочами часть гумуса (нерастворимый остаток после экстракции фульво- и гуминовых кислот). Эти гумусовые вещества наиболее прочно связаны с глинными минералами.

Гуминовые и фульвокислоты могут подразделяться на фракции по молекулярным массам воздействием различными растворителями (фракционный состав) и другими приемами.

Для гуминовых кислот наибольшую ценность как структурообразователь представляет фракция, связанная с кальцием (вторая фракция ГК); для фульвокислот наиболее показательна в оценке их «агрессивности» (реакционной способности) фракция, извлекаемая из почвы 0,1 н. серной кислотой и непосредственной обработкой 0,1 н. NaOH (фракции 1а и 1).

Изучение роли разнообразных форм органического вещества в генезисе и плодородии почв дало основание помимо вышеизложенных характеристик его состава разделять органическое вещество почвы на лабильную (мобильную) и стабильную части.

Такое разделение основано не только на различиях состава органического вещества этих групп, но и на оценке специфической роли каждой из них в формировании почвенного плодородия.

Мобильную часть составляют растительные остатки разной степени разложения, предгумусовая фракция (детрит) и подвижные формы гумусовых веществ (водорастворимая и слабо закрепленная минеральными соединениями часть гумуса).

Эта группа органических веществ является весьма эффективным источником элементов питания, поскольку в такой форме растения находят наиболее сбалансированный по макро- и микроэлементам свой источник.

Элементы питания относительно быстро переходят в усвояемое состояние при ускоренной минерализации лабильного органического вещества по сравнению со стабильным гумусом.

Лабильная группа органического вещества имеет первостепенное значение как источник энергии и пищи для почвенной биоты. Установлено также, что растительные остатки улучшают физические и физико-механические свойства почвы.

Стабильная часть

Представлена гумусовыми веществами, прочно закрепленными минеральными соединениями (гумин, гуматы кальция, гуминово-глинистые комплексы и др.). Это устойчивая, медленно минерализующаяся часть органического вещества.

Время его полного обновления составляет сотни и тысячи лет. Стабильный гумус — потенциальный резерв многих элементов питания.

Однако наибольшее его агрономическое значение заключается в формировании благоприятных физических, водно-воздушных, физико-механических свойств, в выполнении почвой санитарно-защитных функций, в противоэрозионной устойчивости почвы.

Недостаток лабильных форм способствует более быстрому разложению устойчивого гумуса, т. е. дегумификации. Поэтому систематическое восполнение в почве содержания свежего органического вещества.

Повышение объема и скорости его круговорота способствуют сохранению основной массы гумуса. В то же время избыточное поступление органических остатков, бедных азотом, может вызвать его микробиологическую мобилизацию за счет повышенной минерализации гумуса почвы.

Строение и свойства гумусовых кислот

В строении молекул гумусовых кислот различают наиболее устойчивую ядерную часть, структура которой представлена преимущественно циклическими соединениями, и периферическую часть, более динамичную, состоящую из углеводов и аминокислот.

Для строения гумусовых веществ характерно участие различных функциональных групп (карбоксильных, спиртовых и фенольных гидроксилов, аминогрупп, карбонильных и др.).

С наличием функциональных групп связаны важные свойства гумусовых веществ и прежде всего их кислотная природа, способность к обменному поглощению катионов, к соле- и комплексообразованию.

Эти свойства гумусовых кислот определяют их активное взаимодействие с минеральными компонентами почвы: ионами (особенно основаниями), глинными минералами, оксидами железа и алюминия.

Основные типы взаимодействия

Сорбция гумусовых веществ минеральными соединениями, имеющая важное значение в закреплении гумусовых веществ в почве, в образовании водопрочной структуры.

Образование комплексно-гетерополярных солей при взаимодействии гумусовых веществ с ионами поливалентных металлов (Fe 3+ , Fe 2+ , Al 3+ , Cu 2+ , Zn 2+ и др.).

Подобные соединения фульвокислот обладают повышенной растворимостью, играют важную роль в миграции и аккумуляции элементов, участвуют в питании растений.

