УДК 631 - Белорусская государственная сельскохозяйственная

УДК 631. 8 (075)
ББК 35. 32 я 73
Р277
Компьютерный набор и верстку выполнила Н. М. Галова.
Вильдфлуш И. Р., Цыганов А. Р., Лапа В. В., Персикова Т. Ф.
Р 277 Рациональное применение удобрений: Пособие. – Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия,2002.– 324 с.
ISBN 985-467-022-8
Рассмотрены современные достижения агрохимии в области минерального питания
растений, оптимизации агрохимических свойств почвы и их значение для рационального применения удобрений, ресурсосберегающая система удобрения сельскохозяйственных культур в адаптивном земледелии. Большое внимание уделено экологическим проблемам агрохимии и агрохимическим способам снижения поступления радионуклидов и тяжелых металлов в растения на загрязненных почвах.
Для слушателей системы повышения квалификации специалистов сельского хозяйства и переподготовки кадров.
Рецензенты: О. В. ЧИСТИК, д-р с.-х. наук, проф. кафедры радиоэкологии Международного экологического университета им. А. Д. Сахарова; Л. А. ВЕРЕМЕЙЧИК, канд.
с.-х. наук, зав. кафедрой основ агрономии Белорусского государственного аграрного
технического университета.
УДК 631. 8 (075)
ББК 35. 32 я 73
ISBN 985-467- 022-8
© И. Р. Вильдфлуш, А. Р. Цыганов,
В. В. Лапа, Т. Ф. Персикова, 2002
© Белорусская государственная
сельскохозяйственная академия, 2002
Введение
В настоящее время рациональное использование земельных ресурсов становится одним из первостепенных условий выхода из экономического кризиса.
Период с 1970 по 1990 г. с полным основанием можно отнести к
техногенной интенсификации сельскохозяйственного производства
Беларуси. Система удобрений в эти годы была построена с учетом
расширенного воспроизводства плодородия почв. Рост производства
и применения удобрений, химических средств защиты растений, мелиорация земель, техническое переоснащение и увеличение энерговооруженности обеспечили значительное повышение производительности почв. Однако отдача в сельском хозяйстве была далеко не адекватна материально-техническим вложениям.
Основной особенностью и принципиальной сущностью нынешнего
этапа сельскохозяйственного производства является необходимость
наращивания сельскохозяйственного производства в условиях сокращения потребления энергоресурсов. Необходимо более широкое использование биологического азота за счет расширения посевов бобовых культур, применения бактериальных удобрений для усиления
симбиотической азотфиксации бобовых культур, а для зерновых и
других небобовых культур – бактериальных удобрений на основе ассоциативных азотфиксаторов. Учитывая экономическую ситуацию и
мировой опыт, развитие отрасли земледелия и растениеводства в республике должно базироваться на стратегии адаптивной интенсификации, характеризующейся биологизацией и экологизацией интенсификационных процессов.
Анализ мониторинговых агрохимических исследований показал,
что в последнее время наметилась тенденция к снижению плодородия
почв в ряде районов республики. В связи с этим обеспечение воспроизводства плодородия почв – одна из приоритетных стратегических
задач АПК Республики Беларусь.
Энергосбережение при повышении плодородия почв предусмотрено концепцией регулирования баланса питательных элементов в земледелии. Предполагается расширенный возврат органического вещества, макро- и микроэлементов только на тех полях, где содержание
соответствующих веществ ниже оптимального уровня и вероятна
3
высокая окупаемость затрат прибавкой урожая с минимальным
риском загрязнения окружающей среды. На всей остальной площади
сельскохозяйственных угодий предусматривается бездефицитный
баланс гумуса и питательных элементов. Применение 10 т органических удобрений на 1 га пашни и минеральных удобрений на уровне
около 200 кг д. в. на гектар сельскохозяйственных угодий является
одним из условий продовольственной безопасности в Беларуси и производства конкурентоспособной продукции на внешнем рынке.
Чтобы получать высокую отдачу от применения удобрений, необходимо организовать их рациональное использование на основе внедрения в хозяйствах энергосберегающих, экологически сбалансированных систем удобрения сельскохозяйственных культур, формирование
ризосферной среды, в том числе для ассоциативной и симбиотической
азотфиксации. Очень важно перейти от шаблонного применения удобрений к управлению питанием растений, широко используя методы
почвенно-растительной диагностики.
Авторы преследовали также цель обобщения достижений отечественной и зарубежной агрохимической науки и передовой практики
по оптимизации агрохимических свойств почвы и рациональному
применению удобрений, обеспечивающих получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур заданного качества, поддержание
экологического равновесия агроландшафтов в условиях сокращения
потребления энергоресурсов.
1.
АГРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ БЕЛАРУСИ
Тепловые ресурсы и влагообеспеченность Беларуси вполне достаточны для возделывания почти всех культур умеренного пояса. Однако отдельные регионы республики значительно различаются по климатическим, погодным условиям. Умеренно континентальный климат
республики с мягкой и влажной зимой и относительно прохладным
солнечным летом можно характеризовать как благоприятный для возделывания большинства сельскохозяйственных культур средней полосы.
Одним из определяющих условий роста и развития растений является сумма положительных температур (среднесуточная температура
воздуха выше 10оС) за период активной вегетации растений. Этот показатель в республике колеблется от 2000 до 2600 0. Вегетация большинства сельскохозяйственных культур, когда среднесуточная температура воздуха поднимается выше 50, наступает в южных районах республики во второй декаде апреля и продолжается до третьей декады
октября, в северной зоне – с третьей декады апреля до середины октября. Продолжительность вегетационного периода длится в северных
4
районах 180 - 190, центральных –185 - 200, южных – 185 - 210 дней
(табл.1.1).
Т а б л и ц а 1.1. Среднесуточная температура воздуха по областям Беларуси
с апреля по октябрь, 0С
Область
Брестская
Среднее
Витебская
Среднее
Гомельская
Среднее
Гродненская
Среднее
Минская
Среднее
Могилевская
Среднее
Декада
I
II
III
I
II
III
I
II
III
I
II
III
I
II
III
I
II
III
Апрель
Май
Июнь
Месяц
Июль
Август
3,9
6,8
9,6
6,8
1,5
4,6
8,1
4,7
3,3
6,6
9,8
6,6
3,2
6,0
8,7
6,0
2,4
5,6
8,7
5,6
2,2
5,5
8,7
5,5
11,8
13,5
14,8
13,4
10,7
12,2
13,4
12,1
12,4
13,9
15,3
13,9
11,1
12,7
14,1
12,6
11,2
12,7
14,0
12,6
11,5
13,1
14,4
13,0
15,9
16,7
17,4
16,7
14,8
15,7
16,6
15,7
16,3
17,0
17,7
17,0
15,2
16,0
16,7
16,0
15,2
16,1
16,9
16,1
15,6
16,4
17,3
16,4
18,1
18,5
18,5
18,4
17,3
17,8
17,9
17,7
18,3
18,8
18,8
18,6
17,4
17,9
17,9
17,7
17,6
18,0
18,1
17,9
17,9
18,4
18,5
18,3
18,0
17,2
16,2
17,1
17,1
16,1
14,8
16,0
18,3
17,4
16,3
17,7
17,3
16,5
15,5
16,4
17,4
16,4
15,2
16,3
17,7
16,7
15,6
16,7
Сентябрь
14,7
12,8
10,9
12,8
13,2
11,1
9,1
11,6
14,6
12,6
10,4
12,5
13,9
12,1
10,2
12,1
13,6
11,7
9,7
11,7
13,7
11,6
9,4
11,6
Октябрь
8,9
7,0
5,2
7,0
7,2
5,4
3,5
5,4
8,4
6,5
4,6
6,5
8,4
6,8
4,6
6,6
7,8
6,0
4,1
6,0
6,0
5,6
3,7
5,6
Весна в Беларуси отличается неустойчивой погодой. Часто на поверхности почвы, особенно в пониженных местах, наблюдаются заморозки, а в отдельные дни, особенно в южных районах, температура
воздуха поднимается до 20 0 С и выше.
Период активной вегетации растений, когда стоит теплая погода с
температурой воздуха выше 100, в северной зоне республики продолжается в среднем 140 дней, в южной – 160 дней. Такая температура
воздуха устанавливается в южных районах в конце апреля, а на
остальной части территории республики – в первой декаде мая и продолжается до второй или третьей декады сентября.
Отдельные посевы сельскохозяйственных культур повреждаются
заморозками, которые обычно наблюдаются в ночное время, прекращаются они на юге в конце апреля, в центральной зоне – в первой и на
севере – во второй декаде мая. Однако в отдельные годы ночные за-
5
морозки наблюдаются и в более позднее время, иногда даже в начале
июня.
Наиболее теплая часть лета, когда дневная температура воздуха переходит через + 150, начинается обычно в конце мая – начале июня и
продолжается до конца августа- начала сентября и составляет в среднем около 70 дней на севере и 110 дней на юге республики.
Переход от лета к осени постепенный с частым возвратом теплой
погоды. Осень наступает во второй декаде сентября на северо-востоке
и в первых числах октября на юго-западе, когда среднесуточная температура воздуха становится ниже 100. Конец осени соответствует
установлению среднесуточной температуры 00 в северо-восточной части в среднем 10 – 13 ноября, а на юго-западе – в конце ноября.
Температура оказывает существенное влияние на рост и развитие
растений. Повышенная температура после всходов зерновых культур
может оказать вредное влияние на растения, так как в этот период они
не имеют достаточно развитой корневой системы и не могут в полной
мере использовать имеющиеся в почве питательные элементы. Поэтому повышенные температуры могут вызвать временное голодание растений и нарушение их дальнейшего развития. Отрицательное влияние
на зерновые культуры оказывает повышенная температура и в период
кущения. После прохождения фазы кущения оптимальная температура
для зерновых культур составляет + 15 … 20 о, а для цветения и созревания + 17 … 20о С.
Теплолюбивые растения (кукуруза, томаты, огурцы) очень чувствительны к пониженным температурам. Большинство из них прекращает рост при температуре ниже + 10 … 12 оС, а огурцы – при + 14
… 15 о С. Для лучшего формирования зеленой массы кукурузы необходима теплая погода с температурой + 18 … 20 оС, а в период формирования початков – +22 … 26о. В то же время у картофеля при повышении среднесуточной температуры до +22 … 25 о С процесс клубнеобразования идет вяло. Оптимальная температура для роста льна +
14… 18 о С.
Урожайность сельскохозяйственных культур зависит не только от
теплового режима, но и влагообеспеченности. Влажность почвы характеризуется не только количеством выпавших осадков, но и испарением влаги. Водный режим почвы принято характеризовать гидротермическим коэффициентом по Г.Т. Селянинову (частное от деления
суммы осадков за определенный период времени на соответствующую
этому периоду сумму температур, уменьшенную в 10 раз). Для нормального роста и развития большинства сельскохозяйственных культур гидротермический коэффициент должен находиться в пределах 1,3
-1,6. По этому показателю погодные условия республики вполне благоприятны для получения высоких урожаев сельскохозяйственных
культур (табл. 1.2).
6
Т а б л и ц а 1. 2. Характеристика условий увлажнения вегетационного периода
( средняя температура выше 10 о С)
Область
Витебская
Минская
Гродненская
Могилевская
Брестская
Гомельская
Пункт определения
Сумма осадков, мм
Полоцк
Витебск
Докшицы
Лепель
Молодечно
Борисов
Минск
Слуцк
Лида
Гродно
Новогрудок
Волковыск
Горки
Могилев
Чериков
Бобруйск
Барановичи
Пружаны
Пинск
Брест
Жлобин
Гомель
Житковичи
Калинковичи
325
345
350
350
337
350
346
324
330
314
383
302
338
333
338
334
368
338
326
326
340
329
338
332
Гидротермический
коэффициент
1,5
1,6
1,7
1,6
1,5
1,5
1,6
1,4
1,5
1,3
1,8
1,3
1,6
1,5
1,5
1,4
1,6
1,4
1,3
1,3
1,4
1,4
1,4
1,3
Осадки на протяжении вегетационного периода распределяются
неравномерно. Наименьшее их количество выпадает в апреле (35 … 45
мм), но в это время имеется достаточное количество продуктивной
влаги в почве, накопившееся за счет осенних осадков и таяния снега, и
растения почти никогда не ощущают недостатка влаги.
Осадков в мае выпадает несколько больше, и по территории республики они распределяются примерно в равном количестве (50 … 60
мм), что вполне достаточно для нормального роста выращиваемых в
республике сельскохозяйственных культур. Однако осадки в течение
месяца распределяются неравномерно, и часто в конце мая их недостаточно. В июне осадков выпадает на 20 - 25 мм больше, чем в мае (60 75 мм), но в начале июня часто осадков выпадает недостаточно и
ощущается недостаток влаги, особенно в южных районах республики,
где распространены легкие по гранулометрическому составу почвы.
Наибольшее количество осадков выпадает в июле - 80 - 90 мм. Дожди часто сопровождаются сильными ветрами, что приводит к полеганию зерновых культур, льна, особенно на плодородных почвах и при
внесении повышенных доз азотных удобрений.
7
Обеспеченность влагой оказывает существенное влияние и на эффективность минеральных удобрений. При достаточной обеспеченности растений влагой проявляется высокая эффективность азотных и
калийных удобрений. У картофеля недостаточная влагообеспеченность в июне - июле приводит к недобору урожая на 20 - 90 ц/га. При
недостатке влаги в июне - первый декаде июля урожайность зерновых
культур снижается в пределах 3 - 10 ц/га.
Для озимых зерновых культур очень важна обеспеченность влагой
в период всходы - формирование растений. При увеличении запасов
продуктивной влаги в слое почв 0 - 20 см в сентябре от 20 до 60 мм
урожаи растут, повышается эффективность удобрений.
Оптимальные запасы продуктивной влаги в пахотном слое 0 - 20 см
для суглинистых почв составляют 35 - 40 мм, супесчаных – 30 - 35 мм
и песчаных – 20 - 25 мм, а для слоя 100 см - 170 - 180 мм, 150 - 160 мм
и 80 - 120 мм соответственно.
В период набухания и прорастания семян, а также формирования
всходов для зерновых культур большое значение имеют запасы влаги в
слое 0 - 20 см. Оптимальными считаются запасы влаги в этот период в
слое 0 - 20 см 25 - 30 мм, хорошими – 20 - 25 мм, удовлетворительными – 15 - 20 мм и плохими - менее 10 мм.
В период развития зерновых культур от выхода в трубку до цветения решающее значение приобретают запасы влаги метрового слоя
почвы. По величине продуктивной влаги в метровом слое почвы они
оцениваются следующим образом: хорошие - 120 мм и более, удовлетворительные 80 - 110, неудовлетворительные - менее 80 мм. В период
от цветения до восковой спелости потребность в воде несколько
уменьшается. Условия влагообеспеченности в этот период оценивают
следующим образом: оптимальные запасы влаги в метровом слое почвы соответствуют 80 – 100 мм, удовлетворительные 40 – 80 мм, неудовлетворительные – менее 40 мм.
Картофель особенно требователен в влаге в период усиленного роста ботвы и клубнеобразования. Оптимальными в этот период являются запасы влаги, равные 50 - 80 мм в 50 - сантиметровом слое.
Совместное влияние тепла и влагообеспеченности на биологическую продуктивность растений отражает комплексный биоклиматический показатель продуктивности (БКП). В Беларуси на каждый квадратный сантиметр поверхности земли годовые суммы солнечной радиации увеличивается с 86 ккал на севере до 97 ккал на юге. Растения
усваивают солнечную энергию с длиной волны от 0,38 до 0,71 мкм, и
ее принято считать фотосинтетически активной радиацией (ФАР). В
целом за год ФАР изменяется от 46 ккал /см 2 на севере до 52 ккал/см2
на юге республики. Наибольшее значение ФАР бывает в июне, в среднем за месяц оно составляет 7,9 ккал/ см2. Коэффициент использова8
9
ния солнечной энергии колеблется от 0,5 до 5 % и зависит от уровня
интенсификации земледелия.
Для каждой области Беларуси Д.И. Шашко разработаны относительные величины БКП (табл.1.3). Средний уровень продуктивности
на первой ступени почвенного плодородия примерно соответствует
естественному уровню плодородия почв. Применение умеренных доз
средств химизации обеспечивает получение второго уровня продуктивности на второй ступени почвенного плодородия. Получение более
высокого урожая сельскохозяйственных культур требует дальнейшего
повышения продуктивности земледелия, уровня плодородия почв, их
окультуренности.
Таким образом, наибольший биоклиматический потенциал в Беларуси имеют Брестская и Гомельская области, наименьший — Витебская.
2. ПОЧВЕННО-АГРОХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ БЕЛАРУСИ
2.1. Свойства почвы, влияющие на питание растений
Большое влияние на питание растений оказывает тип почвы, ее
гранулометрический состав. Почвы республики весьма различны по
гранулометрическому составу, строению почвенного профиля, степени
увлажнения, с которыми связаны агрохимические и агрофизические
свойства почвы. Гранулометрический состав почвы определяется соотношением содержащихся в ней частиц различного размера, выражаемого в процентах. Обособленные частицы пород, минералов, органических соединений называют гранулометрическими элементами почвы. Близкие по размеру частицы называют фракциями. Частицы диаметром крупнее 3 мм — камни, от 3 до 1 мм — гравий, от 1 до 0,05 мм
— песок: а) крупный — 1 - 0,5 мм; б) средний — 0,5 - 0,25 мм; в) мелкий — 0,25 - 0,05 мм; от 0,05 до 0,001 мм — пыль: а) крупная — 0,05 0,01 мм; б) средняя — 0,01 - 0,005 мм; в) мелкая — 0,005 - 0,001 мм; от
0,001 до 0,0001 мм – ил: а) грубый — 0,001 - 0,005 мм; б) тонкий —
0,005 - 0,0001 мм; в) коллоидный — меньше 0,0001 мм.
Сумма всех частиц крупнее 0,01 мм составляет группу физического
песка, мельче 0,01 мм — физической глины. Частицы крупнее 1 мм —
скелет почвы, а все частицы мельче 1 мм называют мелкоземом.
В зависимости от количества содержащихся в почве (породе) физической глины или физического песка дерново-подзолистые почвы разделяют на 10 групп (табл.2.1).
Плодородие минеральных и особенно дерново-подзолистых почв
Беларуси в значительной степени определяется гранулометрическим
составом и характером строения почвообразующих пород.
10
Т а б л и ц а 2.1. Классификация гранулометрического состава почвообразующих пород, % (по Н.А. Качинскому)
Гранулометрический состав почвообразующих
пород
Песок :
рыхлый
связный
Супесь:
рыхлая
связная
Суглинок:
легкий
средний
тяжелый
Глина:
легкая
средняя
тяжелая
Содержание физической
глины
Содержание физического
песка
До 10
Менее 5
5 – 10
От 10 до 20
10 – 15
15 – 20
От 20 до 50
20 – 30
30 – 40
40 – 90
Более 50
50 – 65
65 – 80
Более 80
Более 90
Более 95
90 –95
От 80 до 90
85 – 90
80 – 85
От 50 до 80
70 – 80
60 – 70
Менее 50
Менее 50
35 – 50
20 – 35
Менее 20
Наиболее плодородными являются суглинистые и особенно пылевато-суглинистые почвы, характеризующиеся сравнительно устойчивым водным режимом и большими запасами питательных элементов.
Эти почвы среди дерново-подзолистых обеспечивают получение
наиболее высоких урожаев зерновых, картофеля и других сельскохозяйственных культур.
На супесчаных почвах, характеризующихся большей по сравнению
с суглинистыми динамичностью водного режима, урожай заметно
снижается. Самые низкие урожаи получены на песчаных почвах, для
которых характерна высокая водопроницаемость, очень малая влагоемкость и емкость поглощения.
Плодородие легких по гранулометрическому составу дерновоподзолистых почв сильно возрастает при подстилании супесей и песков на небольшой глубине моренным суглинком или другими плотными породами, способствующими накоплению продуктивной влаги в
верхней части почвенного профиля. По величине урожаев такие почвы
мало уступают суглинистым.
Проведенные в республике исследования показали, что наиболее
плодородными являются легкосуглинистые почвы на мощных суглинках. По мере утяжеления гранулометрического состава, от легких
суглинков к тяжелым, а также его облегчения, к супесям и пескам,
продуктивность культур заметно снижается. Однако для различных
культур это снижение идет по - разному.
При переходе от почв легкосуглинистых к тяжелосуглинистым и
глинистым урожайность клубней картофеля снижается на 40 - 50%,
11
зерновых культур – на 20 - 25%, многолетних злаковых трав – только
на 5 - 10%.
Следует учитывать при подборе полей для возделывания тех или
иных сельскохозяйственных культур, что глинистые и тяжелосуглинистые почвы мало водопроницаемы, очень влагоемки, быстро заплывают, медленно прогреваются. Органические вещества в таких почвах
разлагаются медленно.
Супесчаные и песчаные почвы имеют непрочную структуру или
вовсе бесструктурны, обладают высокой водопроницаемостью и малой
влагоемкостью.
Водно-воздушный режим почв зависит не только от гранулометрического состава пахотного горизонта, но и в значительной мере от
строения всей толщи почвообразующих пород. Так, дерновоподзолистые супесчаные почвы, подстилаемые с глубины 0,5 м моренным суглинком, имеют лучшие водно-физические свойства, чем те же
почвы, подстилаемые песком.
В связи со слабоудерживающей способностью супесчаных почв,
подстилаемых песками и особенно песчаных, окупаемость минеральных удобрений на них ниже, чем на супесчаных и песчаных, подстилаемых моренным суглинном, где более благоприятный водный режим
(табл.2.2).
Т а б л и ц а 2.2. Окупаемость минеральных удобрений прибавкой урожая зерновых культур на различных почвах ( Т.Н. Кулаковская, 1990)
Почвы
Оз. рожь
Оз. пшеница
Ячмень
Оплата 1 кг NPK зерном, кг
Дерново-подзолистая:
суглинистая
супесчаная, подстилаемая мореной
супесчаная, подстилаемая песками
песчаная
Торфяно-болотная
5,3
5,3
5,3
4,5
6,1
7,2
5,6
6,0
6,6
6,3
5,8
5,6
4,5
6,8
У озимой ржи и ячменя наибольшая окупаемость 1 кг NPK зерном
отмечена на торфяно-болотных почвах, а у озимой пшеницы на –
дерново-подзолистых суглинистых.
В целом по республике пашня на суглинках и глинах составляет
25,7 %, супесях – 48,5 % , песчаных – 20,1 и торфяных почвах – 5,3 %.
Больше всего суглинистой и глинистой пашни в Витебской (54,2 %),
Могилевской (38,9%) и Минской (32,9%) областях, меньше всего в
Брестской (2,7%) и Гомельской областях (2,8%). В Гродненской области на суглинки и глины приходится 6,5% пахотных земель.
В Гомельской, Брестской и Гродненской областях в составе пашни
преобладают супесчаные и песчаные почвы. Так, в хозяйствах Гомельской области на песчаные почвы приходится 47,5% и супесчаные
12
39,6%, а в Брестской – 45,4 и 39,3 % соответственно. В Гродненской
области супесчаные почвы на пашне составляют 78,2%, из них 55,3 %
подстилается суглинками и глинами с глубины до 1 м. На антропогенно - нарушенные почвы в Беларуси приходится 0,4%. Больше всего
таких почв в Брестской области – 1,8 %.
Очень важным фактором, определяющим качественное состояние
пахотных почв и их производительную способность, является степень
увлажнения. В Беларуси удельный вес в разной степени переувлажненных почв составляет 42%. Больше таких почв в Брестской (55,5%),
Витебской (54,8 %), Гомельской (43%) областях и меньше в Минской
(36,5%), Могилевской (36,3%) и Гродненской (26,9%).
Среди переувлажненных почв временно избыточно увлажненные
(слабоглееватые) занимают 25,7 %, глееватые – 3,5 и глеевые – 3,2 %.
В Витебской, Гомельской и Брестской областях глееватые и глеевые
почвы на пашне составляют от 17,5 до 31%.
Почвы, отличающиеся непродолжительным периодом переувлажнения (временно избыточно увлажненные), могут использоваться для
всех полевых культур. Вместе с тем размещение озимых зерновых
культур и картофеля на глинистых и суглинистых временно избыточно
увлажненных почвах нежелательно, так как эффективность их возделывания на 15 - 30% ниже, чем на автоморфных. Продуктивность же
многолетних трав на этих почвах даже на 10 - 15% выше, чем на незаболоченных почвах. Глееватые почвы, особенно суглинистые и глинистые, не могут использоваться без регулирования водного режима.
Результаты исследований показывают, что на глееватых суглинистых
почвах урожайность яровых зерновых и льна снижается на 40 - 45%,
озимых зерновых – на 55 - 60, картофеля – на 60 - 65%. Меньше других
культур на таких почвах снижают урожайность многолетние травы
(на 10 - 15%).
Одним из резервов повышения продуктивности пахотных угодий
является улучшение их культуртехнического состояния. Почвы многих
хозяйств республики в значительной степени завалунены. Такие земли
в Беларуси составляют 26,4 %.
Наибольшая степень завалуненности характерна для северной, центральной и северо-западной части, сложенных моренными отложениями. В меньшей степени валуны встречаются в районах, где моренные
суглинки перекрыты маломощными флювиогляциальными супесями и
песками. Из-за завалуненности на пахотных землях в республике урожайность зерновых снижается на 1,9 ц/га.
На продуктивность пахотных земель отрицательно сказывается и
мелкоконтурность. В среднем при размере контура пашни республики
12,2 га в Бешенковичском, Гродненском, Полоцком, Россонском,
Ушачском, Шумилинском районах Витебской области он не превышает 3 - 5 га. Значительное число районов в северной и южной части рес13
публики имеет средний размер контура пашни. Проведенными исследованиями установлено, что мелкая контурность пашни, сдерживая
производительное использование техники, влияя на качество и сроки
обработки почв, способствует снижению продуктивности каждого гектара.
Мелкая контурность пашни республики в основном обусловлена
различием рельефа, степенью увлажнения и пестротой почв. Во многих случаях она вызвана наличием лишних дорог, старых канав, хуторских меж. Основным путем укрупнения полей является проведение
выборочной мелиорации и ускоренное окультуривание полей.
2.2.Состав почвы
Почва, по образному выражению В.В. Докучаева, является жилищем и кормилицей растений и занимает особое место среди факторов,
влияющих на них. Отличительной особенностью современного земледелия является резкое возрастание роли плодородия интенсивно используемой почвы, что позволяет получать от нее большую отдачу.
Плодородная почва способствует более эффективному использованию
повышенных доз удобрений, новых методов обработки почв и других
приемов агротехники, а также лучше противостоит отрицательным
внешним воздействиям – эрозии, уплотнению, загрязнению тяжелыми
металлами, остатками пестицидов и др.
Плодородие почвы – сложное ее свойство, характеризующееся в
конечном счете масштабом обмена веществ и энергии с культурными
растениями, подпочвой, атмосферой, поверхностными и почвенными
водами, почвенными микроорганизмами и животными. Влияние почвы
на питание растений определяется запасами в ней элементов питания и
влаги, поглотительной способностью, реакцией почвенной среды и
содержанием органического вещества, состоянием физических
свойств, биологической активностью и фитосанитарным состоянием.
Действия других факторов внешней среды, таких как удобрения, сорта, агротехнические приемы, средства защиты растений, также тесно
связаны со свойствами почвы.
Почва состоит из твердой, жидкой (почвенный раствор), газообразной (почвенный воздух) фаз.
В почве постоянно происходит потребление кислорода и выделение
СО2. В связи с этим почвенный воздух отличается от атмосферного
повышенным содержанием диоксида углерода и меньшим - кислорода. В атмосферном воздухе содержится 0,03 % диоксида углерода, а в
почвенном – до 0,3 - 1%, а иногда 2 - 3% и более.
Образование СО2 происходит благодаря разложению органического вещества микроорганизмами и дыхания корней. В результате диффузии СО2 из почвы происходит обогащение им надпочвенного возду14
ха, непосредственно омывающего листья растений. Повышенное содержание СО2 в приземном слое воздуха создает лучшие условия для
ассимиляции диоксида углерода растениями и способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Увеличению содержания СО2 в приземном слое воздуха способствует внесение органических удобрений.
При растворении диоксида углерода в почвенной влаге образуется
угольная кислота (Н2 СО3) , которая диссоциирует на ионы Н+ и НСО3-.
Обогащение почвенного раствора углекислым газом усиливает его
растворяющее действие на минеральные соединения почвы
(фосфаты и карбонаты кальция и др.), способствует переводу их в
усвояемые формы. В то же время при плохой аэрации и высоком содержании углекислого газа, недостатке кислорода, что наблюдается
при избыточной влажности, в почве начинают преобладать восстановительные процессы, ухудшается дыхание и рост корней, уменьшается усвоение корнями питательных элементов. Хорошая аэрация создает в почве благоприятные условия для развития почвенных микроорганизмов, питания и роста растений.
Почвенный раствор — наиболее активная и подвижная часть почвы, в которой совершаются разнообразные химические процессы и из
которой происходит поглощение питательных элементов растениями.
В зависимости от типа почвы, реакции и других условий в почвенном
растворе содержатся катионы Н+, К+, NН4+ , Са2+, Mg2+ и др. и анионы
NO3-, H2РO4-, SO42-, Cl-, OH-, HCO3- и др. Железо и алюминий содержатся в почвенном растворе в виде устойчивых комплексов с органическими веществами, а в кислых почвах — в виде катионов и гидратов
полутораоксидов в коллоиднорастворимой форме. Особенно важным
является наличие в почвенном растворе ионов NН4+, Н2РО4-, NО3-, К+,
Са2+, Мg2+, SO42-. В почвенном растворе из органических соединений
могут быть органические кислоты, сахара, аминокислоты, спирты,
ферменты и др. Органоминеральные соединения представлены комплексными соединениями гумусовых кислот, полифенолов, других
органических соединений с поливалентными катионами. Водарастворимые органические соединения почвенного раствора являются продуктами жизнедеятельности растений и микроорганизмов.
Большое значение имеют концентрация и степень диссоциации
растворенных веществ, от которых зависит осмотическое давление
почвенного раствора и поглощение корнями воды и питательных элементов. Обычно в незасоленных почвах содержание водорастворимых
солей составляет 0,05 %. Наиболее благоприятная их концентрация
0,1%. Избыток солей (более 0,2%) вредно действует на растения.
Состав и концентрация почвенного раствора заметно изменяются
под влиянием различных факторов. Поступление солей в него происходит в результате выветривания и разрушения минералов, разложе15
ния органических веществ в почве, внесения минеральных и органических удобрений. Уменьшение концентрации почвенного раствора происходит при вымывании растворимых соединений в нижележащие
горизонты, разбавлении за счет выпадающих осадков, усвоении питательных элементов сельскохозяйственными культурами. Состав и концентрация солей в растворе зависят также от взаимодействия его с
твердой фазой почвы, от обменных реакций между раствором и почвенными коллоидами.
Твердая фаза почвы состоит из минеральной и органической частей, которые содержат основной запас питательных элементов для
растений. На минеральную часть приходится 90 - 99 % твердой фазы
почвы, на органическую – 1 - 10%. Почти половина твердой фазы
почвы (49%) приходится на кислород, одна треть – на кремний, более
10 % – на алюминий и железо и только 7% – на остальные элементы.
Азот практически полностью (95 - 97%) содержится в органической
части почвы, углерод, фосфор, сера, кислород и водород – как в минеральной, так и в органической, калий – только в минеральной части
почвы.
По происхождению минералы подразделяются на первичные и вторичные. Первичные минералы – кварц, полевые шпаты, слюды - входят в материнские почвообразующие породы и присутствуют в виде
частиц песка, пыли и меньше в виде илистых и коллоидных частиц.
Постепенно разлагаясь, эти минералы служат источником калия, кальция, магния и железа для растений. При разрушении первичных минералов под влиянием химических процессов и жизнедеятельности различных организмов образуются гидраты полуторных оксидов, гидраты
кремнезема, различные соли и вторичные минералы – каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и др. Вторичные минералы находятся в почве преимущественно в виде илистых и коллоидных частиц и редко в
виде пылеватых частиц. Они состоят главным образом из кремния,
алюминия, кислорода и водорода, а также содержат небольшое количество железа, кальция, магния, калия и могут быть источником этих
элементов для растений.
В состав мелкодисперсной коллоидной и илистой фракции входят
преимущественно первичные и вторичные алюмосиликатные минералы, поэтому в ней больше железа, алюминия, кальция, магния, калия,
фосфора и других элементов питания. В связи с этим более тяжелые
глинистые и суглинистые почвы богаче питательными элементами,
они имеют большую поглотительную способность, влагоемкость, чем
песчаные и супесчаные.
В почве постоянно протекают процессы превращения труднорастворимых соединений в легкорастворимые, более доступные для растений. Одновременно происходят и обратные процессы.
16
Органическое вещество почвы хотя и составляет небольшую
часть твердой фазы, является наиболее важным показателем плодородия почв и играет большую роль в питании растений. Органическое
вещество почвы – это совокупность всех органических веществ, находящихся в форме гумуса и остатков животных и растений. Органические вещества твердой фазы почвы подразделяются на две большие
группы: негумифицированные и гумифицированные вещества. Гумус
– часть органического вещества почвы, представленная совокупностью
специфических и неспецифических органических веществ почвы, за
исключением соединений, входящих в состав животных организмов и
их остатков. В процессе гумификации происходит новообразование
сложных продуктов — собственно гумусовых соединений. На их долю
приходится 80 - 90% всей органической части почвы, и, по существу,
они являются формой аккумуляции солнечной энергии на земле. Гумус концентрирует энергию солнца, перераспределяет ее и обеспечивает энергией последовательную цепь организмов, выполняющих значительную механическую работу, а также биохимические и химические реакции, составляющие сущность почвообразования.
Негумифицированные органические вещества — это отмершие, но
еще не разложившиеся или полуразложившиеся остатки растений и
микроорганизмов. На площади 1 га в почву ежегодно поступает 5 - 10
т растительных остатков и 0,7 - 2,4 т продуктов жизнедеятельности
микроорганизмов. Негумифицированные органические вещества сравнительно легко разлагаются в почве. Содержащиеся в них элементы
питания (азот, фосфор, сера и др.) переходят в доступные для растений
формы.
Одновременно в почве идут процессы гумификации растительных
и животных остатков и образуются специфические гумусовые вещества. Гумус состоит из гуминовых кислот, фульвокислот, гиматомелановых кислот и гуминов. Гуминовые кислоты – группа темноокрашенных гумусовых кислот, растворимых в щелочах и не растворимых
в кислотах. Они представляют собой гетерогенную группу высокомолекулярных азотсодержащих органических кислот, включающих ароматические циклы и алифатические цепи.
Гуминовые кислоты содержат в зависимости от типа почвы 30 43% углерода, 32 – 42% водорода, 17,5 - 22 % кислорода, 2,4 - 3% азота, а также фосфор, серу и другие элементы питания.
Фульвокислоты — группа гумусовых кислот, растворимых в воде,
щелочах и кислотах. Фульвокислоты — гумусовые вещества желтой
или красноватой окраски. В структуре фульво-, как и гуминовых кислот, установлены ароматические и алифатические группы. Однако
ароматическая часть их в молекуле выражена менее ярко, в основном
преобладают боковые цепи, т.е. алифатические, углеводные и аминокислотные компоненты. По составу фульвокислоты различных типов
17
почв менее разнообразны. Они обладают высокой подвижностью, значительно более низкими молекулярными массами, чем другие группы
гумусовых веществ. Фульвокислоты содержат 27 - 30% углерода, 34 42% водорода, 25 - 30% кислорода и 1,4 - 2,5 % азота.
Фульвокислоты по сравнению с гуминовыми кислотами содержат
меньше углерода и азота, но больше кислорода. Обладают относительно более выраженными кислотностью и склонностью к комплексо- и хелатообразованию.
Гуматомелановые кислоты — группа гумусовых кислот, растворимых в этаноле, с промежуточными свойствами между фульвокислотами и гуминовыми кислотами. Ранее включалась в группу гуминовых кислот. Отличается от последних растворимостью в полярных
органических растворителях и другими свойствами.
Гумин — органическое вещество, входящее в состав почвы, не
растворимое в кислотах, щелочах, органических растворителях. Эта
неэкстрагируемая часть гумуса представлена двумя типами соединений: гумусовыми веществами, наиболее прочно связанными с глинистыми минералами; частично разложившимися растительными остатками, утратившими анатомическое строение и обогащенными наиболее устойчивыми компонентами, прежде всего лигнином. В тяжелых
глинистых почвах гумины составляют более 50% гумуса.
Гумифицированные вещества почвы более устойчивы к микробиологическому разложению, чем негумифицированные соединения. Однако разложение гумуса в почве, хотя и медленно, но происходит. На
полях, занятых зерновыми культурами, за вегетационный период разлагается 0,7 - 0,8 т/га гумуса, пропашными — 1,0 - 1,2 т/га с образованием доступного растениям минерального азота, фосфора, серы. В гумусе содержится около 5 % азота, 1,5 - 2,5% фосфора. В дерновоподзолистых почвах на органические соединения в зависимости от
гранулометрического состава приходится 30 - 40% фосфора и 90 %
серы от общего содержания этих элементов в почвах.
Гумус является не только источником питательных элементов для
растений, но и оказывает прямое влияние на водно-физические свойства почвы. С увеличением содержания в почве углерода уменьшается
плотность почвы, увеличивается порозность и влагоемкость. Органическая часть почвы обладает мощной водоудерживающей способностью, может связать в 7 - 10 раз больше воды, чем минеральная. На
каждый процент гумуса в почве влагоемкость ее повышается на 8 - 10
весовых процентов. Это особенно важно для легких супесчаных и песчаных почв.
Для тяжелых глинистых и суглинистых почв положительная роль
гумуса определяется его влиянием на рыхлость, аэрацию, устранение
избыточной влажности, т.е. установление более благоприятных условий для роста и развития растений.
18
Специфическая роль гумуса в оструктуривании определяется, главным образом, подвижными, гидрофильными компонентами, входящими в его состав.
Систематическое применение органических, минеральных удобрений в сочетании с известкованием почвы оказывает существенное влияние на улучшение водно-физических свойств почв. По данным Белорусского НИИ почвоведения и агрохимии, на дерново-подзолистой
слабоокультуренной суглинистой почве экспериментальной базы
“Куросовщина”, отличающейся малой фильтрационной способностью,
известкование, внесение органических, минеральных удобрений и посев клевера повышало коэффициент фильтрации с 0,7 до 63 м 3 в сутки.
Исследованиями НИГПИПА установлено, что неблагоприятный
водный режим песчаных почв существенно улучшался при применении высоких доз органических удобрений от (60 до 220 т/га за ротацию 7-польного севооборота) при сочетании их с зелеными удобрениями, полным минеральным удобрением и известкованием. Применение органических удобрений способствовало улучшению физических
свойств почвы, увеличивало полевую влагоемкость и запас продуктивной влаги.
Установлена и акцепторная роль гумуса в закреплении избыточного количества вносимых в почву минеральных и органических веществ. Эта функция гумуса особо четко проявляется при применении
минеральных удобрений и особенно азотных. Временно закрепленные
элементы питания, вследствие более интенсивного развития микроорганизмов, постепенно переходят в доступную для растений форму
равномерно на протяжении вегетации, обеспечивая сельскохозяйственные культуры необходимыми для питания соединениями. Закрепление избыточного в начале вегетации растений азота удобрений
предохраняет его от вымывания, сохраняет в сфере развития корневой
системы, обеспечивая растения азотом по мере минерализации в основные периоды роста и развития.
Гумусовые вещества оказывают защитное действие на ионы фосфора, калия и других питательных элементов. Они, обволакивая поверхность минералов гумусовыми пленками, препятствуют необратимой сорбции фосфатов в почве. Была замечена способность гумусовых
веществ предотвращать фиксацию глинистыми минералами калия за
счет образования соединений типа хелатов.
Способность гумуса акцептировать вносимые в почву в процессе
техногенеза органические и минеральные токсичные вещества определяет его важную экологическую роль в агроценозах. В частности, гумусовые вещества обладают высокими величинами емкости катионного обмена и удельной поверхностью, играют важную роль в сорбции
гербицидов. Велика роль гумуса в снижении токсичного действия тяжелых металлов. Гумусовые вещества способны образовать с тяжелы19
ми металлами трудно- и нерастворимые высокомолекулярные комплексные соединения, что смягчает или полностью снижает воздействие токсикантов на микробные сообщества почв, снижает накопление токсичных веществ в растениеводческой продукции.
Причина низкого содержания гумуса в дерново-подзолистых почвах - условия их формирования, главным образом в связи с меньшим
притоком ФАР и соответственно меньшим образованием свежего органического вещества, а также более интенсивными темпами его разложения. Поэтому необходимо создавать бездифицитный, а в ряде
случаев и положительный баланс гумуса.
Отличительная особенность органического вещества дерновоподзолистых почв Беларуси – высокое содержание углерода нерастворимого остатка (30 - 40% валового содержания и более), что обусловлено использованием длительное время в качестве компонента
органических удобрений больших количеств торфа, в состав которого
входят специфические вещества (битум 4 - 5%, лигнин 17 - 18 %), слабо поддающиеся микробиологическому воздействию и не участвующие в почвообразовании и питании растений. Относительная скорость
минерализации органического вещества торфа приблизительно в 4,5
раза ниже, чем навоза. Компост по скорости минерализации занимает
промежуточное положение между навозом и торфом. Быстрая минерализация навоза обусловлена более высоким содержанием в нем водорастворимых веществ и меньшим содержанием трудноразлагающихся
компонентов - целлюлозы, трудногидролизуемых белков, воскосмол,
лигнина.
Содержание гумуса в почве оказывает существенное влияние на
эффективность удобрений. По данным Белорусского НИИ почвоведения и агрохимии, за счет минерализации органических веществ почвы
растения могут усвоить 20 - 25 кг азота на каждый процент гумуса в
почве.
На почвах с невысоким содержанием гумуса возрастает потребность в азотных удобрениях, а фосфорные и калийные удобрения без
внесения азота не проявляют высокой эффективности. На почвах с
высоким содержанием гумуса снижается потребность в азотных удобрениях и повышается эффективность фосфорных и калийных, так как
растения лучше обеспечиваются азотом за счет запасов почвы. По
данным Т.Н. Кулаковской (1990 г.), обобщение 62 опытов с ячменем
на дерново-подзолистых супесчаных почвах показало, что прибавка
урожая от применения 180 кг NPK составила 0,6 т/га зерна на почве с
содержанием гумуса 1 - 1,3 % и 1,4 т/га при увеличении гумуса до 1,9 2,2 %, т.е. более чем в два раза.
Более высокая эффективность минеральных удобрений на хорошо
гумусированных окультуренных почвах - свидетельство возрастающего значения плодородия почвы в интенсивном земледелии.
20
В связи с таким большим значением гумуса в плодородии почвы
большой интерес представляют исследования по темпам гумусонакопления в почвах. Обобщение данных многолетних стационарных опытов с различными системами удобрения на дерново-подзолистых почвах показало, что наибольшие изменения в содержании гумуса происходят в первые 7 - 10 лет, затем этот показатель мало изменяется в связи с установлением равновесного состояния процессов минерализации
- гумификации. При использовании почвы без удобрений содержание
гумуса стабилизируется на уровне в среднем на 20% ниже исходного,
при использовании минеральной системы удобрений - на 15%. При
длительном применении навоза содержание гумуса сохраняется на
исходном уровне, а при сочетании органических удобрений с минеральными наблюдается его повышение до 20 % выше исходного.
Характер содержания гумуса в почвах зависит от доз органических
удобрений и климатических условий. На легких дерново-подзолистых
почвах Соликамской опытной станции применение 7 т/га навоза в год
в севообороте с многолетними травами слабо влияло на уровень гумусированости. Внесение 20 т/га навоза ежегодно в одном из длительных
опытов в Германии в зернопропашном севообороте даже за 8 лет повысило содержание гумуса на 65%. Повышение доз органических
удобрений до экстремально высоких (60 т/га в год) в длительном опыте в Скерневицах (Польша) увеличивало содержание гумуса более чем
в 3 раза ( с 0,79 до 3,09 %).
При определении оптимума главное установить нижнюю границу
содержания гумуса, при которой недостаток в почве органического
вещества является тормозам в формировании высоких урожаев, что же
касается верхнего предела, то для дерново-подзолистых почв его содержание будет определяться прежде всего экономическими причинами.
Высокое содержание гумуса в почве обходится дорого, и если почва содержит 3% гумуса, то для поддержания этого высокого уровня
потребуется в два раза больше вносить органических удобрений, чем
при содержании 2%, поскольку в первом случае значительно интенсивнее протекают микробиологические процессы. По данным Т.Н.