Возможно образование таких соединений с ионами металлов-загрязнителей (Cd, Co, Sr и др.).

Образование простых гетерополярных солей (гуматов и фульватов) с ионами щелочных, щелочно-земельных металлов и ионами аммония. Основная часть гумуса в большинстве почв находится в виде органо-минеральных продуктов взаимодействия гумусовых кислот с минеральными соединениями почвы.

Таким образом, общую схему гумусообразования можно представить в следующем виде (по И. В. Тюрину и Л. Н. Александровой) (рис. 4).

Влияние условий почвообразования на гумусообразование и географические закономерности его проявления

Интенсивность и качественная направленность процесса гумификации и накопления образующегося гумуса в почве зависят от количества и качества поступающих в почву органических остатков, гидротермических условий их превращения, биологической активности почвы, физико-химических свойств, химического, гранулометрического и минералогического составов.

Образованию гумуса и закреплению гумусовых веществ благоприятствуют следующие условия:

1. поступление в почву значительных количеств растительных остатков, обогащенных азотом и основаниями (Са, Mg), и их превращение в условиях непосредственного контакта с минеральными компонентами;
2. близкая к нейтральной или слабощелочная реакция; достаточное присутствие в почвах мобильных форм кальция (карбонаты, обменный кальций);
3. оптимальный температурный и водно-воздушный режимы с периодическим кратковременным иссушением и промерзанием почвы, предохраняющими образующиеся гумусовые вещества от минерализации;
4. умеренная окислительная среда без возникновения длительного и глубокого анаэробиозиса;
5. умеренная биологическая активность.

Наиболее благоприятно такие условия складываются в Черноземной зоне, под луговой, лугово-степной и степной растительностью. Поэтому черноземы имеют хорошо выраженный гумусовый профиль.

Неблагоприятно сказываются на гумификации и накоплении гумуса малое количество поступающих растительных остатков и высокое содержание в них трудноразлагаемых безазотистых веществ (лигнина, восков, смол, дубильных веществ, гемицеллюлозы и др.).

Сильнощелочная и кислая среда, отсутствие в почвах лабильных форм кальция, чрезмерно высокая или, наоборот, резко подавленная биологическая активность, низкие температуры и плохая аэрация.

В значительной степени такие условия создаются в таежной зоне под лесной растительностью. Ее опад в виде хвои, листьев, коры, веток поступает на поверхность почвы.

Органические остатки бедны азотом и основаниями, обогащены трудноразлагаемыми безазотистыми веществами, разлагаются в условиях кислой реакции, слабой биологической активности и недостаточной аэрации в отдельные периоды.

Все это тормозит гумификацию по типу образования гуминовых кислот, образуются преимущественно фульвокислоты и неспецифические водорастворимые органические вещества.

В понижениях рельефа или при слабой водопроницаемости пород возникают избыточное увлажнение и анаэробиозис, что резко тормозит минерализацию и гумификацию растительных остатков. Создаются условия для их консервации и образования торфяных продуктов.

К югу от Черноземной зоны нарастает сухость климата, уменьшается продуктивность естественной растительности, резко снижается количество поступающих в почву органических остатков при ухудшении их свойств.

Недостаток увлажнения ограничивает проникновение корней в глубь почвы и период активной гумификации; минерализация усиливается.

Поэтому от Черноземной зоны к каштановым почвам сухих степей и далее к почвам полупустыни и пустыни уменьшаются мощность гумусовых горизонтов и содержание в них гумуса при нарастании в его составе доли фульвокислот.

В пределах каждого типа почв содержание гумуса тесно связано с гранулометрическим составом: чем он тяжелее и выше количество илистой фракции, тем выше процент гумуса.

Отмеченные географические закономерности гумусообразования определяют гумусное состояние почв различных зон.

Гумусное состояние почв — совокупность показателей, характеризующих содержание гумуса, его распределение по профилю, качественный состав и запасы.