Кулаковской, оптимальные параметры гумуса для дерновоподзолистых суглинистых почв 2,5 - 3%, супесчаных — 2 - 2,5 и песчаных — 1,8 - 2,0 %.
Многолетние травы наряду с органическими удобрениями являются одним из источников гумусонакопления.
При соотношении многолетних и пропашных 1,5 для поддержания
бездефицитного баланса гумуса на связных почвах необходимо вно21
сить 10 - 12 т/га, на легких 12 – 18 т/га подстилочного навоза, а в среднем на пашне в Беларуси – 12,3 т/га.
В 1998 г. в Беларуси на 1 га пашни было внесено 8,2 т/га органических удобрений. Для снижения потребности в органических удобрениях Белорусский НИИ почвоведения и агрохимии рекомендует в структуре посевных площадей на пашне в республике иметь отношение
многолетних к пропашным, равным 3, что существенно позволит снизить потребность в органических удобрениях. Как показали исследования, для поддержания бездефицитного баланса гумуса на дерновоподзолистых почвах в плодосменных севооборотах при содержании
многолетних трав в структуре посевных площадей от 19 до 30% требуется от 14 до 7 т/га навоза соответственно.
Большое значение имеет не только общее содержание гумуса, но и
его состав. В природе существует много примеров, когда высокое содержание гумуса еще не является показателем высокого плодородия.
В то же время известны своим плодородием малогумусные почвы тропиков. Все это говорит о том, что плодородные почвы должны не
только обладать определенным запасом гумуса, но важно еще, чтобы
этот гумус был активным, мобильным, чтобы он не оставался мертвым
запасом, а деятельно участвовал в биологических, химических и физических процессах почвы и обеспечивал растения элементами питания.
Исследования, проведенные в ВИУА, показали, что длительное
применение органических и минеральных удобрений практически не
изменяло группового состава гумуса. В то же время при длительном
применении удобрений наблюдалось количественное изменение содержания гумуса, физико-химических свойств почвы, интенсивности
деятельности почвенной микрофлоры. Более сильное действие длительное применение удобрений оказывает на содержание подвижных и
водорастворимых фракций. Результаты длительных опытов показали,
что в вариантах с удобрениями увеличивается в дерново-подзолистых
почвах содержание водорастворимых гумусовых веществ. Причем
большее накопление водорастворимого гумуса отмечено при применении навоза и навоза совместно с NPK, чем одних NPK - удобрений.
В связи с накоплением водорастворимых форм органического вещества в почвах при длительном применении удобрений предполагают, что в его составе значительное место занимают свежеобразованные гумусовые соединения, находящиеся на ранних стадиях гумуфикации, более “молодые” в химическом отношении.
В процессе гумификации органическое вещество растительных
остатков проходит ряд последовательных стадий, которые в зависимо22
сти от условий почвообразования протекают с различной для каждой
стадии скоростью:
Растительные остатки  Гидрофильная стадия разложения 
 Гидрофобная стадия разложения  Ионно-молекулярная стадия
разложения (минерализация).
Первая стадия гумуфикации характеризуется гидрофильностью,
возникающей как за счет продуктов разложения растительных остатков, так и за счет разложения самих микроорганизмов, их разлагающих. Внесение навоза даже в высоких дозах ежегодно — 60 т/га
(Скерневицы, Польша) не увеличивает гидрофильность органического
вещества почвы в отличие от минеральных удобрений. Это указывает
на то, что навоз характеризуется скорее гидрофобными, чем гидрофильными свойствами. Это, по-видимому, связано с тем, что большое
место в составе органического вещества навоза занимают уже полностью сформировавшиеся гумусовые вещества.
Одним из свойств гидрофильных коллоидов является клейкость, и
поэтому можно полагать, что гидрофильный гумус обладает способностью оструктуривать почву. Обогащение органического вещества почв
гидрофильными коллоидами является косвенным показателем его активности и играет важную роль в оптимизации водно-физических и
трансформационных свойств почвы. А это играет заметную роль в повышении эффективного плодородия почв.
Навоз и другие органические удобрения оказывают как прямое
действие за счет привнесения готовых гумусовых соединений, так и
косвенное - за счет увеличения биомассы растительных остатков, изменения физико-химических свойств почв и активизации деятельности
почвенной микрофлоры. Прямое действие навоза на количество гумуса и его качество значительно сильнее, чем косвенное, и интенсивность его определяется главным образом дозой внесения. Влияние же
минеральных удобрений проявляется через повышение биомассы растительных остатков возделываемых сельскохозяйственных культур,
изменение кислотно - основных свойств почв, влияние на активизацию
почвенной микрофлоры.
Для поднятия уровня плодородия почв для конкретного участка,
поля, севооборота и хозяйства в целом, оптимизации составляющих
его параметров необходимо разработать приемы направленного регулирования гумусного состояния почв.
Таким образом, с интенсификацией земледелия возрастает роль гумуса как одного из важнейших факторов повышения культуры земледелия, обеспечения экологической устойчивости агроценозов, основы
плодородия и высоких урожаев сельскохозяйственных культур.
2.3. Поглотительная способность почвы
23
Плодородие почв, эффективность применения удобрений во многом зависит от способности их поглощать твердые, жидкие и газообразные вещества.
К.К. Гедройц выделил пять видов поглотительной способности
почв: механическую, биологическую, физическую, химическую и физико-химическую.
Механическая поглотительная способность обусловлена свойством почвы как всякого пористого тела задерживать мелкие частицы
из фильтрующихся суспензий. С помощью механической поглотительной способности в почве задерживаются и не вымываются из нее
илистые частицы и нерастворимые в воде удобрения (фосфоритная
мука и известковые удобрения).
Биологическое поглощение проявляется в результате жизнедеятельности растений и микроорганизмов, которые избирательно поглощают из почвы необходимые элементы питания, переводят их в органическую форму и предохраняют тем самым от вымывания. Биологическое поглощение особенно большое значение имеет в практике применения азотных удобрений. Исследованиями проведенными со стабильным изотопом азота (15N), показали, что в почве в органической
форме закрепляется 20 - 40% азота аммонийных и 10 - 20% азота нитратных азотных удобрений. Минерализация и последующее использование растениями ранее закрепленного в почве в органической форме
азота, фосфора и серы протекает довольно медленными темпами. Следует отметить, что нитратный азот очень подвижен и удерживается от
вымывания только с помощью биологической поглотительной способности.
Интенсивность биологического поглощения зависит от аэрации,
температуры, влажности и других свойств почвы, от количества и состава органического вещества, служащего источником питания и энергетическим материалом для преобладающих в почве гетеротрофных
микроорганизмов. Внесение соломы, соломистого навоза, опилок и
других органических материалов, богатых клетчаткой, но бедных азотом, вызывает быстрое размножение микроорганизмов, сопровождающееся интенсивным биологическим закреплением минеральных
форм азота, что приводит к ухудшению азотного питания растений и
снижению урожая. Поэтому при запашке соломы необходимо на каждую тонну соломы вносить 6 - 8 т жидкого навоза или 10 - 12 кг азота с
минеральными удобрениями.
При использовании опилок, что обычно имеет место на приусадебных участках, для предотвращения снижения урожая выращиваемых
культур, на 1 ведро воды берут 220 г карбамида и этим раствором перед внесением обрабатывают 3 ведра опилок.
Физическая поглотительная способность — это положительная
или отрицательная адсорбция частицами почвы целых молекул рас24
творенных веществ. Физическое поглощение зависит главным образом
от суммарной поверхности твердых частиц. Общая поверхность частиц резко увеличивается с уменьшением их размера. Поэтому чем
больше в почве мелкодисперсных частиц, тем больше суммарная поверхность, на которой происходит поглощение.
Физическая поглотительная способность считается положительной,
когда молекулы растворенного вещества притягиваются частицами
почвы сильнее, чем молекулы воды, и отрицательной, если сильнее
притягиваются молекулы воды. Положительное физическое поглощение аммиака почвой происходит при внесении безводного аммиака и
аммиачной воды, отрицательное — нитратов (натриевой и кальциевых
селитр и др.), хлоридов (хлористого калия и др.). Это обусловливает их
высокую подвижность и передвижение с почвенной влагой. В связи с
этим нитратные минеральные удобрения следует вносить незадолго до
посева или использовать для подкормки, а содержащие много хлора
для культур, чувствительных к хлору (картофель, лен, гречиха и др.),
— с осени, чтобы к посеву произошло хотя бы частичное вымываение
хлора.
Обменная или физико-химическая поглотительная способность
— это способность мелкодисперсных коллоидных частиц почвы (от
0,2 до 0,001 мкм), несущих главным образом отрицательный заряд,
поглощать различные катионы из раствора.
Совокупность органических и минеральных коллоидных частиц
почвы (представленных гумусовыми веществами, глинистыми минералами), участвующих в обменном поглощении катионов, была названа К.К. Гедройцом почвенным поглощающим комплексом (ППК).
В естественном состоянии почвы всегда содержат определенное
количество поглощенных катионов ( Са2+, Mg2+, Н+, Al3+, К+, NH4+ и
др). Эти катионы могут обмениваться в эквивалентном количестве на
другие катионы, находящиеся в растворе. Способность органических и
минеральных коллоидных частиц к обменному поглощению катионов
обусловлена тем, что большая часть их имеет отрицательные заряды.
При внесении в почву легкорастворимых удобрений (аммиачной селитры, хлористого калия и др.) они сразу же вступают во взаимодействие с ППК, катионы их поглощаются в обмен на катионы, ранее
находившиеся в поглощенном состоянии. Реакция обмена катионов
протекает быстро и обратима:
(ППК) Са2+ + 2 КСl
(ППК) К + + СаСl 2.
К+
Разные катионы обладают неодинаковой способностью к поглощению. Чем больше атомная масса и заряд катиона, тем сильнее он
поглощается и труднее вытесняется из поглощенного состояния другими катионами.
25
По возрастающей способности к поглощению катионы располагаются в следующий ряд: Li +< Na+< NH4+< K+< Rb+; двухвалентные
Mg2+ < Ca2+ <Co2+; трехвалентные Al3+ < Fe3+.
Исключение составляет ион водорода, который имеет наименьшую
атомную массу, но энергия поглощения у него в 4 раза больше, чем у
двухвалентного катиона кальция, и в 17 раз больше, чем у натрия. Это
объясняется тем, что в водных растворах ион водорода, присоединяя
одну молекулы воды, образует ион гидроксония Н3О+, диаметр которого значительно меньше всех других гидратированных ионов. Поэтому
он поглощается сильнее одновалентных и даже двухвалентных катиона.
Обменное поглощение анионов может наблюдаться на положительно заряженных коллоидных частицах (гидрооксиды железа и алюминия), а также на положительно заряженных участках отрицательно
заряженных коллоидов (у минералов каолинитовой группы, коллоидов
белковой природы). В обоих случаях поглощение анионов происходит
в обмен на ионы ОН-, которые при кислой реакции отщепляются от
молекул, расположенных на поверхности коллоидной частицы. В почвах, имеющих слабокислую и нейтральную реакцию, обменное поглощение анионов выражено слабо.
Значительно большее значение обменное поглощение анионов имеет для фосфорных удобрений. Анионы фосфорной кислоты ( Н 2РО4-) в
дерново-подзолистых почвах поглощаются обменно преимущественно
путем присоединения к положительно заряженным частицам полутораоксидов и к той части почвенных минералов, которая представлена
полуторными оксидами ( например, у каолинита) в обмен на ионы ОН Обменно поглощенные фосфат-ионы могут быть вытеснены в раствор
другими анионами минеральных и органических кислот (НСО 3-, гуминовых кислот и др.) и являются доступными для растений.
Химическая поглотительная способность — связана с образованием нерастворимых и труднорастворимых в воде соединений в результате химических реакций между отдельными растворимыми солями в почве (ионами в почвенном растворе).
Анионы азотной и соляной кислот (NO3- и Cl-)ни с одним из распространенных в почве катионов (K+, NH4+, Ca2+, Mg2+, Al3+, Fe3+) не
образуют нерастворимых в воде соединений, поэтому химически не
поглощаются. С этим связана высокая подвижность нитратов и хлоридов в почвах. Анионы угольной и серной кислот (СО32- и SО42-) с одновалентными катионами дают растворимые соли, с двухвалентными
катионами (Са2+ и Мg2+), которые преобладают в почвах, — труднорастворимые соединения. Поэтому в почвах с большим количеством
кальция и магния эти анионы химически поглощаются.
26
Особую роль химическое поглощение играет в превращении фосфора в почве. При внесении водорастворимых фосфорных удобрений,
содержащих фосфор в виде однозамещенного фосфата кальция
Са(Н2РО4)2, аммофоса NН4 Н2РО4 и других, в почвах происходит интенсивное химическое связывание фосфора. В кислых дерновоподзолистых почвах, где много полутораоксидов, химическое поглощение фосфора идет с образованием труднорастворимых фосфатов
железа и алюминия. В почвах с близкой к нейтральной реакцией,
насыщенных основаниями, химическое связывание фосфора происходит с образованием в большей мере за счет более доступных для растений фосфатов кальция.
Многостороннее влияние на питание растений оказывает состояние
почвенного поглощающего комплекса, поскольку от его состава и характера зависит содержание питательных элементов в почвах, их подвижность и доступность для растений, поведение вносимых удобрений, что в конечном итоге определяет режим питания растений, специфику системы применения удобрений на различных почвах.
Большое значение для плодородия почв имеет общее количество
способных к обмену катионов, что называют емкостью поглощения
катионов. В кислых слабо- и среднеокультуренных почвах емкость
поглощения низкая и колеблется от 3 - 5 мг-экв на песчаных почвах до
11 - 12 мг-экв на 100 г почвы на суглинистых почвах. В хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах емкость поглощения катионов
достигает 15 - 17 мг-экв на 100 г почвы, а степень насыщенности основаниями — 70 - 80%. Малая степень насыщенности почв основаниями
указывает на большое содержание в поглощающем комплексе водорода и алюминия. Оптимальной степенью насыщенности основаниями
для дерново-подзолистых суглинистых почв в пахотном горизонте
является 79 - 90%, для супесчаных, подстилаемых мореной, — 70 - 85
% и для песчаных и рыхлосупесчаных, подстилаемых мореной, — 60 80 %.
По данным Т.Н. Кулаковской (1990), наблюдается самая тесная
связь между урожайностью сельскохозяйственных культур и свойствами почвенного поглощающего комплекса. Отмечается высокая
отзывчивость озимой ржи и ячменя на повышение суммы поглощенных оснований и степени насыщенности ими почвы. После известкования кислых почв увеличивается емкость поглощения и степень
насыщенности основаниями и на первое место по влиянию на урожай
уже становится обеспеченность почвы питательными элементами.
Кислотность почвы отрицательно влияет на рост и развитие многих сельскохозяйственных культур. Повышенная концентрация ионов
водорода и алюминия в дерново-подзолистых почвах оказывает как
прямое, так и косвенное действие на питание растений.
27
Прямое действие заключается в нарушении коллоидно-химических
свойств протоплазмы растительных клеток, изменении в неблагоприятную сторону концентрации органических кислот в клеточном соке,
нарушении белкового обмена и торможении синтеза белка, изменении
адсорбции и поглощения растениями ионов.
По силе воздействия на рост и развитие растений реакция почвы в
большинстве случаев выступает как главный фактор, ограничивающий
урожай.
На слабокислых и близким к нейтральным почвам доступность
фосфора для растений выше, чем на кислых, и дозы фосфорных удобрений могут быть снижены. Повышенная кислотность почвы отрицательно сказывается и на эффективности азотных удобрений. На почвах
с меньшей кислотностью снижается потребность в азотных удобрениях и возрастает в калийных. На известкованных почвах возрастает на
15 - 20% оплата урожаем минеральных удобрений и улучшается качество зерновых, сахарной свеклы и других сельскохозяйственных культур.
Агрофизические свойства почвы оказывают существенное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур и эффективность
удобрений. Уплотнение почвы происходит под влиянием естественных факторов — дождя, особенно при отсутствии растительного покрова и сил гравитации. Однако основной причиной уплотнения является механическое воздействие ходовой системы тракторов, комбайнов, почвообрабатывающих машин, средств для внесения в почву органических и минеральных удобрений и др.
Оптимальная плотность пахотного слоя суглинистых почв для зерновых культур составляет 1,1 - 1,3 г/см3, для картофеля — 1,0 - 1,2, а
супесчаных — 1,2 - 1,5 г/см3. Фактическая плотность значительно выше. В среднем в республике плотность пахотного слоя суглинистых
почв превышает оптимальную на 0,18 - 0,20 г/см3, а подпахотного —
на 0,35 - 0,50 г/см3. В зависимости от погодных условий увеличение
плотности пахотного слоя сверх оптимального на 0,15 г/см 3 уменьшает урожайность зерновых культур на 3,1 - 5,6, кормовой свеклы -- на
85 - 249 ц/га.
Снижение урожайности сельскохозяйственных культур при уплотнении почвы происходит в результате ухудшения ее водновоздушного режима, усиления процесса эрозии почвы и засоренности
посевов, отрицательного влияния на усвоение растениями азота, фосфора, калия и других элементов питания.
Применение тяжелых тракторов увеличивает и без того высокую
плотность, ухудшает водно-воздушный режим почвы. Максимальное
давление всех колесных тракторов на почву весной выше допустимого. Поэтому весенне-полевые работы рекомендуется проводить гусеничными тракторами, а мощные тракторы использовать летом и осе28
нью, когда влажность пахотного слоя не превышает 0,7 полевой влагоемкости.
Уменьшить плотность пахотного горизонта и увеличить влагоемкость можно применением повышенных доз органических удобрений
и обработкой почв. Основными причинами снижения урожайности
при уплотнении почвы является ухудшение условий для формирования мощной корневой системы. Уменьшения плотности пахотного
слоя можно добиться глубоким рыхлением (на 35 - 40 см). Глубокое
подпахотное рыхление на автоморфных почвах должно проводиться
весной, на временно избыточно увлажненных — как весной, так и осенью.
Эффективность удобрений снижается на эродированных почвах. В Беларуси проявляется водная и ветровая эрозия. В северной
зоне Беларуси с преобладанием мелкохолмистого рельефа проявляется
поверхностная водная эрозия на моренных суглинках в виде плоскостного смыва; в центральной зоне с более длинными склонами и большими водосборами, сложенными пылеватыми суглинками и супесями,
помимо плоскостного смыва имеет место и линейный смыв (овражная
эрозия); в южной зоне с выровненным рельефом преобладает ветровая
эрозия органогенных (торфяных) и минеральных (в основном песчаных) почв.
Наибольшее развитие водная эрозия имеет место на плодородных
дерново-подзолистых почвах, развивающихся на лессах и лессовидных отложениях.
Между степенью смытости и количеством гумуса в эродированных
почвах наблюдается отчетливая зависимость: чем больше смыты почвы, тем меньше в них содержится гумуса. Если среднее содержание
гумуса в пахотном слое дерново-подзолистых почв 2%, то у среднесмытых почв оно уменьшается до 1,3 %, у сильносмытых — до 0,8 %.
Групповой состав гумуса эродированных почв по сравнению с неэродированными менее благоприятен. В гумусе пахотного слоя эродированных почв, подобно как в подпахотных горизонтах неэродированных, содержание группы гуминовых кислот уменьшается, а фульвокислот возрастает. Отношение Сгк : Сфк пахотного горизонта смытых
почв уже, чем пахотного горизонта нормального (несмытого) профиля. Следовательно, усиление степени смытости приводит не только к
дальнейшему уменьшению содержания запасов гумуса, но и к снижению качества последнего.
В результате водной эрозии с 1 га пашни смывается примерно 180 200 кг/га гумуса, что равноценно 4 т подстилочного навоза. При этом
смываются вносимые в почву удобрения и другие химические препараты. Кроме того, на слабосмытых почвах по сравнению с неэродированными запасы гумуса и влаги снижаются на 19 и 13 % на среднесмытых — на 39 и 20 и сильносмытых — на 57%. По данным
29
НИГПИПА, урожайность сельскохозяйственных культур на слабосмытых почвах снижается на 10 - 30 %, среднесмых — на 30 - 50 и сильносмытых — на 50 - 70%.
Повысить плодородие эродированных почв можно путем применения комплекса противоэрозионных мероприятий, включающих соответствующую организацию территории, введение почвозащитных
севооборотов, залужение сильноэродированных почв, осуществление
лесомелиоративных мероприятий. Однако восстановление утраченного плодородия эродированных почв является трудной задачей и требует длительного времени.
Для восстановления плодородия эродированных почв большое значение имеет применение органических и минеральных удобрений. В
эродированных почвах азот находится в значительно большем дефиците, чем в неэродированных. Поэтому на слабоэродированных почвах
дозы азотных удобрений следует увеличить на 20 - 30%, на средне- и
сильноэродированных — на 30 - 60%. Дозы фосфорных и калийных
удобрений устанавливают в соответствии с содержанием их подвижных форм в почве и на слабосмытых почвах увеличивают на 10 - 30%,
среднесмытых — на 30 - 50 и сильносмытых — на 50 - 70%.
Эффективность средств химизации земледелия в значительной степени определяется почвенно-климатическими условиями возделывания сельскохозяйственных культур. Их учет является важнейшим
условием разработки экологически обоснованных систем удобрений в
севооборотах различной специализации. В последние 15 лет продуктивность пашни в Беларуси составляла 30 - 42 ц/га к.ед., что значительно ниже чем позволяет биоклиматический потенциал и достигнутый уровень плодородия почв. Осуществление комплекса агрохимических мероприятий, рациональное применение удобрений и других
средств химизации, высокий уровень агротехники будут способствовать значительному росту урожайности, улучшению его качества, увеличению товарности хозяйств.
2.4. Агрохимическая характеристика почв Беларуси и пути
повышения их плодородия
Сельскохозяйственные угодья в Республике Беларусь занимают 9,3
млн. га, в том числе 6,3 млн. га пашни, 1,3 – сенокосов и 1,7 млн. га
пастбищ. Качественное состояние земель во многом определяется почвенным покровом, характеризующимся чрезвычайным разнообразием,
обусловленным типовыми различиями, гранулометрическим составом
почвообразующих и подстилающих пород, степенью увлажнения.
В структуре пахотных земель преобладают дерново-подзолистые
(51,7%) и дерново-подзолистые заболоченные (36,5%) почвы. Дерновые и дерново-карбонатные почвы занимают 5,5%, торфяно-болотные
30
– 5,3%, пойменные дерновые – 0,5% пашни. Другие типы почв на пахотных угодьях республики занимают менее 0,5% - антропогенно преобразованные – 0,4%, дерновые и дерново-карбонатные – 0,1%.
Уровень плодородия дерново-подзолистых почв обусловливается
гранулометрическим составом, водным режимом и агрохимическими
свойствами. Глинистые и суглинистые почвы на пашне занимают
25,7%, супесчаные – 48,5, песчаные – 20,1, торфяные – 5,3%. Супесчаные почвы характеризуются менее устойчивым водным режимом в
сравнении с суглинистыми, но при близком подстилании моренным
суглинком по своим свойствам приближаются к суглинистым почвам.
Песчаные почвы отличаются очень небольшой влагоемкостью и, как
правило, они более бедны элементами питания.
По данным крупномасштабного агрохимического обследования,
пахотные почвы республики характеризуются слабокислой реакцией
(рН в КС1 5,98). Кислые почвы с рН в КС1 менее 5,0 занимают 6,1%.
Средневзвешенное содержание подвижного фосфора составляет 188,
калия – 175, магния – 188 мг/кг, гумуса – 227%, меди – 2,09, бора –
0,68, цинка – 3,98 мг/кг почвы (табл. 2.3). Почвы, слабо обеспеченные
подвижным фосфором (с содержанием менее 150 мг/кг) занимают на
пашне 41,2%, слабо обеспеченные калием (с содержанием менее 140
мг/кг) – 40,8% от площади пашни. Пахотные почвы достаточно хорошо обеспечены магнием и гумусом. Количество бедных магнием почв
(менее 60 мг/кг) на пашне составляет только 2,6%, а слабо обеспеченных гумусом (менее 1,50%) – 11,0%.
По содержанию меди (35,4%) и цинка (50,4%) пашня относится к
первой группе обеспеченности, или к бедным почвам. По содержанию
бора пахотные почвы являются хорошо обеспеченными.
Наибольшее влияние на эффективность удобрений оказывает комплекс определяемых в республике агрохимических свойств почвы:
степень кислотности (рН в КС1), содержание гумуса, подвижных форм
фосфора и калия. Для количественной оценки агрохимических показателей плодородия почвы используется индекс окультуренности, который по отдельным хозяйствам и полям может изменяться от 0,2 до 1,0.
По данным полевых опытов, проведенных в НИГПИПА, повышение индекса окультуренности почв с 0,3 до 0,9 сопровождается увеличением урожая зерновых культур с 21 - 24 до 37 - 41 ц/га, картофеля —
с 214 до 307 ц/га, продуктивность пашни в кормовых единицах повышается соответственно с 32,8 до 53,7 ц/га. Одновременно по мере повышения индекса окультуренности почв снижаются затраты минеральных удобрений на формирование урожая.
Агрохимические свойства почв улучшенных сенокосов и пастбищ
несколько отличаются от пахотных угодий. Средневзвешенное содержание фосфора и калия в них значительно ниже, чем в пахотных почвах и составляет соответственно 116 и 113 мг/кг. 73,6% почв сенокосов
31
Т а б л и ц а 2.3. Агрохимическая характеристика почв Республики Беларусь
(1998 г.) . Степень кислотности, рН в КС1
Площадь,
тыс. га
4520,8
1836,4
Площадь,
тыс. га
4520,8
1836,4
Площадь,
тыс. га
4520,8
1836,4
Площадь,
тыс. га
< 5,0
Площади почв по группам кислотности, %
5,1-5,5
5,6-6,0
6,1-6,5
6,6-7,0
>7,0
Пашня
27,6
35,8
14,0
3,4
Сенокосы и пастбища
7,6
14,8
22,7
28,7
14,0
7,2
Содержание подвижного фосфора
Площади почв (%) по группам обеспеченности, мг/кг
< 60
61101151251>400
100
150
250
400
6,1
13,1
Пашня
20,6
34,3
19,8
4,7
Сенокосы и пастбища
29,8
23,8
20,0
16,2
7,2
3,0
Содержание подвижного калия
Площади почв (%) по группам обеспеченности, мг/кг
< 80
81-140
141201301>400
200
300
400
7,0
13,6
Пашня
26,2
23,0
7,2
2,8
Сенокосы и пастбища
36,9
33,8
15,8
9,6
2,5
1,4
Содержание обменного магния
Площади почв (%) по группам обеспеченности, мг/кг
< 60
61101151251>400
100
150
250
400
12,9
27,9
4209,9
2,6
7,0
1727,2
3,1
4,5
27,6
Пашня
52,1
Сенокосы и пастбища
15,5
46,4
32
Средневзвешенная
величина
рН в КС1
5,98
5,85
Средневзвешенное
содержание,
мг/кг
188
116
Средневзвешенное
содержание,
мг/кг
175
113
Средневзвешенное
содержание,
мг/кг
7,0
3,7
188
П р о д о л ж е н и е т а б л . 2.3
20,0
10,5
215
Площадь,
тыс. га
Содержание гумуса
Площади почв (%) по группам содержания, %
< 1,00
1,011,512,012,51>3,00
1,50
2,00
2,50
3,00
4312,6
0,9
1275,3
0,4
Площадь
тыс. га
%
4355,8
100,0
1767,9
100,0
Площадь
тыс. га
%
4303,4
100
1753,8
100
Площадь
тыс. га
%
4302,9
100
1742,9
100
Пашня
27,2
26,3
16,1
19,4
Сенокосы и пастбища
3,2
11,3
16,3
14,7
54.1
Содержание меди
Площади почв по группам обеспеченности, мг/кг
< 1,50
1,51-3,00
3,01-5,00
>5,0
10,1
Пашня
51,3
10,5
2,8
Сенокосы и пастбища
33,5
42,6
15,8
8,1
Содержание бора
В том числе по группам обеспеченности, мг/кг
< 0,30
0,310,71>1,00
0,70,511,00
35,4
Пашня
62,5
27,4
7,1
Сенокосы и пастбища
5,8
46,0
27,4
20,8
Содержание цинка
В том числе по группам обеспеченности, мг/кг
< 3,00
3,01-5,00
5,01-10,0
>10,00
3,0
Пашня
31,4
13,2
Сенокосы и пастбища
40,1
31,0
21,7
50,4
Средневзвешенное
содержание,
%
2,27
2,74
Средневзвешенное
содержание,
мг/кг
2,09
2,47
Средневзвешенное
содержание,
мг/кг
0,68
0,82
Средневзвешенное
содержание,
мг/кг
5,0
3,98
7,2
4,65
и пастбищ относится к слабо обеспеченным фосфором и 70,7% - калием. По другим показателям – содержанию магния, гумуса, микроэлементов – почвы лугопастбищных угодий обеспечены несколько лучше,
чем пахотные земли.
33
В системе мероприятий, способствующих повышению плодородия
почв и производительной способности, наиболее важными являются
применение органических и минеральных удобрений, известкование
кислых почв.
Минимальная потребность в органических удобрениях определяется количеством, необходимым для восполнения потерь органического
вещества почвы в результате минерализации при возделывании сельскохозяйственных культур. Скорость минерализации гумуса в почвах
зависит от структуры севооборотов, уровня получаемых урожаев, способов обработки почвы, количества применяемых минеральных удобрений.
Для получения продуктивности 40 - 60 ц/га к. ед. с гектара пашни,
20 - 30 ц/га к. ед. с гектара лугопастбищных угодий и поддержания
бездефицитного баланса гумуса в целом по республике необходимо
обеспечить заготовку и внесение органических удобрений на уровне
50 млн. т, или 9 - 10 т/га на 1 га пашни. Возможный выход органических удобрений с учетом имеющегося поголовья скота в 2000 г. составляет 47,6 млн. т, к 2005 г. он может достигнуть 52,8 млн. т. Основными компонентами для утилизации экскрементов животных и приготовления высококачественных органических удобрений являются торф
и солома. Оптимальным соотношением между экскрементами и торфом следует считать 1:0,3. При этом соотношении обеспечивается
наиболее рациональное расходование торфа и полная утилизация экскрементов. Если в 1990 г. в хозяйствах республики использовалось 10
млн. т торфа, то в 1998 - 1999 гг. – только около 2000 тыс. тонн, что
недостаточно для приготовления высококачественных органических
удобрений. Потребность в торфе в целом по республике определена на
2001 - 2005 гг. в пределах 2,8 - 3,6 млн. тонн.
Важным источником пополнения органических удобрений и повышения их качества является солома. При урожайности озимой ржи
28 - 30 ц/га можно ежегодно использовать 2,0 - 2,5 млн. тонн соломы
на подстилку скоту или приготовления компостов. При использовании
соломы для приготовления компостов (5 - 10% от веса экскрементов)
создаются высокие температуры в буртах (более 40 0С), губительно
действующие на семена сорняков и патогенную микрофлору.
С целью более рационального использования соломы необходимо в
каждом хозяйстве иметь план расхода, предусматривающий использование ее на корм животным, укрытие буртов, подстилку скоту и другие хозяйственные цели.
В структуре органических удобрений около 15% составляет жидкий навоз. В зонах крупных животноводческих комплексов за счет
жидкого навоза можно обеспечивать потребность в азоте от 50% (яровые зерновые) до 75% (картофель, кукуруза, сахарная и кормовая
свекла).
34
Доступной энергосберегающей технологией является раздельное
внесение соломы и жидкого навоза. При уборке зерновых солома измельчается, затем вносится жидкий навоз. По своему влиянию на урожай солома, внесенная раздельно с жидким навозом, равноценна соломистому навозу.
Для животноводческих ферм при бесподстилочном содержании
скота необходимо организовать систему контроля за расходом воды
при смыве экскрементов, которые рекомендуется разбавлять в 3-4 раза. На практике их разбавляют более чем в 5 - 10 раз, что многократно
увеличивает затраты на их транспортировку и внесение.
Для увеличения объемов производства органических удобрений
может быть использован лигнин – отход Речицкого и Бобруйского
гидролизных заводов – в количестве 200 - 240 тыс. тонн ежегодно. Для
этого Белорусским НИИ почвоведения и агрохимии разработана технология приготовления лигнино-навозных компостов, которые по качеству не уступают соломистому навозу.
Необходимо более полно и рационально использовать имеющиеся
постоянно возобновляемые источники органического вещества – корневые и пожнивные остатки посевов многолетних трав, пожнивных и
поукосных культур. В структуре пашни пожнивные и поукосные культуры должны занимать не менее 8 - 10%. По данным научных исследований, один гектар промежуточных культур позволяет увеличить
выход органического вещества на 4 -5 т.
Внесение органических удобрений следует планировать под культуры с наиболее высокой окупаемостью – картофель, кукурузу, корнеплоды, озимые зерновые, при перезалужении сенокосов и пастбищ.
Лучшим сроком внесения органических удобрений является летнеосенний период. Это позволяет провести весенне-полевые работы в
лучшие агротехнические сроки, избежать переуплотнения почв. В оптимальном варианте необходимо 50-60% от всего объема заготавливаемых органических удобрений вносить в летне-осенний период.
Система применения минеральных удобрений должна основываться на принципах полного или частичного возмещения выноса фосфора
и калия с урожаем на почвах, хорошо обеспеченных этими элементами
(200 мг/кг и более), и повышенного возмещения выноса (120 - 150%)
на почвах с пониженным содержанием фосфора и калия (менее 200
мг/кг). Азотные удобрения должны применяться в расчетных дозах на
планируемый урожай.
Основной задачей в области использования минеральных удобрений должно быть повышение эффективности их использования. В
этом отношении наиболее важными факторами, способствующими
повышению окупаемости удобрений, являются оптимизация их ассортимента, качество внесения, использование биологического азота,
35
комплексное применение с микроэлементами и средствами химической защиты.
В структуре производимых в Республике Беларусь минеральных
удобрений в перспективе необходимо существенно увеличить долю
комплексных удобрений (с 9% в 1999 г. до 40% и в 2005 г.).
Внесение твердых форм минеральных удобрений с высокой степенью равномерности обеспечивается машинами РШУ-12 и СУ-12, жидких форм азотных удобрений – опрыскивателями ОПШ-15 и ОП-2000.
Неэффективным является использование на внесении азотных удобрений центробежных машин 1 РМГ-4, МВУ-0,5 и других, так как прибавка урожая зерна от неравномерности распределения их по полю
снижается на 2,5 - 5,0 ц/га. Существенное снижение непроизводительных потерь азота обеспечивают новые формы азотных удобрений
(карбамид и сульфат аммония) с защитными покрытиями и добавками
ростактивирующих веществ. Опытно-промышленное производство
этих удобрений освоено на Гродненском ПО «Азот».
С целью повышения использования биологического азота в земледелии целесообразно шире применять бактериальные удобрения, а
также увеличить долю бобовых компонентов в составе травостоев сенокосов и пастбищ.
В результате интенсивного известкования за предшествующий период количество сильно- и среднекислых почв с рН в КСL менее 5,0 на
пашне сократилось с 66,8% (1970 г.) до 6,1% (2000 г.), что явилось
важным позитивным изменением в плодородии почв республики.
Главной задачей в настоящее время является поддержка достигнутого состояния почвенной кислотности. Для этого требуется ежегодное известкование на площади 517 тыс. га при потребности в доломитовой муке 2500 тыс. тонн.
2.5. Оптимальные параметры агрохимических свойств почв
Беларуси
Агрохимические свойства почвы в значительной мере определяют
состояние их окультуренности. В качестве показателей окультуренности почв используются величина кислотности (рН), содержание фосфора, калия, гумуса, серы и микроэлементов – бора, меди и цинка. Эти
показатели контролируются Агрохимической службой республики с
периодичностью один раз в 4 года.
Т а б л и ц а 2.4. Оптимальные параметры агрохимических свойств почв
Беларуси
Показатели
Дерново-подзолистые
36
Торфяно-
Мине-
Содержание гумуса,
%
Кислотность почвы,
рН в КС1
Гидролитическая кислотность, мэкв/100 г
почвы
Содержание подвижного фосфора, мг/кг
Содержание подвижного калия, мг/кг
Содержание серы (1М
КС1), мг/кг
Содержание бора
(Н2О)
Содержание меди (1М
НС1), мг/кг
Содержание цинка
(1М НС1), мг/кг
Содержание молибдена
Суглинистые
Супесчаные
Песчаные
болотные
2,5-3,0
2,8
6,4-6,7
6,5
1,0-2,6
2,0-2,5
2,3
6,0-6,2
6,1
1,0-2,0
1,8-2,2
2,0
5,6-5,8
5,7
0,8-1,5
5,0-5,3
5,1
-
ральные
почвы
сенокосов и
пастбищ
3,5-4,0
3,8
6,0-6,5
6,2
-
260-300
280
220-250
240
12-20
210-250
230
200-240
220
12-20
160-200
180
140-200
170
10-15
600-1000
800
600-800
700
-
120-200
160
150-200
180
-
0,5-0,7
0,5-0,7
0,4-0,5
-
-
2,0-3,0
2,0-3,0
1,5-2,0
-
-
3,0-5,0
3,0-5,0
2,0-3,0
-
-
0,1-0,2
0,1-0,2
0,1-0,2
-
-
Применение минеральных и органических удобрений под сельскохозяйственные культуры в дозах, рассчитанных на положительный
баланс элементов питания, а также известкование кислых почв позволяют улучшать состояние агрохимических свойств. Однако с повышением запасов в почвах подвижных форм фосфора и калия эффективность удобрений, или окупаемость их прибавкой урожая, снижается.
Это имеет существенное значение при агрохимическом окультуривании почв, так как применение минеральных и органических удобрений
должно быть рентабельным.
На основании обобщения результатов полевых опытов с удобрениями в республике разработаны оптимальные параметры основных агрохимических свойств почв (табл. 2.4, И. М. Богдевич, 1995). Для пахотных дерново-подзолистых почв оптимальное содержание гумуса
составляет от 1,8-2,2% (песчаные) до 2,5-3,0% (суглинистые), подвижного фосфора – соответственно от 160-200 до 260-300, калия – от
140-200 до 220-250, серы – от 10-15 до 12-20 мг/кг. Оптимальные параметры показателя кислотности почв (рН в КС1) изменяются в интевале от 5,6-5,8 (песчаные почвы) до 6,4-6,7 (суглинистые).
Оптимальный диапазон содержания микроэлементов составляет:
бора 0,4 - 0,7, меди – 1,5-3,0, цинка – 2,0-5,0, молибдена – 0,1-0,2 мг/кг
почвы.
37
Оптимальные параметры агрохимических свойств почв представляют в настоящее время теоретическую основу для экономически
обоснованного регулирования плодородия почв.
В сельскохозяйственной практике при разработке системы применения удобрения в севооборотах должны предусматриваться: расширенный возврат органического вещества и макроэлементов (N, Р 2О5,
К2О) на полях, где их содержание ниже оптимального уровня; компенсация выноса питательных веществ на почвах с оптимальными агрохимическими показателями и ограничения применения удобрений на
почвах с избыточным содержанием элементов питания. Согласно принятым в Республике Беларусь градациям, избыточным для пахотных
дерново-подзолистых почв считается содержание фосфора и калия
более 400, меди – более 5,0, цинка – более 10,0, бора – более 1,0 мг/кг.
Следует отметить, что в нашей стране экологические ограничения
на применение удобрений не имеют законодательной силы и носят
рекомендательный характер.
Повышение запасов элементов питания в почвах посредством внесения удобрений необходимо проводить постоянно, избегая больших
разовых доз, окупаемость прибавкой урожая которых в этом случае
может быть в 2-3 раза ниже, чем дифференцированных доз, рассчитанных на планируемый уровень урожайности сельскохозяйственных
культур. При этом следует учитывать биологические особенности возделываемых культур и нормативы окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая. В связи с этим разработанные оптимальные
параметры основных агрохимических показателей (рН, содержание
подвижных форм фосфора и калия) дифференцированы для наиболее
распространенных в республике севооборотов (табл. 2.5).
Учет биологических особенностей культур имеет большое значение при известковании кислых почв. Максимальная продуктивность
культур-кальциефобов (лен, картофель, люпин и др.) обеспечивается в
интервале кислотности по рН в КС1 5,6 - 6,0, культур-кальциефилов
(сахарная свекла, озимая пшеница, клевер) – при рН в КС1 6,6 - 6,8. В
севооборотах с преобладанием культур, требовательных к условиям
минерального питания (сахарная и кормовая свекла, кукуруза и др.),
для получения высоких урожаев требуются большие запасы фосфора и
калия в почвах, чем в севооборотах с преобладанием зерновых культур
и трав.
Роль микроэлементов в почве определяется их влиянием на сбалансированность минерального питания в целом и формирование качественной продукции.
Т а б л и ц а 2.5. Оптимальные параметры агрохимических свойств почв
для различных севооборотов
38
Показатели
РН в КС1 для севооборотов:
со льном, картофелем, люпином, рожью, овсом
зерно-травяно-пропашных
с кукурузой и корнеплодами
зерно-травяносвекловичных, прифермских, овощекормовых
Содержание подвижного фосфора, мг/кг почвы, для севооборотов:
с преобладанием зерновых, трав, льна
с корнеплодами, кукурузой, овощами, прифермерских
Содержание подвижного калия,
мг/кг почвы, для севооборотов:
с преобладанием зерновых, трав, льна
с корнеплодами, кукурузой, овощами
Дерново-подзолистые почвы
Суглиистые
Супесчаные
Песчаные
5,5-6,0
5,5-5,8
5,3-5,5
6,1-6,5
5,6-6,0
5,5-5,8
6,5-6,7
5,8-6,2
5,5-5,8
200-300
150-250
100-150
250-350
200-300
150-200
200-300
170-230
100-150
250-350
200-250
140-200
3. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ
Растения строят свой организм из определенных химических элементов, находящихся в окружающей среде. Ткани растений состоят из
воды и сухого вещества, соотношение которых у различных растений
колеблется в широких пределах. Большинство сельскохозяйственных
культур содержит в вегетативных органах 85 - 95% воды и 5 - 15 %
сухих веществ. В созревших семенах на сухое вещество уже приходится 85 - 88 %, воду – 12 - 15 %.
В зерне зерновых и зернобобовых культур воды содержится 12 15%, семенах масличных культур — 7 - 10, клубнях картофеля, корнеплодах сахарной свеклы — 75 - 80, корнеплодах столовой свеклы и
моркови — 85 - 90%, в зеленой массе злаковых, бобовых трав — 75 85, в плодах томатов и огурцов — 92 - 96%.
В составе сухого вещества растений 90 - 95% приходится на органические соединения и 5 - 10 % на минеральные соли. Органические
вещества представлены в растениях белками, жирами, крахмалом, сахарами, клетчаткой, пектиновыми веществами и другими соединениями (табл. 3.1). Качество растениеводческой продукции определяется
содержанием органических и минеральных соединений.
Т а б л и ц а 3.1. Средний химический состав урожая сельскохозяйственных
культур, % ( по Б. П. Плешкову)
39
Культура
Вода
Белки
Пшеница (зерно)
Рожь (зерно)
Ячмень (зерно)
Овес (зерно)
Кукуруза (зерно)
Гречиха (зерно)
Горох (зерно)
Фасоль (зерно)
Соя (зерно)
Подсолнечник
(ядра)
Лен (семена)
Картофель (клубни)
Сахарная
свекла
(корнеплоды)
Кормовая свекла
(корнеплоды)
Морковь (корнеплоды)
Лук репчатый
12
14
13
13
15
13
13
13
11
14
12
9
11
9
9
20
18
29
16
13
10
12
10
11
23
20
34
2,0
2,0
2,2
4,2
4,7
2,8
1,5
1,2
16
Крахмал
и др. углеводы
(кроме
клетчатки)
65
68
65
55
66
62
53
58
27
8
8
22
23
25
26
50
35
78
1,3
2,0
75
1,0
87
86
85
Клевер
(зеленая масса)
Ежа сборная (зеленая масса)
Сырой
протеин
Клетчатка
Зола
2,5
2,3
5,5
10,0
2,0
8,8
5,4
4,0
7,0
1,8
1,6
3,0
3,5
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
7
16
5,0
8,0
3,5
4,9
0,1
17
0,8
1,0
1,6
0,2
19
1,4
0,8
0,8
1,5
0,1
9
0,9
0,9
0,7
1,3
0,2
9
1,1
0,9
2,5
3,0
0,1
8
0,8
0,7
75
3,0
3,6
0,8
10
6,0
3,0
70
3,1
3,0
1,2
10
10,5
2,9
Жиры
Вид и характер использования продукции определяют ценность отдельных органических соединений в ее составе. В зерновых культурах
основные вещества, определяющие их качество, — белки и крахмал.