Для оценки количества гумуса используют: содержание гумуса в верхнем горизонте (в %), его изменение по профилю почв и запасы (в т/га). Основными показателями качественного состава являются: отношение С_гк : С_фк (тип гумуса), содержание отдельных групп (групповой состав) и фракций (фракционный состав).

Обогащенность гумуса азотом (в %) и ряд других. По отношению С_гк : Сф_К различают следующие типы гумуса: гуматный (> 1,5), фульватно-гуматный (1—1,5), гуматно-фульватный (1—0,5) и фульватный (< 0,5).

Приведенные в таблице 10 данные гумусного состояния некоторых типов почв отражают рассмотренную зависимость процессов гумификации и гумусонакопления от ряда перечисленных ранее факторов.

10. Качественные и количественные показатели гумусного состояния некоторых типов почв

Влияние различных приемов земледелия на режим органического вещества и гумусное состояние почв

В условиях земледельческого использования почв на режим органического вещества значительное влияние оказывают севооборот (набор и чередование культур), обработка и применение удобрений, водные мелиорации.

Влияние сельскохозяйственных культур зависит от их биологических особенностей и технологий возделывания. С биологическими особенностями культур связаны количество и состав корневых и пожнивных органических остатков как важнейшей приходной части баланса гумуса в пахотной почве.

Наиболее благоприятное влияние на режим органического вещества и баланс гумуса оказывают многолетние травы.

Они оставляют большую часть синтезированного ими органического вещества после уборки, имеют более продолжительный период прижизненного воздействия на органическое вещество почвы (поступление органических веществ в форме корневых выделений и отмирающих корневых волосков).

Чем однолетние злаковые. Поэтому в почве под многолетними травами складывается бездефицитный, или положительный, баланс гумуса. Обогащенность органических остатков многолетних бобовых трав азотом выделяет их как благоприятную и лабильную форму свежего органического вещества, поступающего в почву.

Зерновые культуры

Уступают бобовым травам по содержанию азота и оснований в их органических остатках. С урожаем (зерно, солома) отчуждается большая доля созданного ими органического вещества. Поэтому под зерновыми культурами происходят потери гумуса (0,2—0,5 т/га), не восполняемые за счет гумификации их органических остатков.

Пропашные культуры уступают злаковым по количеству послеуборочных остатков, а минерализация гумуса при их возделывании значительно возрастает за счет неоднократных обработок. В связи с этим потери гумуса в почвах под пропашными более высокие.

Особенно неблагоприятно влияет на баланс гумуса содержание почвы под чистым паром. Растительные остатки в почву не поступают (за исключением остатков сорных растений, отмершей фауны, водорослей).

Почвы периодически обрабатывают (перепашка, культивация). Поэтому значительно возрастают потери гумуса за счет его минерализации, достигая 1—2 т/га.

Механическая обработка усиливает минерализацию органического вещества, в том числе гумуса. Поэтому сокращение частоты и уменьшение обработок снижают его потери. Несоблюдение противоэрозионных приемов обработки особенно отрицательно сказывается на режиме органического вещества почвы.

Применение удобрений

Оказывает сильное влияние на режим органического вещества. Органические удобрения (навоз, торфокомпосты и другие их виды, сидераты, солома) действуют на него положительно.

Это заключается в том, что с органическими удобрениями уже вносится определенное и часто значительное количество гумусовых веществ, а негуминовая часть качественных органических удобрений (подстилочный навоз и др.).

Является благоприятной формой лабильного органического вещества и одновременно источником для последующей его гумификации. Интенсивность такого положительного действия органических удобрений определяется их качеством и дозой.

Главное воздействие минеральных удобрений на органическое вещество — косвенное. Оно проявляется через влияние на величину биомассы, создаваемой растениями, и на процесс превращения поступающих в почву органических остатков.

При применении минеральных удобрений возрастает количество поступающих в почву органических остатков. Поступление оснований (Са, Mg) с минеральными удобрениями и химическими мелиорантами при известковании и гипсовании почв положительно влияет на гумификацию и закрепление образующихся гумусовых веществ.