Более высоким содержанием белка у зерновых культур отличается
пшеница, а крахмала – пивоваренный ячмень. Накопление белка в
зерне ячменя, используемого для пивоваренного производства,
должно быть регламентировано (11 - 11,5 %), поскольку его повышенное содержание ухудшает качество сырья. Качество клубней картофеля оценивается по содержанию крахмала, сахарной свеклы — сахара. Лен возделывают для получения волокна, состоящего из клетчатки, масличные культуры (рапс, подсолнечник и др.) - масла. Качество продукции зависит также от содержания витаминов, алкалоидов,
органических кислот и пектиновых веществ, эфирных и горчичных
масел.
Накопление отдельных групп органических соединений может изменяться в зависимости от условий выращивания сельскохозяйствен40
ных культур, видовых и сортовых особенностей растений, применения
удобрений. Создавая соответствующие условия питания с помощью
удобрений, можно повысить урожайность и улучшить качество наиболее ценной части урожая. Усиление азотного питания позволяет увеличить содержание белка в растениях, а повышение фосфорнокалийного питания обеспечивает большее накопление углеводов крахмала в клубнях картофеля, сахара – в корнеплодах сахарной
свеклы.
В растениях обнаружено более 70 элементов. В среднем сухое вещество растений содержит 45% углерода, 42 % кислорода, 6,5 % водорода, на азот и зольные элементы приходится 6,5%.
При сжигании растительного материала органогенные элементы
улетучиваются в виде газообразных соединений и паров воды, а в золе
остаются преимущественно многочисленные зольные элементы, на
которые приходится в среднем около 5% массы сухого вещества.
Азот и такие зольные элементы, как фосфор, калий, сера, кальций,
магний, натрий, хлор и железо содержатся в растениях в относительно
больших количествах (от нескольких процентов до сотых долей процента сухого вещества) и называются макроэлементами.
Содержание других необходимых для растений элементов — бора,
меди, цинка, марганца, молибдена, ванадия и кобальта в растениях
составляет от тысячных до стотысячных долей процента, и они относятся к микроэлементам.
В настоящее время 20 элементов (N, P, K, C,H, Ca, Mg, O, S, Mo,
Zn, Cu, B, Mn, Co, Cl, J, Na, V, Fe) относятся к необходимым, так как
растения без них не могут полностью закончить цикл развития. Они
не могут быть заменены другими элементами.
К условно необходимым относятся 12 элементов (Li, Ag, Sr, Cd, Al,
Si, Ti, Pb, Cz, Se, F, Ni). В ряде опытов получены данные, что эти элементы оказывали положительное влияние на рост и развитие растений.
Потребление растениями элементов минерального питания является сложным физиологическим процессом, зависящим от биологических особенностей самого растения и условий окружающей среды.
Различные направления в синтезе органических соединений в известной мере обусловливают избирательную способность растений. Из
одной и той же почвы разные культуры потребляют не только неодинаковые количества химических элементов, но и в различном их соотношении между собой ( табл. 3.2).
Т а б л и ц а 3.2. Содержание питательных элементов в сельскохозяйственных
культурах, % на сухое вещество
Культура
Озимая рожь:
N
P2O5
41
K2О
CaO
MgO
зерно
солома
Озимая пшеница:
зерно
солома
Овес:
зерно
солома
Ячмень:
зерно
солома
Гречиха:
зерно
солома
Горох:
зерно
солома
Люпин кормовой:
зерно
Клевер красный:
сено
Лен:
семена
солома
Картофель:
клубни
ботва
Сахарная свекла:
корнеплоды
ботва
1,5-1,7
0,4-0,6
0,6-0,85
0,2-0,25
0,5-0,65
1,05-1,4
0,05-0,06
0,24-0,40
0,13-0,19
0,06-0,07
2,0-2,5
0,4-0,6
0,7-0,9
0,2-0,25
0,5-0,6
1,0-1,3
0,05-0,08
0,25-0,30
0,15-0,19
0,08-0,11
1,9-2,2
0,4-0,6
0,5-0,6
0,2-0,3
0,45-0,55
1,68-1,85
0,1-0,15
0,3-0,4
0,15-0,19
0,08-0,12
1,5-2,0
0,35-0,5
0,6-0,8
0,15-0,25
0,5-0,6
1,21-1,92
0,06-0,08
0,2-0,26
0,13-0,18
0,1-0,16
1,7-1,9
0,7-0,9
0,6-0,65
0,6-0,7
0,5-0,6
2,3-2,5
0,05-0,07
0,09-0,1
0,14-0,15
0,15-0,17
3,5-4,5
1,2-1,5
0,9-1,1
0,3-0,4
1,0-1,2
0,5-0,6
0,08-0,1
1,6-1,8
0,12-0,14
0,25-0,35
6,5-7,5
1,34-1,75
1,32-1,5
0,3-0,4
0,38-0,6
2,0-2,5
0,6-0,7
2,1-4,0
2,68-3,24
0,3-0,46
4,0-4,4
0,3-0,4
1,8-1,9
0,3-0,4
0,9-1,2
1,0-1,3
0,24-0,37
0,5-0,6
0,56-0,61
0,25-0,26
1,0-1,3
1,8-2,2
0,4-0,6
0,3-0,5
2,3-2,9
3,7-5,1
0,05-0,06
2,2-2,7
0,13-0,15
1,3-1,6
0,5-0,6
1,7-2,4
0,2-0,3
0,6-0,8
0,6-1,3
2,4-5,6
0,12-0,25
0,8-1,5
0,15-0,4
0,85-1,55
Семена богаты азотом, а корнеплоды и клубни содержат больше
калия. В зерне зерновых культур по сравнению с соломой больше содержится фосфора и магния. В соломе же больше накапливается калия
и кальция. На накопление элементов минерального питания в растениях влияют концентрация питательных элементов в почве, их подвижность в связи с обеспеченностью влагой, степень кислотности, от которой зависит как растворимость отдельных элементов, так и процесс
поглощения растительной клеткой катионов и анионов, наличие в почве воздуха.
Вынос питательных элементов из почвы возрастает с увеличением
урожайности. В то же время при большем уровне урожайности затраты питательных элементов на формирование единицы продукции
обычно снижаются.
Т а б л и ц а 3.3. Вынос питательных элементов с 1 ц основной продукции и соответствующим количеством побочной (минеральные почвы), кг
Культура
Пшеница озимая (зерно)
Рожь озимая ( зерно)
N
2,82
2,80
Р2О5
1,08
1,21
42
К2О
1,92
2,33
СаО
0,47
0,41
MgО
0,31
0,31
S
0,50
0,60
Тритикале озимая (зерно)
Ячмень яровой (зерно)
Пшеница яровая (зерно)
Овес (зерно)
Тритикале яровая (зерно)
Гречиха (зерно)
Кукуруза (зерно)
Люпин (зерно)
Горох (зерно)
Лен-долгунец (волокно)
Картофель
столовый
(клубни)
Свекла сахарная (корнеплоды)
Свекла кормовая (корнеплоды)
Свекла столовая (корнеплоды)
Морковь столовая (корнеплоды)
Капуста
белокочанная
(кочаны)
Люпин (зеленая масса)
Кукуруза (зеленая масса)
Однолетние
бобовозлаковые травы (зеленая
масса)
Рапс яровой (зеленая
масса)
Рапс яровой (семена)
Рапс озимый (семена)
Многолетние
бобовые
травы (сено)
Многолетние
бобовозалаковые травы (сено)
Пастбища (зеленая масса)
2,60
2,91
3,04
2,59
2,60
3,75
2,95
8,43
5,89
5,81
1,15
1,19
1,16
1,24
1,15
1,98
1,15
1,99
1,40
2,29
2,10
2,74
2,47
2,86
2,10
4,82
3,29
4,40
2,90
7,30
0,42
0,48
0,32
0,42
0,48
0,81
0,50
1,88
2,40
2,30
0,32
0,30
0,24
0,33
0,30
4,34
0,31
0,85
0,48
0,78
0,86
0,80
0,60
1,20
0,76
0,80
0,61
1,42
1,05
1,60
0,54
0,16
1,07
0,51
0,17
0,08
0,40
0,16
0,65
0,16
0,12
0,16
0,35
0,11
0,78
0,19
0,08
0,10
0,50
0,16
0,74
0,19
0,09
0,11
0,34
0,11
0,45
0,18
0,09
0,1
0,40
0,54
0,33
0,10
0,17
0,12
0,43
0,39
0,42
0,19
0,25
0,06
0,10
0,08
0,05
1,12
0,03
0,05
0,45
0,13
0,45
0,09
0,06
0,05
0,50
5,5
5,8
0,10
3,0
2,9
0,49
3,0
2,6
0,30
0,49
0,51
0,12
0,19
0,20
0,08
0,30
0,35
2,34
0,51
2,72
1,44
0,70
0,23
1,73
0,54
2,57
1,30
0,48
0,21
0,43
0,06
0,62
0,20
0,1
0,05
Общая потребность сельскохозяйственных культур в элементах
минерального питания характеризуется размерами биологического
выноса — количеством питательных элементов во всей формирующейся биомассе растений, т. е. в надземных органах и корнях. В практических целях чаще всего потребность растений в питательных элементах характеризуется хозяйственным выносом, т. е. количеством
питательных элементов, отчуждаемых из почвы с убираемым урожаем.
При этом не учитывают ту часть питательных элементов, которая возвращается в почву, находясь в послеуборочных остатках и корнях. Хозяйственный вынос ниже биологического. В табл. 3.3 приведены
обобщенные данные по хозяйственному выносу элементов питания
43
основными сельскохозяйственными культурами на минеральных почвах, из которой видно, что большинство сельскохозяйственных культур больше выносит азота, меньше калия и еще меньше фосфора. Среди зерновых культур больше азота выносит яровая и озимая пшеница.
Гречиха наряду с высоким выносом азота потребляет значительно
больше калия, чем зерновые колосовые культуры. Больше калия, чем
азота, потребляют также картофель, сахарная и кормовая свекла.
На торфяно-болотных почвах вынос питательных элементов на
единицу продукции больше, чем на минеральных почвах (табл. 3.4).
Т а б л и ц а 3.4. Средний вынос питательных элементов на торфяно-болотных
почвах на 1 ц основной продукции с учетом побочной, кг
Культура
Озимые зерновые (зерно)
Яровые зерновые (зерно)
Картофель (клубни)
Кукуруза (зеленая масса)
Злаковые травы ( сухое вещество)
Бобово-злаковые многолетние травы
(сух. вещ.)
Пелюшково-вико-овсяные смеси
( сухое вещество)
N
3,0 - 3,5
2,5 - 3,5
0,46 - 0,52
0,34 - 0,38
2,5 - 3,0
Р2О5
0,8 - 1,2
0,9 - 1,3
0,16 - 0,20
0,14 - 0,18
0,7 - 0,8
К 2О
2,8 - 3,2
2,9 - 3,1
0,76 - 0,80
0,43 - 0,47
2,8 - 3,2
3,0 - 3,2
0,6 - 0,9
2,8 - 3,2
3,3 - 3,7
1,4 - 1,5
3,5 - 4,0
Растения потребляют элементы питания в определенных соотношениях. Если за единицу принять удельный вынос фосфора, то для
зерновых соотношение между N : Р2О5 : К2О : СаО : Mg составляет
примерно 2,4 : 1,0 : 2,0 : 0,3 : 0,2.
Относительное содержание элементов минерального питания в основной и побочной продукции различных сельскохозяйственных культур определяется прежде всего их видовыми особенностями, но зависит также от сорта и условий выращивания. Содержание азота, фосфора значительно выше в хозяйственно ценной части урожая - зерне,
корне- и клубнеплодах, чем в соломе и ботве. Калия же содержится
больше в соломе и ботве, чем в товарной части урожая.
Картофель, сахарная свекла, кормовые корнеплоды и силосные
культуры для создания высокого урожая потребляют гораздо больше
питательных элементов, чем зерновые культуры.
У картофеля и корнеплодов соотношение элементов питания резко
отличается от такового в зерновых культурах и составляет соответственно 4 : 1 : 5 : 1 : 0,6 и 3,2 : 1 : 4,6 : 1,3 : 1,5.
Самое продуктивное использование сельскохозяйственными культурами питательных элементов из почвы и удобрений обеспечивается
при наиболее благоприятных почвенно-климатических условиях, высоком уровне агротехники в сочетании с рациональным применением
удобрений.
44
Для растений характерен автотрофный тип питания, т. е. они сами
синтезируют органические вещества за счет минеральных соединений,
в то время как для животных и подавляющего большинства микроорганизмов харакОтерен гетеротрофный тип питания - использование
готовых органических веществ, ранее синтезированных другими организмами. Благодаря способности хлорофилла использовать солнечный
свет, растения играют особую роль на земле. Вся жизнь на нашей
планете обусловлена созидательной работой растений. Следует отметить, что доказана принципиальная возможность непосредственного
усвоения растениями таких органических соединений, как витамины,
антибиотики, ростовые вещества, аминокислоты. Однако усвоение
этих органических соединений незначительно и имеет ограниченное
значение в питании растений.
Питание растений - это процесс поглощения и усвоения питательных элементов из окружающей среды. Все необходимые для питания
элементы растения получают через листья и корни - из воздуха и почвы. В связи с этим различают воздушное и корневое питание растений.
Основным процессом, в результате которого создаются органические
вещества в растениях, является фотосинтез. При фотосинтезе солнечная энергия в зеленых частях растений, содержащих хлорофилл, превращается в химическую энергию, которая используется на синтез углеводов из диоксида углерода и воды:
свет (686 ГДж)
6 СО2 + 12Н2О +
С6Н12О6+ 6Н2О + 6О2
хлорофилл
При световой фазе процесса фотосинтеза происходит реакция разложения воды с выделением кислорода и образованием богатых энергией соединений (АТФ) и восстановленных продуктов. Эти соединения участвуют в следующей теневой фазе - в синтезе углеводов и других органических соединений из СО2.
Простые углеводы используются для синтеза сложных (сахарозы,
крахмала, органических кислот, а также белков, жиров, органических
кислот и т.д.).
При фотосинтезе растения усваивают диоксид углерода, поступивший через листья из атмосферы. Лишь небольшая часть СО2 (до 5 %
общего потребления) может поглощаться корнями растений. Через
листья растения могут усваивать серу в виде SO2 из атмосферы, а также азот и зольные элементы из водных растворов при некорневых подкормках. Однако в естественных условиях через листья осуществляется главным образом углеродное питание, а основным путем поступления в растения воды, азота, фосфора, калия и других элементов питания является корневое питание.
Корни являются не только органами поглощения минеральных
элементов и воды, но и органами обладающими синтетической спо45
собностью. В них синтезируются многие органические соединения:
белки, аминокислоты, амиды, алкалоиды, фитогормоны, в частности,
цитокинин и др.
В растениях наряду с образованием органических веществ происходит их распад в процессе дыхания. При дыхании происходит освобождение энергии:
С 6 Н12О6 + 6 О2 = 6 СО2+ 6Н2О + 686 Гдж.
Энергия, выделившаяся в процессе дыхания, используется на синтез более сложных органических веществ, на получение корнями питательных элементов и воды из почвы и передвижение их к листьям, а от
них - к растущим частям: точкам роста, цветкам, семенам, клубням и
т.д. Большое значение в синтезе органических веществ как источник
энергии имеет аденозинтрифосфорная кислота (АТФ).
В обычных условиях растения используют не более 2 - 3% солнечной энергии. Чтобы увеличить фотосинтетическую деятельность,
необходимо создать оптимальные условия для роста и развития растений. Этому способствуют увеличение листовой поверхности и удлинение периода ее жизнедеятельности, выведение более продуктивных
сортов, разработка новых технологий возделывания, оптимизация
условий питания растений.
Для рационального использования удобрений и получения
наибольшей отдачи от них необходимо знать закономерности и особенности минерального питания сельскохозяйственных культур.
Потребление питательных элементов растениями является сложным физиологическим процессом, зависящим от биологических особенностей самого растения и условий окружающей среды, в которых
развивается растительный организм.
Мощность корневой системы, ее строение и характер распределения в почве у различных сельскохозяйственных культур значительно
различаются. Различные участки корня неравноценно участвуют в поглощении питательных элементов. Опыты с применением меченых
атомов показали, что поглощение ионов происходит с наибольшей
скоростью в растущей зоне роста, так называемой, меристеме (длина
которой обычно не более 1,5 мм), и снижается по мере удаления от
кончика корня. В расчете же на клетку наибольшая скорость была отмечена в зоне корневых волосков, или всасывания (длина 1 - 2 см), и
хотя зона роста (меристема) способна к интенсивному поглощению
ионов и солей, они используются почти полностью для собственных
потребностей делящихся клеток. Зрелые участки корня также поглощают и переносят к побегам значительные количества питательных
элементов.
Потребление растениями элементов питания зависит от массы и
распространения корней в почве, их усвояющей способности.
Наибольшее количество корней в пахотном горизонте почвы накапли46
вает клевер, наименьшее – картофель. Зерновые по количеству корней
занимают промежуточное место. Продуктивность корневых систем в
накоплении сухого вещества носит обратный характер: у картофеля
этот показатель значительно больше, чем у клевера. Наибольшее количество азота и фосфора в 1 т сухого вещества накапливают бобовые
культуры и картофель.
По мнению многих ученых, отзывчивость сортов сельскохозяйственных культур на удобрения определяется не столько мощностью
корневой системы, сколько более активной физиологической деятельностью. У сортов, более отзывчивых на удобрительный фон, меньшая
недеятельная адсорбирующая поверхность корней, более длительное
функционирование зародышевых и придаточных корней, повышенный
приток углеводов к корням, увеличенное содержание в корневых
окончаниях физиологически активных веществ.
Исследования показали, что более высокопродуктивные сорта
имеют повышенную продуктивность фотосинтеза в основном за счет
увеличения площади верхних листьев, особенно флага и элемента колоса, т.е. тех органов, которые функционируют в период налива зерна.
Имеются данные о том, что короткостебельные сорта пшеницы отличаются повышенной способностью к поглощению азота после цветения, что, по-видимому, связано с более высокой продуктивностью фотосинтеза.
Схематически процесс поступления питательных элементов в корневую систему можно представить следующим образом. Питательные
элементы в виде ионов ( NH4+, NO3-, H2PO4-, SO4-, K+, Ca2+, Mg2+, Na+ и
др.) передвигаются из почвенного раствора с током воды и за счет
процесса диффузии. Клеточные оболочки имеют довольно крупные
поры и каналы, легко проницаемые для ионов. Установлено, что при
высокой концентрации ионов в почвенном растворе они поступают к
корням с потоком раствора, при низкой насыщенности почвенного
раствора ионами и высокой потребности в них растений ионы передвигаются к корням диффузией.
Фосфор и кальций доставляются к растениям в основном диффузией, а кальций и магний - с током почвенного раствора.
Первый этап поглощения - адсорбция на наружной поверхности
цитоплазматической мембраны, состоящей из двух слоев фосфолипидов, между которыми встроены молекулы белков, имеющие участки с
положительными и отрицательными зарядами. На этих участках происходит обмен между ионами почвенного раствора ( например, катиона калия, аниона NО3 и др.) и ионами, выделяемыми клеткой корня.
Обменным фондом катионов и анионов у растений могут быть ионы
Н+ и ОН -, а также Н+ и НСО3-, образующиеся при диссоциации угольной кислоты, выделяемой при дыхании.
47
В настоящее время сложилось представление, что питательные
элементы поступают в корень в основном в виде ионов с обязательным
переходом через плазмолемму клетки. Этот процесс может быть пассивным, т.е. по электрохимическому градиенту, и активным, т. е. против электрохимического градиента. Наибольшее значение имеет механизм активного транспорта ионов через плазмолемму, который происходит с затратой дополнительной энергии. Процесс дыхания служит
источником энергии, необходимой для активного поглощения элементов минерального питания. Механизм такого “активного” переноса
очень сложен и осуществляется с участием специальных переносчиков
и так называемых ионных насосов. При этом перенос внутрь клетки
через цитоплазматическую мембрану одних необходимых для растений ионов сопряжен с встречным транспортом наружу других ионов,
находящихся в клетке в функционально избыточном количестве.
В настоящее время установлено наличие калий-натриевого и протонного ионных насосов. Механизм действия калий-натриевого насоса
заключается в том, что специфический фермент калий - натриевая
АТФ- аза осуществляет выкачивание из клеток ионов Nа + и вхождение ионов калия. Свое название АТФ-азы получили в связи с присущей им способностью расщеплять АТФ. Освобождаемая энергия используется для транспорта веществ, а транспортная АТФ-аза обратимо
фосфорилируется параллельно с фосфорилированием и дефосфорилированием транспортной АТФ-азы, осуществляя связывание и освобождение иона, Одновременно происходят конформационные изменения молекулы АТФ-азы, позволяющие осуществлять перенос ионов
внутрь клетки.
Протонный насос выкачивает из клеток ионы Н+ (антипорт), что создает отрицательный заряд клеток и доставляет внутрь клетки для сохранения электронейтральности ион с тем же зарядом, например калия.
Закачивание в клетку по электрохимическому градиенту протонным насосом протона и какого-либо дополнительного “седока” ( фосфора и др.) называют симпортом. Таким образом, АТФ-зависимый
мембранный Н+ насос служит универсальным энергетическим приводом к ионным потокам на плазмолемме растительных клеток.
Транспорт веществ внутрь клетки через цитаплазматические мембраны может идти с помощью имеющихся в плазмолемме каналов. В
частности, установлено наличие в растительных клетках одиночных
каналов, пропускающих кальций.
Главенствующую роль в потреблении элементов питания играют
биологические особенности видов растений, а также генетические
свойства сортов, полученных в результате селекционной работы,
направленной на создание популяций, устойчивых к неблагоприятным
условиям, отличающихся высокой урожайностью, повышенным со48
держанием белка, крахмала, сахара и других органических веществ,
характеризующих качество урожая.
Многочисленными исследованиями установлено, что получить
максимальный, генетически обусловленный уровень урожайности даже на высокоокультуренных почвах можно только при направленном
регулировании питания растений с учетом законов формирования
урожая, требований культуры, особенностей сорта. Процессом питания растений управляют путем дифференциации форм, доз, сроков,
периодичности и способов внесения органических и минеральных
удобрений с учетом биологических, физиологических особенностей
растений, с одной стороны, и закономерностей взаимодействия факторов внешней среды — с другой.
Поступление питательных элементов в растения заметно снижается
при плохой аэрации почвы, низкой температуре, избытке или резком
недостатке влаги в почве. Особенно сильно на поступление питательных элементов влияют реакция почвенного раствора, концентрация и
соотношение солей в нем. При повышенной кислотности ухудшается
развитие корней и поступление в них питательных элементов.
Питание растений осуществляется при тесном взаимодействии с
окружающей средой, в том числе с огромным количеством разнообразных ризосферных и почвенных микроорганизмов. Микроорганизмы
разлагают находящиеся в почве органические вещества и органические
удобрения, в результате чего содержащиеся в них элементы питания
переходят в усвояемую для растений минеральную форму. Некоторые
микроорганизмы способны разлагать труднорастворимые минеральные соединения фосфора и калия и переводить их в доступную для
растений форму. Ряд азотфиксирующих бактерий, усваивая азот воздуха, обогащает почву этим элементом. В связи с этим одна из важных
задач земледелия - создание соответствующими приемами агротехники благоприятных условий для развития полезных микроорганизмов.
Массовые опыты, проведенные в Беларуси, показали, что в оптимальных вариантах за счет удобрений формируется 30 - 45% урожая
зерновых, 19 %- зернобобовых культур, 41% — картофеля и 21 - 26%
— многолетних трав. Еще сильнее удобрения влияют на накопление
питательных элементов в растениях. В зерновых культурах под влиянием удобрений содержание азота увеличивается на 34 - 56%, фосфора
— на 29 - 43 и калия — на 34 - 56 % в зависимости от биологических
особенностей культур. При этом прирост накопления элементов питания обусловлен не только потреблением их растениями из удобрений,
но и дополнительным поглощением из почвы.
4. ИЗВЕСТКОВАНИЕ КИСЛЫХ ПОЧВ
4.1. Кислотность почвы
49
Почвенная кислотность присуща дерново-подзолистым и серым
лесным почвам. Она обусловливается наличием ионов водорода и
алюминия в почвенном растворе и поглощающем комплексе. В зависимости от места нахождения водорода и алюминия в почве кислотность делится на два вида: актуальную (активную) и потенциальную.
А к т у а л ь н а я к и с л о т н о с т ь обусловливается повышенной
концентрацией ионов водорода в почвенном растворе по отношению к
ионам гидроксила.
Образующаяся в почве в процессе жизнедеятельности микроорганизмов углекислота диссоциирует на ионы водорода Н + и НСО 3-. В
результате этого в растворе повышается концентрация ионов водорода
и он становится кислым.
Актуальная кислотность выражается символом рН водной вытяжки
почв, который представляет собой отрицательный логарифм концентрации водородных ионов, выраженной в грамм-эквивалентах на литр
раствора. Значение рН уменьшается с увеличением концентраций
ионов водорода: чем ниже рН, тем выше кислотность. Актуальная
кислотность определяется величиной рН водной вытяжки из почвы
потенциометром. Можно выразить свободную кислотность водной
вытяжки и в миллиэквивалентах на 100 г почвы, оттитровывая ее щелочью. Величина актуальной кислотности имеет большое значение в
жизни растений и микроорганизмов, которые испытывают на себе ее
постоянное воздействие. Эта кислотность может легко измениться от
многих факторов, стабильность ее определяется в первую очередь буферными свойствами.
В почвах Беларуси активная кислотность изменяется в пределах 3 7,5. Величина рН зависит от состава поглощающего комплекса. Так,
если почва насыщена катионами кальция и магния и в ней имеются
карбонаты этих металлов, то в результате их взаимодействия образуются растворимые соли - бикарбонаты кальция и магния.
Н+
++
(ППК) Са +Н2 СО3 = (Почва)
+ Са (НСО3)2
Н+
.
СаСО3 +Н2 СО3 = Са (НСО3)2
(ППК) Mg++ +Н2 СО3 = (Почва)
Н+
Н+
+ Mg (НСО3)2
MgСО3 +Н2 СО3 = Mg (НСО3)2
50
Величина рН почвенного раствора в таком случае устанавливается
в пределах 7 - 8, т.е. реакция близка к нейтральной или сбалансированной. Актуальная кислотность тесно связана с потенциальной кислотностью почвы.
П о т е н ц и а л ь н а я к и с л о т н о с т ь почвы обусловлена
наличием ионов водорода и алюминия в поглощенном состоянии. Она
делится на два вида : обменную и гидролитическую.
О б м е н н а я к и с л о т н о с т ь опредляется наличием в поглощенном состоянии ионов водорода и алюминия, способных обмениваться на катионы нейтральных солей, например хлористого калия.
Эту реакцию можно записать так:
(Почва) Н+ + KСl
(Почва) К+ + НCl ( в растворе)
К+
+++
(Почва) Al + 3KCl
(Почва) К+ +AlCl3 +
К+
AlCl3 + 3H2O = Al (OH)3 + 3 НСl.
На почвах, богатых органическим веществом, обменная кислотность обусловлена главным образом ионами водорода, а бедные гумусом минеральные почвы содержат преимущественно обменный алюминий.
Обменная кислотность может выражаться рН солевой вытяжки и в
миллиэквивалентах на 100 г почвы. При этом одновременно определяется и входящая в состав обменной актуальная кислотность. Следовательно, рН солевой вытяжки всегда ниже, чем рН водной, а обменная
кислотность всегда больше актуальной.
Почвы с повышенной обменной кислотностью имеют неблагоприятные агрономические свойства, которые могут быть улучшены известкованием и внесением достаточного количества органических
удобрений. Особенно это необходимо при внесении растворимых минеральных удобрений, когда в результате обменных реакций между
почвой и удобрением могут переводиться в подвижное состояние поглощенные водород и алюминий. Установлено, что чем выше кислотность, тем больше в ней содержится подвижного алюминия. Появление подвижного алюминия зависит от емкости поглощения почвы: на
почвах с большей емкостью поглощения алюминий обнаруживается
реже, чем на почвах с малой емкостью при одном и том же значении
рН.
Величина рН солевой вытяжки для пахотного слоя дерновоподзолистых почв колеблется от 4 до 6, а на хорошо окультуренных
почвах повышается до 5,5 - 6,2.
Обменная кислотность имеется в дерново-подзолистых, серых лесных почвах и в небольшой степени в выщелоченных черноземах.
Наличие ее и величину устанавливают после обработки почвы
51
нейтральным раствором однонормального хлористого калия потенциометрическим методом.
Г и д р о л и т и ч е с к а я к и с л о т н о с т ь определяется наличием поглощенных ионов водорода, способных обмениваться на катионы гидролитически щелочных солей или катионы щелочей. Для выявления гидролитической кислотности используют, как правило, уксуснокислый натрий СН3СООNа ( однонормальный раствор).
Оттитровывая уксусную кислоту 0,1-нормальным раствором щелочи, определяют величину гидролитической кислотности в миллиэквивалентах на 100 г почвы. Так как при однократной обработке раствором вся гидролитическая кислотность не извлекается, в расчеты вводят коэффициент 1,75 на неполноту вытеснения. В этом случае определяется вся кислотность почвы как актуальная, так и потенциальная,
поэтому гидролитическая кислотность значительно больше, чем обменная.
Гидролитическая кислотность является формой кислотности, появляющейся при обеднении почвы основаниями. Собственно гидролитическая кислотность (при отсутствии обменной) не вредна для растений, но ее величина важна для установления доз извести при известковании и при определении границы эффективного действия фосфоритной муки. Она имеется в большинстве черноземов (за исключением
южных), в то время как обменная кислотность в них или отсутствует,
или составляет небольшую величину.
В дерново-подзолистых почвах гидролитическая кислотность может быть значительной при сильно выраженной обменной кислотности. Следовательно, величина гидролитической кислотности почвы
показывает количество вытесненных из нее оснований. Для определения же общей емкости поглощения почвы необходимо знать и количество содержащихся в ней оснований.
С у м м а п о г л о щ е н и я о с н о в а н и й (S) выражается в
миллиэквивалентах на 100 г почвы и определяется при обработке почвы 0,1- нормальным раствором соляной кислоты:
(ППК) Са 2+
Н+Н+
Mg2++ nНСl
(Почва) Н+Н+ + 2 СаСl2 +MgCl2 + (n–7 )НСl
Са2+
Н+Н+
+
К
Н+
Е м к о с т ь п о г л о щ е н и я (Т) слагается из суммы поглощенных оснований и гидролитической кислотности и выражается в миллиэквивалентах на 100 г почвы:
Т = S + Нг.
Зная соотношение между основаниями и водородом в поглощающем комплексе, можно вычислить степень насыщенности основаниями ( V ) в процентах:
52
S
S 100 .
 100, или V 
T
S  Hr
Этот показатель дает представление о том, какая доля в процентах
от емкости поглощения приходится на основания и какая на водород и
алюминий. Чем выше степень насыщенности основаниями, тем лучшими агрономическими свойствами обладает почва. Для слабоокультуренных дерново-подзолистых почв эта величина составляет меньше
50%, среднеокультуренных — 50 - 70 % и хорошо окультуренных —
выше 70% от общей емкости поглощения. Этот показатель обязательно нужно учитывать при определении потребности почв в известковании, так как при равных величинах гидролитической кислотности в
почве может быть разное количество оснований.
V
Т а б л и ц а 4.1. Связь между величинами гидролитической кислотности, суммой поглощенных оснований и степенью насыщенности основаниями
Почвы
№1
№2
№3
Сумма поглощенных
Гидролитическая
оснований
кислотность
мг-экв 100 г почвы
3
3
13
3
10
6
Степень насыщенности основаниями
%
50
81,2
62,5
Если обращать внимание только на величину гидролитической
кислотности, то можно сделать вывод о том, что почвы № 1 и 2 (табл.
4.1) должны получить одинаковые дозы извести. Однако степень
насыщенности основаниями почвы № 2 значительно больше, чем почвы № 1, и необходимость известкования ее может быть вовсе исключена, так как гидролитическая кислотность в ней занимает относительно небольшую величину.
В почве № 3 величина гидролитической кислотности значительно
большая, чем в почве № 2, хотя емкость поглощения их одинакова. На
сумму поглощенных оснований приходится меньшая доля их в общей
емкости поглощения, чем в почве № 2, поэтому почва № 3 будет нуждаться в известковании сильнее, чем почва № 2, но несколько слабее,
чем почва № 1, где оснований еще меньше.
Буферность почвы. Буферной способностью почвы называется
способность ее противостоять сдвигу реакции в сторону кислого или
щелочного интервала. Она имеет большое значение для жизни растений, так как растения предпочитают определенную стабильную реакцию среды.
Буферность определяется находящимися в почвенном растворе
угольной кислотой и ее солями, водорастворимыми органическими
кислотами и их солями. Она зависит от состава и количества катионов,
53
содержащихся в твердой фазе почвы. Поглощенные основания не дают
сдвигаться реакции в сторону кислого интервала.
(ППК) Са++ +2НNО3 = (ППК) Н+ + Са (NО3)2.
Н+
Гидролитическая кислотность является буфером в сторону подщелачивания:
Н+
(ППК)
+ Са(ОН)2 = (ППК) Са+ + + Н2О.
+
Н
Буферная способность при прочих равных факторах сильнее выражена в почвах, богатых органическим веществом. Очень низкой буферностью обладают дерново-подзолистые почвы, и в общем они
имеют более низкую буферность, чем черноземы.
Учет буферной способности почвы необходим при внесении минеральных удобрений большими дозами. На почвах с низкой буферностью нельзя одновременно вносить высокие дозы удобрений, так как
очень резко может сдвинуться реакция среды, что вредно для растений. Удобрение в этом случае надо вносить небольшими дозами, но
часто. От величины буферной способности почвы зависит и доза извести.
При одинаковой кислотности, но при различной буферности двух
почв для снижения кислотности на одну и ту же величину в почву с
большей буферностью нужно внести и больше извести, чем в почву с
менее выраженной буферностью.
Буферная способность почвы повышается в результате внесения
извести, органических удобрений и при посеве бобовых культур.
4.2. Отношение сельскохозяйственных культур и почвенных
микроорганизмов к кислотности почв и известкованию
Для каждого вида растений существует определенный, наиболее
благоприятный для роста и развития интервал реакции среды. Большинство культурных растений и полезных почвенных микроорганизмов лучше развивается при реакции, близкой к нейтральной ( рН 6 7). Отклонение от него нарушает углеводный, белковый и фосфатный
обмен, изменяет реакцию клеточного сока, уменьшает совокупность и
жизнеспособность полезных микроорганизмов.
По отношению к реакции среды и отзывчивости на известкование
сельскохозяйственные культуры можно подразделить на следующие
группы.
1. Не переносят кислой реакции: люцерна, эспарцет, сахарная, столовая и кормовая свекла, конопля, капуста. Для них оптимум рН лежит
в узком интервале от 7 до 7,5, они сильно отзываются на внесение извести даже на слабокислых почвах.
54
2. Чувствительны к повышенной кислотности: пшеница, ячмень,
кукуруза, подсолнечник, все бобовые культуры, за исключением люпина и серадделы, огурец, лук , салат. Они лучше растут при близкой к
нейтральной реакции ( рН 6 - 7) и хорошо отзываются на известкование не только сильно- и среднекислых, но и слабокислых почв.
3. Менее чувствительны к повышенной кислотности: рожь, овес,
просо, гречиха, тимофеевка, редис, морковь, томат. Культуры этой
группы могут удовлетворительно расти в широком интервале рН при
кислой и слабощелочной реакции ( от рН 4,5 до 7,5), но наиболее благоприятна для их роста слабокислая реакция ( рН 5,5 - 6). Они положительно реагируют на известкование сильно- и среднекислых почв полными дозами, что объясняется не только снижением кислотности, но и
усилением мобилизации питательных веществ и улучшением питания
растений азотом и зольными элементами.
4. Нуждаются в известковании только на средне- и сильнокислых
почвах: лен и картофель. Картофель мало чувствителен к слабой кислотности, а лен лучше растет при слабокислой реакции (рН 5,5 - 6,5).
Высокие дозы СаСО3, особенно при ограниченных дозах удобрений,
оказывают отрицательное действие на качество урожая этих культур картофель сильно поражается паршой, снижается содержание крахмала в клубнях, а лен заболевает бактериозом, ухудшается качество волокна. Это отрицательное влияние известкования объясняется не
столько нейтрализацией кислотности, сколько уменьшением усвояемых соединений бора в почве и избыточной концентрацией ионов
кальция в растворе, из-за чего затрудняется поступление в растения
других катионов, в частности магния и калия.
5. Предпочитают кислую реакцию и чувствительны к избытку водорастворимого кальция в почве: люпин, сераделла и щавель. При известковании повышенными дозами эти культуры снижают урожай.
При возделывании люпина и сераделлы на зеленое удобрение рекомендуется вносить известь не перед посевом, а при запашке их в почву.
У некоторых культур, имеющих широкое распространение
(например, пшеница, ячмень, клевер), произрастающих в районах с
различными почвами, отдельные сорта требуют неодинаковой реакции
почвы. Так, сорта, происходящие из районов с черноземными почвами,
имеющими нейтральную реакцию почвенного раствора, сильнее отзываются на известкование, чем сорта из районов с дерновоподзолистыми кислыми почвами. Отношение почвенных микроорганизмов к реакции среды приведено в табл. 4.2.
Т а б л и ц а 4.2. Оптимальная реакция среды для различных почвенных
микроорганизмов
Основные физиологические
Наименование
55
Оптималь-
Нижняя
группы микроорганизмов
микроорганизмов
Азотфиксаторы, связывающие
молекулярный азот воздуха
Микрофлора, разлагающая
растительные остатки
Микрофлора, минерализующая гумусовые вещества
Симбиотические
(клубеньковые):
люцерны
клевера
гороха и вики
люпина и сераделлы
Свободно живущие:
азотобактер
клостридиум
Грибы
Маслянокислые бактерин
Целлюлозоразрушающие
Аммонификаторы
Денитрификаторы
Нитрификаторы
Фосформобилизующие
ные значения рН
граница рН
6,8 – 7,2
6,8 – 7,2
6,5 – 7,0
5,5 – 6,5
4,9 – 5,0
4,2 – 4,7
4,0 – 4,7
3,2 – 3,5
6,5 – 7,5
5,0 – 7,0
4,0 – 5,0
5,5 – 6,0
4,7 – 5,0
1,5 – 2,0
6,5 – 7,0
6,2 – 7,2
4,5 – 5,5
–
6,2 – 7,0
7,0 – 8,0
6,5 – 7,5
6,5 – 7,5
–
6,0 – 6,2
4,8 – 5,0
–
4.3 Влияние известкования на питательный режим, свойства
почвы и урожай
Радикальное средство борьбы с кислотностью почвы — известкование. Известь влияет на реакцию почвы, насыщенность ее основаниями и другие агрохимические свойства. Главная задача известкования состоит в устранении избыточной кислотности почвы и доведении ее реакции до слабокислой ( рН солевой вытяжки 5,6 - 5,8).
При внесении в почву извести (СаСО3) она взаимодействует с
угольной кислотой, находящейся в почвенном растворе, и нейтрализует ее. При этом нерастворимый в воде карбонат кальция превращается в растворимый бикарбонат, который представляет собой гидролитически щелочную соль:
СаСО3 + Н2О + СО2 = Са ( НСО3)2
Са ( НСО3)2 + 2 Н2О = Са(ОН)2 + 2 Н2СО3
Са (ОН )2
Cа2+ + 2ОН —
В почвенном растворе повышается концентрация ионов кальция,
которые вытесняют водород из почвенного поглощающего комплекса:
(ППК)
(ППК)
Са2+
Н+ + Са2+ + 2НСО3-Н+
Са2+
Н + Са2+ + 2ОН-Н+
+
56
Са2+
(ППК)Са2+ + 2Н2СО3
Са2+
(ППК)Са2+ + 2Н2О
Известь также нейтрализует свободные органические (гуминовые)
кислоты, содержащиеся в кислых почвах, и азотную кислоту, образующуюся в процессе нитрификации.
Таким образом, при внесении извести нейтрализуются кислоты в
почвенном растворе и водород в почвенном поглощающем комплексе,
т. е. устраняется актуальная и обменная кислотность, значительно
снижается гидролитическая кислотность, повышается насыщенность
почвы основаниями. Устраняя кислотность, известкование оказывает
многостороннее положительное действие на свойства почвы и ее плодородие.
Улучшается азотное питание растений как за счет разложения белковых соединений азота, так и за счет более интенсивной фиксации
атмосферного азота, так как при известковании не только увеличивается численность бактерий - азотфиксаторов, но сильно повышается их
активность.
После известкования улучшается жизнедеятельность бактерий,
разлагающих органические фосфаты почвы, создаются благоприятные
условия для деятельности силикатных бактерий, разлагающих труднодоступные для растений калийсодержащие минералы.
Известкование представляет собой мощный фактор мобилизации
питательных веществ почвы. С одной стороны, это объясняется интенсивной деятельностью различных групп микробов, с другой — переходом труднодоступных соединений в легкодоступные под влиянием
изменения реакции среды.
Сильное действие оказывает известкование на такие организмы,
как нитрификаторы, клостридиум и целлюлозоразрушающие бактерии.
В результате этого улучшается приживаемость клубеньковых бактерий
и увеличивается общая их численность. Количество же различных
грибов, наоборот, уменьшается, например, погибает возбудитель килы
у крестоцветных, фитофтора.
Как уже отмечалось, при наличии подвижных полуторных оксидов
(алюминия и железа) в кислой почве преобладают труднодоступные
фосфаты железа и алюминия. При известковании алюминий и железо
переводятся в неподвижное состояние и фосфор связывается преимущественно в фосфаты кальция, более доступные для растений.
Под влиянием извести значительно увеличиваются подвижность
фосфатов почвы и коэффициент использования их растениями. Поэтому при известковании почвы дозы внесения фосфорных удобрений
можно несколько уменьшить.
В связи с интенсификацией микробиологической деятельности
увеличивается содержание нитратов в почве. В растениях при этом
накапливается большее количество азота.
При известковании улучшается и калийное питание растений в связи с мобилизацией труднорастворимых соединений калия. Содержание
57
калия в растениях под влиянием известкования увеличивается незначительно, а иногда даже уменьшается. Объясняется это тем, что мобилизация калия в почве при внесении извести идет не так интенсивно,
как мобилизация азота и фосфора.
Кроме того, при внесении больших доз извести может проявиться
антагонизм кальция и калия. Таким образом, создается широкое соотношение между азотом и калием, а также между кальцием, фосфором,
магнием и калием. Поэтому при известковании нужно вносить достаточное количество калийных удобрений для уравновешивания питательного раствора и для более полного использования азота и фосфора. В результате известкования улучшается питание кальцием, который очень сильно вымывается из кислой почвы, вследствие чего
улучшается развитие корневой системы растений.
Известкование также способствует переводу труднодоступных соединений молибдена в усвояемую форму, поэтому молибденовые
удобрения должны применяться в первую очередь на кислых почвах.
Известкование способствует мобилизации запасов магния в суглинистых почвах. В легких почвах обменного магния очень мало, поэтому при известковании таких почв необходимо вносить магнийсодержащие удобрения, например, доломитовую муку.
Многочисленные данные подтверждают, что магниевые удобрения
важны и при известковании суглинистых почв при возделывании на
них бобовых, пропашных, технических культур, гречихи. К недостатку
бора чувствительны многие культуры: сахарная свекла заболевает гнилью сердечка, картофель — паршой, лен — бактериозом, снижается
выход и качество семенной продукции у бобовых, овощных, гречихи,
замедляется синтез углеводов и т.д. По этой причине эффективность
известкования снижается. Вот почему под культуры, чувствительные к
недостатку бора, на фоне извести должны вноситься борные удобрения. Они сильно повышают выход продукции и ее качество.
Борные удобрения устраняют возникновение парши и пятнистости
у картофеля, бактериоза у льна и гнили сердечка у свеклы. Под влиянием бора повышается абсолютный вес семян и их сортовые качества,
идет более интенсивное накопление каротина, увеличивается содержание хлорофилла в растениях, а фосфора, азота, кальция и магния
уменьшается. Происходит более экономное расходование питательных
элементов для образования органического вещества. При устранении
кислотности почвы некоторые культуры могут испытывать недостаток
марганца (сахарная свекла), вместе с тем в большинстве кислых почв
Нечерноземной зоны известкованием устраняется вредное действие
имеющегося здесь избыточного количества подвижного марганца.