Возможно и отрицательное действие минеральных удобрений на гумус почвы. Так, систематическое применение кислых удобрений приводит к подкислению почвы и повышению подвижности гумуса и, как следствие, к увеличению темпов его минерализации.

Агрономическое значение органического вещества почвы и пути его регулирования

Разносторонняя роль органического вещества в почвенном плодородии заключается в следующем.

В формировании питательного режима. Оно выступает как источник элементов питания, особенно азота. В органическом веществе заключено 98 % почвенного азота, около 80 — серы и 40— 50 % фосфора.

Велика роль органического вещества как фактора трансформации элементов питания, т. е. превращения их из одних форм в другие, часто из менее доступных в более доступные.

Например, мобилизация элементов из почвенных минералов при разрушении их кристаллических решеток органическими веществами с кислотными свойствами, образование различных водорастворимых и усвояемых растениями органо-минеральных соединений, содержащих в своем составе важные для растений зольные элементы питания (фосфор, калий, микроэлементы).

Растения на почвах с более высоким содержанием органического вещества (повышенной гумусности) выдерживают более высокие дозы минеральных удобрений без отрицательных последствий.

Органические остатки, как отмечалось ранее, являются эффективным источником элементов питания для растений. Органическое вещество выступает и как косвенный фактор улучшения питательного режима, влияя положительно на весь комплекс физических свойств почвы, интенсивность биологических процессов и др.

Исключительно велико значение органического вещества в формировании физических и физико-механических свойств почвы (структура, плотность, пористость и др.). Здесь особенно велика роль гуминовой части органического вещества как важнейшего фактора образования водопрочной структуры.

Биологическая активность почвы, численность, состав и активность почвенных организмов (микроорганизмов, мезо- и макрофауны), ферментативная активность тесно связаны с содержанием и составом органического вещества.

Особенно благоприятно эта функция органического вещества проявляется при поступлении в почву свежих органических остатков, богатых азотом и зольными элементами.

Специфическая часть гумуса оказывает определяющее влияние на физико-химические свойства почвы (емкость поглощения, буферность и др.). Это обстоятельство имеет особое значение на легких почвах, отличающихся низкой емкостью поглощения и буферностью их минеральной части.

Органическое вещество выполняет санитарно-защитные функции в почве. Они проявляются в ускорении детоксикации (разложения) пестицидов, закреплении в малоподвижные формы загрязняющих почву веществ в результате сорбции и комплексо-образования.

Поэтому допустимые уровни антропогенной нагрузки при поступлении в почву токсичных элементов, пестицидов и других вредных загрязняющих веществ значительно выше на хорошо гумусированных почвах.

В условиях химизации земледелия заметно снижается роль органического вещества как прямого источника элементов питания растений, поскольку регулирование питательного режима в значительной мере осуществляется за счет применения удобрений.

В то же время при интенсивном земледелии в регулировании плодородия возрастают значение санитарно-защитных функций органического вещества, его роль в формировании биологического режима, физических и физико-механических свойств.

Положительная роль отмеченных функций органического вещества в развитии и проявлении почвенного плодородия заметно возрастает в экстремальных условиях (недостаточное или избыточное увлажнение, загрязнение почвенной среды).

Разносторонняя агрономическая и экологическая роль органического вещества в функционировании агроландшафтов определяет необходимость постоянной заботы агронома о регулировании органического вещества и его воспроизводстве.

К основным приемам регулирования и воспроизводства органического вещества при земледельческом использовании почв относятся:

• структура севооборотов, обеспечивающая определенный режим расхода органического вещества и поступления его в почву;
• осуществление приемов, способствующих получению высоких урожаев сельскохозяйственных культур и, как следствие, поступлению в почву более высоких количеств органических остатков после уборки культуры;
• травосеяние;
• внесение органических удобрений;
• сидерация;
• приемы химической мелиорации, создающие благоприятные условия для гумификации и закрепления в почве вновь образованных гумусовых веществ.

При конкретном осуществлении этих приемов исходят из следующих принципов.