Кроме того, при известковании снижается подвижность меди и цинка.
Поэтому на нейтральных и слабощелочных почвах растения ощущают
недостаток этих элементов.
58
При известковании становится актуальным применение кобальтовых удобрений, которые способствуют повышению урожайности многих сельскохозяйственных культур (клевер, лен, озимая рожь, ячмень)
и усилению действия известкования. Известь увеличивает активность
почвенных ферментов — амилазы, уреазы, некоторых протеаз. Все
это делает известкование чрезвычайно эффективным приемом химической мелиорации кислых почв.
Действие извести не исчерпывается влиянием на агрохимические
свойства почвы и ее пищевой режим. В результате известкования коренным образом изменяются и физические свойства почвы. Прежде
всего кальций, внесенный с известью, улучшает микроструктуру почвы, делает коллоиды более водопрочными, причем часто количество
водопрочных агрегатов возрастает с увеличением доз извести. Понижается плотность почвы, повышается влагоемкость и гигроскопичность. При этом изменяется аэрация, почва быстрее прогревается,
улучшается водный режим. Под влиянием известкования легкие почвы
становятся более связными, а тяжелые — более рыхлыми, что уменьшает тяговое усилие при их обработке на 10 - 15%.
Т а б л и ц а 4.3. Влияние известкования на урожай сельскохозяйственных культур (по данным ВИУА, БСХА и БНИИЗ)
Культуры
Рожь озимая, овес
Ячмень
Яровая пшеница
Озимая пшеница
Горох
Вико-овсяная смесь (сено)
Клевер (сено)
Кормовая и столовая капуста
Кормовые корнеплоды
Картофель (клубни)
Лен (солома)
Морковь
Кукуруза
Средние прибавки урожая от известкования, ц/га
на сильно- и среднена слабокислых почвах
кислых почвах (рН в
(рН в КС1 5,4 - 5,5)
КС1 меньше 5,0)
2,0 – 5,0
0,5
2,0 – 5,0
0,6
2,0 – 5,0
0,5
3,0 – 7,0
1,0
3,0 – 5,0
1,0
5,0 – 10,0
2,4
10,0 – 15,0
5,0
75,0 – 100,0
40,0
25,0 – 50,0
25,0
14,0 – 30,0
5,0
2,0 – 3,0
1,0
25,0 – 50,0
15,0
50 – 75,0
20,0
Известкование способствует развитию крепких, здоровых растений, способных при повреждениях вредителями и болезнями быстрее
оправиться и дать хороший урожай. В результате интенсивного роста
культурных растений энергично подавляются сорняки, на которых
поселяются вредные насекомые и болезни. Видовой состав сорняков
при известковании менее разнообразен, так как многие из них ( щаве59
лек, хвощ, торица, пикульник, луговой мятлик и др.) предпочитают
кислую реакцию среды.
В связи с изменением реакции среды известкование кислых дерново-подзолистых почв различно проявляется на урожае сельскохозяйственных культур (табл.4.3).
4.4. Роль кальция и магния в жизни растений
Кальций оказывает многостороннее положительное действие на
растение. В природе растения редко испытывают недостаток в этом
элементе. Он необходим на сильнокислых и солонцовых почвах, что
объясняется насыщенностью поглощающего комплекса в первом случае водородом, во втором — натрием.
Кальций содержится во всех растительных органах; больше его в
стареющих клетках в виде щавелевокислого кальция, а иногда в форме
солей пектиновой, фосфорной и серной кислот. В растениях 20 - 65 %
соединений кальция растворимы в воде, остальное количество может
быть извлечено слабыми растворами уксусной и соляной кислот.
Недостаток кальция прежде всего сказывается на развитии корневой системы. На корнях перестают образовываться корневые волоски,
через которые в растение из почвы поступает основная масса питательных веществ и воды. При отсутствии кальция корни ослизняются
и загнивают, наружные клетки их разрушаются, так как пропитывающие клеточные стенки пектиновые вещества и липоиды без кальция
растворяются; ткань превращается в слизистую бесструктурную массу.
Это может быть и при недостатке кальция и преобладании в питательном растворе одновалентных катионов (водорода, натрия, калия), что
приводит к нарушению физиологической уравновешенности питательного раствора. Введение в питательный раствор кальция восстанавливает физиологическую уравновешенность раствора.
Являясь сильным антагонистом других катионов, кальций препятствует избыточному их поступлению в растение. Положительное действие оказывает кальций и на рост надземных органов растений. При
резком его недостатке появляется хлоротичность листьев, отмирает
верхушечная почка и прекращается рост стебля. Определенную роль,
по-видимому, кальций играет в процессе фотосинтеза, так как в зеленых листьях растений этого вещества содержится больше.
Кальций усиливает обмен веществ в растениях, играет важную
роль в передвижении углеродов. Он оказывает влияние на превращение азотистых веществ, ускоряет расход запасных белков семени при
прорастании. Одной из важных функций этого элемента является его
влияние на физико- химическое состояние протоплазмы — ее вязкость, проницаемость и другие свойства, от которых зависит нормаль60
ное протекание биохимических процессов. Соединения кальция с пектиновыми веществами склеивают между собой стенки отдельных клеток.
Влияет кальций и на активность ферментов. Например, под влиянием извести усиливается активность инвертазы в растениях овса и
возрастает активность каталазы.
Больше всего кальция потребляют капуста, люцерна, клевер, которые отличаются высокой чувствительностью к повышенной кислотности почвы.
Т а б л и ц а 4. 4. Вынос кальция и магния с урожаем сельскохозяйственных
культур в пересчете на СаСО 3 ( кг на 10 ц продукции)
Культура
СаСО3
MgСО3
Озимая рожь *
8,8
6,0
Озимая пшеница*
6,3
6,5
Яровая пшеница*
5,6
7,8
Ячмень яровой*
7,7
6,3
Овес*
9,7
7,2
Гречиха*
18,0
8,5
Горох*
31,5
10,0
Лен-долгунец*
17,1
16,4
Сахарная свекла (корни)
2,9
1,3
Картофель (клубни)
0,5
1,5
Кормовые корнеплоды
0,5
1,0
Кормовой люпин (зеленая масса)
2,9
1,5
Клевер красный (сено)
42,2
19,0
Люцерна
45,5
7,8
Многолетние травы (сено)
27,0
12,5
Однолетние травы (сено)
30,0
10,6
Капуста
1,3
0,8
Луговые бобово-злаковые травы (сено)
17,1
10,2
Луговые злаковые травы (сено)
7,2
5,0
* Зерно+ солома.
** Из произвесткованных почв вынос кальция и магния выше на 10 - 20 %
Сумма **
карбонатов
14,8
12,8
13,4
14,0
16,9
26,5
41,5
33,5
4,3
2,0
1,5
4,4
1,2
53,3
39,5
40,6
2,1
27,3
12,2
Наличие в почве высокой концентрации других катионов (Н +, Nа+,
К+ и др.) препятствует поступлению кальция в растение, что объясняется антагонизмом катионов. Наличие в растворе нитратного азота
усиливает, а аммиачного — снижает поступление кальция в ткани
растений. На кислых песчаных и супесчаных почвах при внесении извести улучшаются не только физико-химические свойства почвы
вследствие нейтрализации избыточной кислотности, но и питание растений кальцием. Это особенно важно учитывать при возделывании
культур, выносящих с урожаем большое количество кальция
(табл.4.4).
61
Кальция больше содержится в вегетативных частях растений.
Например, в клубнях картофеля содержится около 7% этого катиона, а
в листьях и стеблях — 93 %; в семенах кукурузы содержится 3,4%
кальция, а в других частях растений — 96,6 %. Поэтому большая часть
кальция в отличие от других питательных веществ не отчуждается с
сельскохозяйственной продукцией, а возвращается на поля.
Валовое содержание кальция определяется прежде всего типом
почвы. Например, его содержание ( % от сухого вещества) на подзолистых почвах составляет 0,73, на серых лесных — 0,90, на черноземах
— 1,44.
Убыль кальция из почвы происходит не столько в результате выноса его с урожаем сельскохозяйственных культур, сколько вследствие
выщелачивания из почвы. Эти потери достигают значительных величин. По данным И.А. Шильникова (1984), соотношение между потерями кальция с инфильтрационными водами и выносом урожаем растений в среднем составило 4:1. Потери же кальция из почв различного
генетического типа и гранулометрического состава были следующими
(кг/га): из дерново-подзолистой суглинистой почвы — 151 - 162, из
супесчаной — 198 - 207, из торфяной — 196. При известковании миграция этого элемента за пределы пахотного слоя возрастала на 5 - 7
%. Внесение удобрений ускоряет потерю кальция из почвы. Например,
аммоний удобрений вытесняет кальций из поглощающего комплекса,
который теряется с просачивающимися водами. Внесение 1ц сульфата
аммония влечет за собой потерю кальция, эквивалентную примерно 1
ц карбоната кальция.
Дополнительными источниками, положительно влияющими на изменение кислотности почвы, могут быть также органические удобрения (содержание кальция в пересчете на СаСО3 составляет 0,32 - 0,40
%) и фосфоритная мука (нейтрализующая способность около 22 %
СаСО3 ). Кроме того, кальций может поступать в почву с атмосферными осадками (около 6 – 8 кг СаО), но его роль во влиянии на кислотность ничтожна и при расчете баланса не учитывается. Содержащийся
в суперфосфате кальций также не влияет существенно на реакцию
почвы.
Баланс кальция на основе лизиметрических опытов показывает, что
на кислых почвах отмечается постоянный дефицит кальция — этого
«стража» плодородия почвы, т.е. идет систематическое обеднение
пахотного слоя почвы кальцием. Поэтому известкование следует рассматривать как важное средство охраны и повышения плодородия
кислых почв.
Магний входит в состав хлорофилла, фитина, пектиновых веществ;
содержится он в растениях и в минеральной форме. В хлорофилле сосредоточено около 10 % всего магния, усвояемого растениями. Больше
его в семенах и молодых растущих частях растений, а в зерне он лока62
лизуется главным образом в зародыше. Исключением являются корнеи клубнеплоды, большая часть бобовых культур, у которых магния
больше в листьях. Магний играет важную физиологическую роль в
процессе фотосинтеза. Он влияет также на окислительновосстановительные процессы в растениях.
При недостатке магния увеличивается активность пероксидазы,
усиливаются процессы окисления в растениях, а содержание аскорбиновой кислоты и инвертного сахара снижается. Хорошее же обеспечение растений магнием способствует усилению в них восстановительных процессов и приводит к большему накоплению восстановленных
органических соединений — эфирных масел, жиров и др. Магний активизирует многие ферментативные процессы, особенно фосфорилирование и регулирование коллоидно-химического состояния протоплазмы клеток.
Недостаток магния тормозит синтез азотсодержащих соединений,
особенно хлорофилла. Внешним признаком недостаточности этого
элемента является хлороз листьев. У хлебных злаков недостаток магния вызывает мраморность и полосчатость листьев, у двудольных растений желтеют участки листа между жилками. Постепенно пожелтевшая часть листьев буреет и отмирает. Признаки магниевого голодания
проявляются прежде всего на старых листьях растений.
Среднее содержание магния выражается следующими величинами
( в % MgО к воздушно-сухому веществу): в зерне озимой пшеницы —
0,14, гороха — 0,13, гречихи — 0,15, клубнях картофеля — 0,06, в соломе — соответственно 0,11; 0,27; 0,19, ботве картофеля — 0,21.
Содержание магния в почве может колебаться от десятых долей до
1 - 1,5%. Мало магния содержится в песчаных и супесчаных почвах.
При определении потребности в магниевых удобрениях необходимо прежде всего учитывать наличие магния в почвенно-поглощающем
комплексе в обменном состоянии.
Сумма кальция от всей емкости поглощения ориентировочно составляет на торфяно-подзолистых почвах 57 %, на дерновоподзолистых - 53, лесостепных - 80, обыкновенных черноземах - 85,
мощных черноземах - 90 , на каштановых почвах - 92 и в сероземах 93 %. Из общего количества кальция и магния в поглощающем комплексе почвы на долю магния приходится 20%, а на легких дерновоподзолистых почвах — меньше.
Недостаток магния наблюдается в том случае, когда в почве обменного магния содержится 60 мг/кг почвы и меньше. Он проявляется
прежде всего на дерново-подзолистых кислых почвах легкого гранулометрического состава. Чем легче почвы по гранулометрическому
составу и чем они кислее, тем меньше содержат магния и тем острее
необходимость во внесении магниевых удобрений. Группировка почв
по содержанию обменного магния приведена в табл. 4.5.
63
Т а б л и ц а 4.5. Градации по содержанию обменного магния в почвах Беларуси,
мг/кг
Группы по содержанию магния
1. Очень низкое
2. Низкое
3. Среднее
4. Повышенное
5. Высокое
6. Очень высокое
Минеральные почвы
Менее 60
61 - 100
101 - 150
151 - 250
251 - 400
Более 400
Торфяно-болотные почвы
Менее 200
201 - 300
301 - 450
451 - 900
901 - 1500
Более 1500
Поглощение магния растениями зависит не только от содержания
его в доступной форме в почве; на нем сказывается и антагонизм катионов, присутствующих в почвенном растворе. Например, аммиачные
формы азотных удобрений, а также калийные удобрения ухудшают
поглощение магния растениями, а нитратные - улучшают.
Вынос магния с урожаем зависит от культуры, урожая, типа почвы
и других условий (см. табл. 4.4). При высоких урожаях сельскохозяйственными культурами выносится 10 - 70 кг MgО с 1 га. Наибольшее
количество магния поглощают картофель, сахарная и кормовая свекла,
табак, зерно-бобовые и бобовые травы. Чувствительны к недостатку
этого элемента конопля, просо, сорго, кукуруза.
Потери магния из почвы в результате вымывания составляют примерно 10 - 20 кг MgО с 1 га. Более высокими они бывают во влажные
годы и на легких почвах, а также при внесении сопутствующих минеральных удобрений. Например, при внесении хлористого калия усиливаются потери магния с дренажными водами. Несколько меньше теряется его при внесении сульфата калия и простого суперфосфата. Резко
уменьшается вымывание магния при замене простого суперфосфата
двойным, что связано с отсутствием в последнем гипса.
Для поддержания положительного баланса магния в почве требуется ежегодное его внесение в количестве 30 - 40 кг на 1 га. Магний вносят в почву с известковыми материалами, калийными удобрениями,
содержащими этот элемент, с навозом и т.д. В 30 т полуперепревшего
навоза содержится 30 - 40 кг MgО.
4. 5. Формы известковых удобрений
Известковые удобрения делятся: 1) твердые известковые породы,
требующие размола или обжига; 2) мягкие известковые породы, не
требующие размола; 3) отходы промышленности, богатые известью.
По содержанию СаО и MgО твердые породы делятся на следующие
группы: известняки — 55 - 56% СаО и до 0,9% MgО; известняки доло64
митизированные — 42 - 55% СаО и до 9% МgО; доломиты — 30 - 32%
СаО и 18 - 20 % MgО. По содержанию глины, песка и других примесей
твердые породы делятся на чистые известковые породы - не более 5%
примесей (известняк, доломит); мергелистые или песчанистые, известковые породы — 5 - 25%; мергели или песчаные, известковые породы
— от 25 до 50% глины или песка.
К мягким известковым породам относятся известковые туфы — 80
-98 % СаСО3; гажа ( озерная известь) — 80 - 95% СаСО3 и др. Из промышленных отходов сланцевая зола содержит 30 -50 % СаО, 1,5 - 4,0
% MgО , а также другие элементы; дефекат — 60 - 75% СаСО3, 10 15% органического вещества, а также N, Р 2О5, К2О.
На территории Беларуси известно более 470 месторождений карбонатных пород с общим запасом около 2,5 млрд.тонн.
Молотые доломитизированные известняки и доломиты. В составе их наряду с карбонатом кальция содержится и карбонат магния.
Частицы их менее растворимы и медленнее взаимодействуют с почвой, чем частицы одинакового размера чистой известняковой муки,
состоящей в основном из СаСО3.
Известняковая мука, полученная размолом доломитизированных
карбонатных пород и доломитов, благодаря наличию магния для песчаных и супесчаных почв ценится выше, чем известковые удобрения
не содержащие магния. Доломитизированные известняки и доломиты
обладают повышенной твердостью и малой растворимостью (не вскипают от разбавленного раствора холодной соляной кислоты).
Наиболее рациональным источником для известкования в республике служат доломиты месторождения Руба (Витебская область).
Мел — наиболее распространенная в Республике Беларусь карбонатная порода, почти всецело состоящая из СаСО3 (90-100 % на сухое
вещество). Залегает по обрывистым берегам Днепра, Сожа и их притоков. Коренные залежи мела часто обнажаются на глубину 10 м и более
на больших расстояниях. В ряде районов встречаются отложения во
вторичном залегании в виде отторженцев. Здесь мел нередко залегает
на поверхности или прикрыт слоем почвы в 20 - 50 см. Мел от других
твердых карбонатных пород отличается большей мягкостью и легче
поддается размолу.
Под влиянием увлажнения мел сравнительно легко расплывается в
почве, и его частицы размером 3 - 5 мм не уступают по нейтрализующей способности тонко измельченным породам. В Беларуси встречаются месторождения мела-рухляка, залегающего толстым слоем на
плотной меловой породе. Рыхлый мел - продукт выветривания верхних слоев мелового отложения - является дешевым материалом для
известкования кислых почв.
Согласно техническим условиям мел должен содержать не менее
80% СаСО3, частиц крупнее 5 мм - не более 20%, влажность - не бо65
лее 15%. Он отличается от известняков большей мягкостью, легче
размалывается, действует быстрее молотого известняка и поэтому
эффективнее последнего, особенно в первый год. Его целесообразно
использовать на почвах, обеспеченных обменным магнием.
Доломитовая мука. Получают размолом доломита, который содержит 25 - 32% СаО и 17 - 21% MgО (в среднем 95% действующего
вещества в пересчете на СаСО3), влажность — менее 1%. Это основной известковый мелиорант в республике, производимый Витебским
ОАО “Доломит”. Доломитовая мука является очень хорошим известковым удобрением для многих сельскохозяйственных культур (свекла, картофель, лен, клевер, люцерна, гречиха, морковь, лук и др.). Особенно эффективно ее применение на бедных магнием песчаных и супесчаных почвах.
В условиях слабокислой реакции доломитовая мука в год внесения взаимодействует с почвой медленнее, чем другие известковые
удобрения. Но уже на второй и третий год ее действие проявляется в
полной мере. Наиболее целесообразная схема ее применения: завод железнодорожная цистерна (цементовоз) - прирельсовый склад силосного типа на базах снабжения РО “ Сельхозхимия “ - АРУП-8, РУП-8 поле. Этот вид мелиоранта универсален, в первую очередь используют его для известкования почв I и II группы кислотности, слабообеспеченных обменным магнием.
Сыромолотый доломит. Содержит не менее 90% СаСО3, не более 10% влаги. Из-за повышенной влажности внесение сыромолотого
доломита проводится в безморозный период центробежными разбрасывателями. Это удобрение целесообразно использовать в районах
Витебской области, прилегающих к заводу “Доломит”, а также в районах, имеющих подъездные железнодорожные пути на базах снабжения РО “Сельхозхимия”.
Известняковая мука. Получается при размоле известняков. Содержание углекислого кальция и магния в перерасчете на СаСО3 согласно государственному стандарту должно быть не менее 85%,
влажность 1,5 - 2%, содержание частиц размером 0,25 мм - не менее
60%, больше 1 мм - не более 10%. По влиянию на свойства почвы и
урожайность сельскохозяйственных культур на почвах, хорошо обеспеченных магнием, она приближается к доломитовой муке, на почвах, слабо обеспеченных магнием, значительно уступает.
Жженая (комовая) известь (СаО) с содержанием СаСО3больше
170 % - сильно- и быстродействующий известковый материал. При
обжиге карбонатной породы углекислые соли кальция и магния разлагаются до оксидов кальция и магния с выделением углекислоты. Полученный продукт и называют жженой, или комовой известью. Чтобы
применить ее как известковое удобрение, требуется размол, что делать
невыгодно. Поэтому перед внесением ее подвергают гашению (обли66
вают водой). При гашении известь переходит в гидрат окиси кальция и
магния — Са (ОН)2 и Mg(ОН)2, рассыпаясь в порошок (пушенку). Реакция протекает с выделением тепла.
Гашеная известь (пушенка) содержит 135% СаСО3. Для получения
пушенки приходится добавлять к комовой извести 70 - 100% воды от
ее веса, хотя по теоретическим расчетам требуется всего 32,5%. Это
обусловлено тем, что большая часть воды при повышении температуры испаряется, не успевая вступить в химическую реакцию. Комовую
известь можно гасить в поле путем присыпки ее влажной почвой. Такой способ гашения не позволяет, однако, получить материал необходимого качества, так как часто остается мажущаяся масса.
Гашеная известь, являясь более растворимой, чем углекислая,
быстрее взаимодействует с почвой и поэтому в первый год после внесения сильнее повышает урожай растений, чем известняковая мука.
Уже на второй год разница в действии между ними сглаживается и в
последующие годы сравнивается.
Гашеную и негашеную известь следует заделывать в почву не
позднее чем за полторы - две недели до посева ( в противном случае
возможны ожоги корней молодых растений).
Известковые туфы (ключевая известь) - мягкая карбонатная порода, содержащая более 75 % СаСО3 ( часто 90 - 98 % на сухой вес) , до
5% MgO и до 0,5 % Р2О5. В сухом состоянии туф имеет белесый, серый
или желто-бурый цвет. Окраска туфов в ржавые цвета различной интенсивности обусловлена соединениями железа. Туфы могут иметь
различную структуру - мелкокомковатую, рассыпчатую, среднекомковатую, крупно- и прочнокомковатую и порошкововидную. Залегают
туфы обычно в пониженных местах: в долинах рек и ручьев, в местах
выхода ключей, иногда на дне балок и крупных ложбин и у подошвы
склонов.
Важным свойством большинства известковых туфов является их
высокая эффективность без особой доработки. В этом отношении они
не уступают или мало уступают молотому известняку. Все же для усиления действия их желательно просеять через сито с отверстиями 3 - 5
мм.
Озерная известь (гажа) — карбонатная порода, отложенная на
дне засохших, замкнутых водоемов из грунтовых вод, богатых
кальцием.