Воспроизводство органического вещества, повышение содержания гумуса и улучшение его качественного состава не являются самоцелью, а должны определяться поставленной задачей — улучшением комплекса конкретных свойств и режимов почв в соответствии с требованиями выращиваемых культур и технологий их возделывания.

Воспроизводство органического вещества должно предусматривать регулирование как его стабильных (гумуса), так и лабильных форм. При этом важное значение имеют масштабы вовлекаемого в круговорот свежего органического вещества в годичных и севооборотных циклах почвообразования.

Воспроизводство гумуса

В условиях интенсивного земледелия должно осуществляться за счет ежегодно создаваемого органического вещества, его круговорота в системе взаимосвязанных звеньев сельскохозяйственного производства: земледелие — растениеводство — животноводство.

Привлечение дополнительных источников в форме торфокомпостов, сапропеля и других целесообразно лишь в специализированных севооборотах (овощных, кормовых) или при коренном улучшении гумусного состояния почв при критическом уровне содержания гумуса и должно осуществляться только при условии ненанесения экологического ущерба окружающей среде.

Приемы воспроизводства гумуса должны основываться на глубоком анализе составляющих приходную и расходную части его баланса.

Баланс гумуса в почвах может быть описан следующим уравнением:

Б= (В_к + Э + _А + Э + _В) – (Мин.+ Э – _А + Э – _В + + M – _В), в котором приходную часть составляют:

• В_к — новообразование и включение продуктов разложения органических остатков в гумусовые вещества за счет растительных остатков и органических удобрений;
• Э + _А — аэральный привнос почвенных материалов, обогащенных органическими веществами;
• Э + _В — привнос почвенных частиц, содержащих гумус, с поливными водами или в результате водной эрозии (намытые почвы).

Расходную часть баланса составляют: Мин. — минерализационные потери почвенного гумуса;

• Э – _А — потери органического вещества в результате ветровой эрозии;
• Э – _В — потери при развитии водной эрозии;
• M – _В — вынос органических веществ в результате внутрипочвенной миграции.

Оценку баланса и разработку приемов воспроизводства органического вещества осуществляют на основе анализа всех его составляющих в почвах конкретных полей с учетом чередования культур.

Главными статьями расхода гумуса являются его минерализация и потери при эрозии. Поэтому агроном при осуществлении приемов регулирования органического вещества должен четко знать, где и в какой степени возможно проявление эрозии.

И системой противоэрозионных мероприятий резко снизить или полностью исключить эту расходную статью гумусового баланса.

В соответствии с технологией возделывания культур он должен понимать, при выращивании какой культуры могут происходить наибольшие потери гумуса в результате его минерализации, и уметь снизить эти потери за счет возможного сокращения обработок или восполнения их путем внесения повышенных доз органических удобрений.

Главная статья приходной части баланса — вновь образующиеся гумусовые вещества за счет гумификации растительных остатков и органических удобрений.

В связи с этим внимание агронома должно быть обращено на получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур (многолетних и однолетних трав, зерновых и др.), которые оставляют после уборки наибольшее количество органических остатков.

И агротехническими приемами способствовать усилению процессов гумусообразования и закреплению вновь образующихся гумусовых веществ (глубина заделки, известкование и др.).

Внесение органических удобрений — обязательный прием регулирования режима органического вещества почвы. Их дозы, поддерживающие бездефицитный или обеспечивающие положительный баланс гумуса, варьируют в зависимости от типа почв, климатических условий, севооборота и других факторов.

Периодическое (через 5—10 лет) определение содержания гумуса в пахотном слое позволяет судить о динамике его баланса.

К количественной оценке содержания гумуса в почве возможны два подхода — генетический и агрономический. Параметры генетической оценки предусматривают следующие уровни содержания гумуса (в горизонте А или А_пах):

• очень высокое — > 10 %; высокое—10—6;
• среднее —6—4;
• низкое — 4—2 и очень низкое — <2 %.

Такая градация основана на сравнительной оценке накопления гумуса в верхнем горизонте почвы в результате естественного почвообразовательного процесса.

При агрономической оценке исходят из учета комплексного влияния гумуса на агрономические свойства почв и уровень их плодородия применительно к конкретным типам почв с учетом их использования под те или иные культуры.

Например, требование гумусированности почв при возделывании овощных культур более высокое, чем при выращивании зерновых. Целесообразно выделять следующие четыре уровня агрономической оценки содержания гумуса: высокий (перспективный), средний, низкий и критический.

Высокий уровень характеризуется диапазоном показателей, приближающихся к естественным целинным почвам. Он позволяет получать максимальный урожай возделываемых культур высокого качества при минимальных дозах химических удобрений и затратах на производство продукции.

Средний уровень должен обеспечивать получение высоких урожаев при выполнении всего комплекса зональной агротехники и применении удобрений в средних и высоких дозах.

Он, так же как и высокий, отвечает требованиям устойчивости земледелия, хорошей сопротивляемости почв деградации при больших технологических нагрузках.

Поскольку высокий (перспективный) уровень содержания гумуса труднодостижим, а средний уровень обеспечивает получение устойчиво высоких урожаев и отвечает экономическим и экологическим требованиям земледельческого использования почв, то его можно принять за оптимальный уровень.

Количественные показатели такого уровня существенно варьируют в зависимости от типа почв, гранулометрического состава, фациально-провинциальных условий гумусообразования, возделываемых культур, степени техногенных нагрузок.

Например, для пахотных дерново-подзолистых почв Удмуртии указывается оптимальный показатель содержания гумуса:

• для суглинистых —2,5— 3 %,
• супесчаных — 2—2,5,
• песчаных — 1,6—2,0 %.

Для Ленинградской области — соответственно 4,0— 5,0, 3,0—3,5 % и для черноземов ЦЧЗ легко- и среднесуглинистых — 5,0—7,0 %.

Низкий уровень характеризуется при применении зональной агротехники постоянно более низкими средними урожаями.

Под критическим уровнем содержания гумуса понимают такое его количество, при котором существенно ухудшаются агрономические свойства почвы и ее способность противостоять агрогенным нагрузкам.

При этом плотность почвы, ее структурное состояние, физико-механические свойства пахотного слоя приближаются к свойствам почвообразующих пород.

Для пахотных дерново-подзолистых суглинистых почв таким рубежом обычно является содержание гумуса <1,0 %, для черноземов <2,0 %.

Это ориентировочные показатели, которые могут изменяться в почвах разных типов в зависимости от гранулометрического состава, биологической активности, гидротермических условий и др.

Такой уровень гумусированности не обеспечивает хороших устойчивых урожаев и требует специальных мероприятий по улучшению гумусного состояния почв (разовое внесение высоких доз органических удобрений, выделение почв в выводное поле под залужение и др.).

Критический уровень может быть следствием низкой гумусности исходной целинной почвы, но обычно он возникает в результате эрозии, отсутствия систематического внесения органических удобрений и других приемов по эффективному воспроизводству органического вещества.

При среднем уровне гумусированности почв главная задача регулирования гумусного состояния — обеспечение содержания бездефицитного баланса гумуса. При низком и критическом уровнях необходимо проведение мероприятий, обеспечивающих его положительный баланс.

Необходимо отдельно пояснить, что такое равновесное содержание гумуса. Под равновесным содержанием гумуса понимается такое устойчивое его количество, которое устанавливается в почве при длительном ее использовании в условиях конкретного севооборота.

Стабильного уровня применения удобрений и приемов обработки. Равновесное состояние может возникать при любом уровне гумусированности почв (от критического до высокого).

Максимального эффекта приемы улучшения режима органического вещества в почвах достигают, когда их осуществляют при устранении или существенном ослаблении свойств почвы, лимитирующих создание урожая (избыточная кислотность, засоленность, заболоченность, эродированность, каменистость и др.).

https://mzpotok.ru/company/articles/vnesenie-organicheskikh-udobreniy/
https://bizontech.ua/ru/blog/fertilizers-features-of-application-organic-mineral
https://sadovnikonline.ru/388-organicheskoe-veshhestvo-pochvy-html/