Свойства и условия залегания озерной извести могут быть различными. В связи с этим различают: а) озерную известь – породу, отложенную на дне озера с открытой водной поверхностью; б) болотную
известь — породу, залегающую под торфом. В некоторых местах
озерную известь называют озерным мергелем или известковым сапропелем. Если озерная известь подвергалась выветриванию и подсушиванию с потерей органического вещества, то ее называют гажей.
67
Озерная известь не содержит твердых включений и перед внесением в почву не требует просеивания через грохот. В ней содержится
СаСО3 60 - 97%, MgО — 0,2 - 1,1%, К2О - 0,17 - 1,62 %, Р2О5 — 0,02 0,22 %, SО3 — до 0,4 %, имеются и другие полезные соединения.
Из примесей в гаже встречаются песок, глина и органические вещества ( сапропель, торф). При значительном содержании сапропеля
озерную известь следует вносить в почву во влажном состоянии. Примесь торфа не ухудшает физических свойств озерной извести. В зависимости от содержания органического вещества и железа озерная известь может иметь темную, бурую, серую и белую окраску. В большинстве случаев гажа напоминает мел с сероватой окраской и отличается большой рыхлостью.
Торфотуфы и омергелеванный торф в нечерноземной полосе
встречаются часто в заторфованных долинах рек и ручьев, по днищам
оврагов и ложбин, по окраинам торфяников низинного типа, питающихся жесткими грунтовыми водами. В торфотуфах углекислая известь редко пропитывает всю толщу торфа, чаще она образует в нем
прослойки толщиной в несколько сантиметров.
Обычно известь в торфе откладывается в его нижних слоях на глубине 0,5 - 2 м и более от поверхности и реже на глубине 30 - 40 см.
Содержание СаСО3 в торфотуфах составляет от 25 до 75%. При высыхании торфотуф покрывается белым налетом углекислого кальция.
Если содержание СаСО3 в торфотуфе составляет менее 25% на сухой
вес ( от 5 до 25%), то такой известковый материал принято называть
омергелеванным торфом. В одной и той же залежи верхний слой может быть представлен омергелеванным торфом, а нижний - торфотуфом или известковым туфом. Торфотуфы и омергелеванный торф —
очень ценные местные удобрения, так как при внесении их в почву
достигается не только устранение избыточной кислотности, но и обогащение почвы органическим веществом. Омергелеванный торф можно применять в количестве от 20 до 40 т/га, не опасаясь переизвесткования почвы. При применении же торфотуфа следует учитывать содержание в нем углекислой извести и соответственно этому установить норму его внесения в почву.
Сапропелевые известняки — илистые отложения на дне озера,
обогащенные карбонатом кальция и органическим веществом. Эти
известняки нередко залегают под слоем гажи или торфотуфа на глубине более 1 - 2 м. Сапропелевые известняки являются хорошим материалом для известкования почв. Применяются во влажном состоянии.
Известковые отходы промышленности. Отходы промышленности, содержащие известь, являются дешевым материалом для известкования кислых почв.
Эффективность известковых отходов промышленности нередко
является более высокой, чем известняковой муки. Так, например, до68
менные и мартеновские шлаки, содержащие наряду с кальцием магний, фосфор, марганец и другие элементы питания, дают более высокие прибавки урожая, чем известняковая мука. В шлаках, кроме того,
содержится кремниевая кислота, которая снижает содержание подвижного алюминия в почве, что обеспечивает лучшую усвояемость
фосфора растениями.
В состав же сланцевой золы наряду с кальцием входят магний, калий, натрий, сера, фосфор и ряд микроэлементов, что и обусловливает
более высокую ее эффективность, чем обычных известковых удобрений.
В ряде отходов промышленности могут содержатся вредные для
растений соединения (сульфиды и др.), которые до внесения в почву
требуют доработки. Однако большинство отходов можно применять
без предварительной доработки, и только некоторые из них требуют
размола.
Дефекат — отходы свеклосахарных заводов. Он состоит в основном из СаСО3 и Са(ОН)2 и содержит до 40% СаО. Кроме этого в нем
имеется 0,2 - 0,7% N; 0,2 - 0,9 % Р2О5; 0,3 - 1% К2О, а также 10 - 15%
органического вещества. Дефекат должен содержать не более 30%
влаги и не менее 60% СаСО3. Целесообразно его применять в районах
прилегающих к сахарным заводам. Для его внесения используются
машины центробежного типа. Рекомендуется применять в безморозный период на сильно-, среднекислых и высокообеспеченных магнием
почвах, при залужении и перезалужении кормовых угодий.
Сланцевая зола — это сухой пылевидный материал с содержанием действующего вещества (СаСО3) 60 - 70%.
Химический состав сланцевой золы и ее физические свойства могут быть довольно различными в зависимости от происхождения сланцев, способа сжигания и удаления золы. При внесении в почву 5 - 6
т/га сланцевой золы одновременно вносится 60 - 120 кг К2О. Поэтому
культура, под которую вносится зола, не нуждается обычно в дополнительном внесении калийных удобрений. Содержащиеся в золе микроэлементы оказывают положительное действие на урожай сельскохозяйственных культур. Нейтрализующая способность сланцевой золы
эквивалентна 65 - 92% СаСО3. Кальций и магний содержатся в ней в
форме кремнекислых и углекислых солей (частично в виде оксидов и
гидроокиси). Фосфорная кислота золы малодоступна, а ее магний,
кальций и сера – легкоусвояемые растениями. Являясь комплексным,
преимущественно известковым удобрением, сланцевая зола обладает
высокой эффективностью. Она нейтрализует почвенную кислотность
несколько медленнее и слабее, чем обычные известковые удобрения.
Пыль печей и цементных заводов с содержанием СаСО3 свыше
60% обычно применяется в хозяйствах, прилегающих к цементным
69
заводам. Эти известковые материалы вносят машинами с закрытыми
емкостями и с пневмоустройствами.
4.6. Дозы, сроки и способы внесения извести
О необходимости в известковании можно судить по внешним признакам почвы. В первую очередь надо обратить внимание на мощность
пахотного слоя и подзолистого горизонта. Если мощный подзолистый
слой залегает под маломощным пахотным горизонтом и имеет белесый цвет, то такая почва имеет кислую реакцию.
На кислых почвах в составе сорняков преобладают хвощ, щавелек,
торица и др., но даже и они выглядят довольно хилыми. Разнотравье
очень бедное, почти отсутствуют бобовые травы, мать-и-мачиха и др.
По внешним признакам нельзя, однако, сделать заключение сколько
необходимо внести извести, поэтому необходимо обратиться к лабораторным методам анализа почвы.
Основой для правильного известкования должны служить картограммы кислотности и паспорта полей. Количество необходимой для
внесения извести зависит от величины кислотности почвы, степени
насыщенности ее основаниями, гранулометрического состава и биологических особенностей произрастающих на ней растений. Необходимо
иметь в виду нецелесообразность резкого сдвига рН более чем на единицу.
Потребность почв в известковании в Беларуси в настоящее время
определяется по величине обменной кислотности рН в КСl.
Подлежат известкованию:
дерново-подзолистые песчаные, супесчаные почвы пашни, сенокосов и пастбищ, имеющие показатель кислотности пахотного горизонта
рН в КС1 5,0 и ниже;
дерново-подзолистые суглинистые и глинистые почвы с рН в КС1
6,0 и ниже;
торфяно-болотные почвы с рН в КС1 5,50 и ниже;
почвы рекультивируемых земель (выработанные торфяники, карьерные участки и др.), если кислотность подготавливаемого в качестве
пахотного или гумусового горизонта имеет рН в КС1 5,50 и ниже.
На землях с уровнем загрязнения более 1,0 Кu/км 2 по цезию-137
или более 0,15 Ku/км2 по стронцию-90 дополнительно известкуются
рыхлосупесчаные почвы с рН в КС1 5,51 - 5,75; связносупесчаные
почвы – с рН в КС1 5,51 - 6,00.
При проведении работ по известкованию выделяется мелиоративное (на почвах I и II групп кислотности) и поддерживающее известкование, рассчитанное на компенсацию подкисляющих факторов (на
почвах III и IV групп) по типам севооборотов в зависимости от их
насыщения кальциефобными и кальциефильными культурами.
70
В севооборотах с высоким уровнем насыщения льном, картофелем
и люпином известкование следует проводить при рН в КС1 5,5 и ниже
(на песчаных почвах - 5,25 и ниже). Рекомендуется вносить известь
непосредственно под эти культуры или за 4 и более лет до их
посева.
Наиболее точно дозы извести можно определить по величине гидролитической кислотности. Полная доза извести по величине гидролитической кислотности рассчитывается следующим образом:
Д
Нг  500  3  10 6
 Нг  1,5,
1  10 9
где Д — доза СаСО3, т/га; 3 . 106 — масса пахотного горизонта, кг;
Нг — величина гидролитической кислотности, мэкв в 100 г сухой почвы;
1,5 — пересчетный коэффициент, который получают из следующих
расчетов.
Для нейтрализации 1 мэкв кислотности (ионов Н +) в 100 г почвы
требуется 1 мэкв, или 50 мг СаСО3, а на 1 кг — 500 мг . 3 . 106 — для
перехода к массе пахотного горизонта (кг). Для того чтобы перейти от
мг к тоннам, необходимо поделить на 1 . 109. Потребность в известковании с достаточной для практических целей точностью может быть
определена и по обменной кислотности (рН КС1). В этом случае дозы
известковых удобрений в действующем веществе устанавливаются на
основании гранулометрического состава почв, исходного уровня кислотности, содержания гумуса в почвах, плотности загрязнения территорий радионуклидами.
Для известкования пахотных почв применяются дозы известковых
удобрений согласно табл. 4.6, сенокосов и пастбищ - табл. 4.7. В табл.
4.8 приведены средние дозы СаСО3 для планирования общей потребности в известковых удобрениях по хозяйствам, районам, областям.
Дозы известковых удобрений рассчитаны на глубину пахотного горизонта до 25 см. При глубине пахотного горизонта более 25 см дозы
известковых удобрений увеличивается на 10 %. Глубина пахотного
горизонта устанавливается для конкретного поля по “Агрохимическому паспорту поля”.
71
72
Т а б л и ц а 4.7. Средние дозы известковых удобрений т/га СаСО3 для
известкования кислых почв сенокосов и пастбищ
Группы почв
Песчаные
Рыхлосупесчаные
Связносупесчаные
рН солевой вытяжки
4,25 и 4,264,517,765,015,26менее
4,50
4,75
5,00
5,25
5,50
Незагрязненные радионуклидами земли
6,0
5,5
5,0
4,5
4,0
3,5
6,5
6,0
5,5
5,0
4,5
4,0
7,5
7,0
6,5
6,0
5,5
4,5
5,515,75
5,766,00
-
-
Легко- и средне –
9,0
8,5
8,0
7,5
7,0
6,0
5,0
суглинистые
Тяжелосуглини10,0
9,5
9,0
8,5
8,0
7,8
6,0
стые и глинистые
Торфяные ( 12,0)*
8,0
6,5
5,0
3,0
Плотность загрязнения 137Сs - 1,0 - 5,0, 90Sr – 0,15 - 0,30 Кu/км2
Песчаные
6,0
5,5
5,0
4,5
4,0
3,5
Рыхлосупесчаные
6,5
6,0
5,5
5,0
4,5
4,0
3,5
Связносупесчаные
7,5
7,0
6,5
6,0
5,5
4,5
4,0
Суглинистые и
9,0
8,5
8,0
7,5
7,0
6,0
5,0
глинистые
Торфяные ( 19,0)*
13,0
10,
7,5
5,0
Плотность загрязнения 137Сs – 5,0 - 40,0, 90Sr – 0,30 - 3,0 Кu/км2
Песчаные
9,0
8,5
7,5
6,5
5,5
4,5
Рыхлосупесчаные
11,0
10,0
9,5
8,5
7,5
7,0
4,5
Связносупесчаные
13,0
11,5
11,0
10,0
8,5
7,0
5,5
Суглинистые и
16,0
15,0
14,0
13,0
12,0
10,5
8,0
глинистые
Торфяные ( 19,0)*
13,0
10,0
7,5
5,0
П р и м е ч а н и е. * - для почв с рН 4,0 и ниже.
4,0
5,0
3,5
4,0
4,5
7,0
-
Расчет доз известковых удобрений в физической массе. Физическая доза вносимых известковых удобрений определяется содержанием карбонатов кальция и магния с учетом влажности мелиоранта. Для
расчета физической дозы мелиоранта при использовании твердых известковых пород (доломит, известняк) применяются следующие формулы:
Дф 
До  100 3
т/га,
М  (100 - В)(А 1  0,7А2  0,5А3  0,2А4)
где До – расчетная доза СаСО3 на картограмме кислотности, т/га;
Дф – физический вес мелиоранта, т/га;
М – содержание кальция и магния в перерасчете на СаСО3,% на сухое
вещество;
В – влажность, %;
А1 – доля частиц менее 1 мм, %;
А2 – доля частиц 1 – 3 мм, %;
А3 – доля частиц 3 – 5 мм, %;
73
А4 – доля частиц более 5 мм, %;
0,7, 0,5, 0,2 – нейтрализующая способность частиц в сравнении с размером частиц менее 1 мм.
Т а б л и ц а 4.8. Средние дозы для планирования потребности в известковых
удобрениях, т\га
Группы почв
рН солевой вытяжке
4,01-4,50
4,51-5,00
5,01-5,50
5,51-6,00
Пахотные земли
Незагрязненные радионуклидами
Песчаные
5,5
4,5
3,5
Супесчаные
6,5
5,5
4,5
3,0
Суглинистые и глинистые
8,5
7,5
6,5
4,5
Торфяные (12,0)*
7,0
4,0
Плотность загрязнения Сs-137 - 5.0 - 40,0, Sr-90 - 0,30 - 3,0 Кu/км2
Песчаные
8,5
6,5
4,5
Супесчаные
11,5
9,5
7,0
4,0
Суглинистые и глинистые
15,0
13,0
11,0
7,0
Торфяные (19,0)*
11,0
6,0
Сенокосы и пастбища
Незагрязненные радионуклидами
Песчаные
6,0
5,0
4,0
Супесчаные
7,0
6,0
4,5
3,5
Суглинистые и глинистые
9,0
8,0
6,5
4,5
Торфяные (12,0)*
7,0
4,0
Плотность загрязнения Сs-137 - 5.0 - 40,0, Sr-90 - 0,30 - 3,0 Кu/км2
Песчаные
9,0
7,30
5,0
Супесчаные
11,5
10,0
7,5
5,0
Суглинистые и глинистые
15,5
13,5
11,5
7,5
Торфяные (19,0)*
11,0
6,5
П р и м е ч а н и е. * - для почв с рН 4,0 и ниже.
При использовании дефеката, карбонатного сапропеля и других мягких известковых материалов
Дф = До . 104 : М : (100 - В).
Применительно к доломитовой муке, у которой содержание частиц
менее 1 мм приближается к 100 %, а влажность незначительна, можно
применять формулу Дф = До : 0,95.
Доломитовая мука и другие известковые удобрения должны вноситься под культивацию и боронование дисками, чтобы тщательно их
перемешать с пахотным слоем. При заделке извести под вспашку значительная часть ее запахивается слишком глубоко и не дает нужного
эффекта.
Известкование сенокосов и пастбищ. На кислых почвах невозможно получить высокие урожаи бобовых, а также ценных злаковых
трав. После известкования в травах повышается содержание белка,
витаминов, кальция, магния и других необходимых веществ для созда74
ния полноценного питательного корма. Продуктивность кормовых
годий на кислых почвах существенно возврастает, когда известкование
проводится при их залужении или перезалужении.
Для сенокосов и пастбищ характерен продолжительный сенокосный или пастбищный период без повторной обработки почв, поэтому
при очередном залужении известкование кислых почв должно быть
обязательным приемом. Особое внимание следует уделить равномерному распределению мелиоранта в пахотном слое. Не следует вносить
известь под вспашку, так как значительное ее количество оказывается
слишком глубоко заделанной в почву. Опыты показывают, что наиболее рационально внесение извести под предпосевную кульцивацию.
Возможно внесение известковых мелиорантов с последующей заделкой дисковой бороной в несколько следов.
Поверхностное известкование сенокосов и пастбищ является малоэффективным и его проводить нецелесообразно.
Сроки проведения известкования. Апрель - май: под культуры
ярового сева, занятые пары, покров многолетних трав.
Июнь - июль - август: после уборки озимых, однолетних трав на зеленый корм и многолетних трав, на вновь осваиваемых землях. Под
озимые культуры.
Сентябрь - октябрь: после уборки озимых и яровых культур по
вспаханной зяби и до вспашки зяби на вновь осваиваемых землях.
Зимнее известкование. 1. Известкование в зимних условиях проводится на ровных площадях с уклоном не более 3 0, при глубине
снежного покрова, не превышающей 25 см, при отсутствии ледяной
корки и снежного наста, на незатопляемых весенними паводками угодьях. Запрещается внесение пылевидных известняковых удобрений на
замерзшие, непокрытые снегом пахотные почвы.
2.На площадях, известкуемых в зимних условиях, дозы извести
необходимо увеличивать на 20%.
3. Разбрасывающие диски центробежных машин должны быть выше верхней отметки снежного покрова не менее чем на 40 см. Нарезка
бульдозерных проходов в толще снега на известкуемых полях не разрешается.
4. Внесенные пылевидные известковые удобрения по снежному покрову заделываются сплошной обработкой культиваторами или
шлейф-боронами.
5. В зимних условиях проводятся лишь поддерживающее известкование (почвы III и IV групп). Почвы I - II групп кислотности не известкуются.
Известкование почв в Беларуси производится за счет средств госбюджета. Начато оно с 1965 г., и за это время создана система научного и материально-технического обеспечения работ. Она включает в
себя производство высококачественной доломитовой муки на ПО “До75
ломит”, механизированный комплекс районных объединений “Сельхозхимия”, осуществляющих хранение, транспортировку и внесение
извести в почву, а также агрохимическую службу, ведущую контроль
за дозами, качеством работ и изменением степени кислотности. С
1966 по 1991 год внесено в республике более 100 млн. тонн извести,
или по 13 т на 1 га интенсивно используемых земель.
Та б л и ц а 4.9. Прогноз потребности в известковых удобрениях по областям
Республики Беларусь до 2005 г.
Область
Незагрязненные земли
Загрязненные земли
Пашня
Сенокосы
Всего
и пастбища
Площади кислых почв, подлежащие известкованию, тыс.га
Брестская
38,9
29,0
67,9
1,8
Витебская
81,6
18,3
99,9
Гомельская
41,2
31,6
72,8
21,7
Гродненская
35,9
13,5
49,4
1,7
Минская
51,6
30,1
81,7
1,9
Могилевская
50,3
19,4
69,7
15,2
Всего по РБ
299,5
141,9
441,4
42,3
Потребность в известковых удобрениях, тыс. тонн СаСО3
Брестская
173
135
308
10
Витебская
460
92
552
Гомельская
178
157
344
122
Гродненская
179
65
244
6
Минская
265
157
422
8
Могилевская
266
100
366
88
Всего по РБ
1530
706
2236
234
Доломитовая мука
1611
743
2354
246
Итого
69,7
99,9
94,5
51,1
83,6
84,9
483,7
318
552
466
250
430
454
2470
2600
После пяти циклов проведенных работ количество сильно- и
среднекислых почв на паше снизилось с 66,8 до 8,4 % (1996 г.), на
луговых угодьях – с 44,2 до 10,2%. Средневзвешенный показатель
кислотности (рН в КС1) возрос на паше с 4,93 до 5,88.
К 1985 г. применение известковых удобрений достигло 6 млн.
тонн и начало снижаться. С 1990 г. произошло снижение применения
известковых удобрений с 5,1 до 2,1 млн. тонн (1995 г.). Небольшое
снижение внесения извести является закономерным, так как за 30 лет
интенсивного известкования достигнуты существенные успехи в
нейтрализации кислотности.
В белорусские почвы нужно в настоящее время вносить 3,0 - 3,6
млн. тонн извести ежегодно. Прогноз потребности в известковых
удобрениях по областям Беларуси до 2005 г. приведен в табл. 4.9.
Если и в дальнейшем сохранится такой низкий уровень известкования, как в последние годы, возрастут площади почв с избыточной
кислотностью, снизится эффективность минеральных удобрений,
76
ухудшится качество растениеводческой продукции, усилится поступление в растения тяжелых металлов и радионуклидов, возрастут подвижность органического вещества почвы и его потери. Все это приведет к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и
ухудшению экологической обстановки.
4.7. Контроль и оценка качества работ при известковании
Авторский надзор за осуществлением проектов известкования вводится в целях контроля соответствия выполненных работ плану, соблюдения сроков и сметной стоимости запроектированных работ, четкой организации учета произвесткованных земель, повышения ответственности исполнителей работ за эффективное проведение известкования почв и использование выделяемых бюджетных средств.
Контроль осуществляется агрохимиком (агрономом) районного
филиала ОПИСХ при непосредственном участии агрономов хозяйств
в течение всего периода проведения известкования.
Для обеспечения контроля за качеством известкования ОПИСХ
приобретает необходимое оборудование (приборы для определения
кислотности почв в полевых условиях, комплекты противней для замера неравномерности известкования, анемометры и др.). Районное
объединение “Сельхозхимия” представляет транспортное средство для
выездов на объекты.
Контроль за реализацией проекта включает:
установление фактического соответствия известкуемой площади,
указанной в проекте;
проверку документации о поступлении известковых удобрений к
месту работ, их количества и качества;
контроль за качеством работ на каждом поле (участке) путем инструментального замера неравномерности распределения известковых
удобрений.
Методическое руководство всеми видами работ по авторскому
надзору за известкованием кислых почв проводится областными проектно-изыскательскими станциями химизации сельского хозяйства
(ОПИСХ) и Научно-исследовательским государственным предприятием институтом почвоведения и агрохимии (НИГПИПА).
Приемку произвесткованных площадей осуществляет комиссия в
составе: агрохимика районного филиала ОПИСХ, начальника (агронома по известкованию) мехотряда райобъединения “Сельхозхимия” и
агронома (агрохимика) хозяйства. Комиссия оценивает качество работ
и составляет акт в трех экземплярах по форме 118-а (хим.), который
передается в хозяйство, РАПО и районное объединение “Сельхозхимия”.
77
Работы, выполненные с отступлением от требований “Инструкции
по известкованию кислых почв сельскохозяйственных угодий Республики Беларусь”, не подлежат оплате за счет средств госбюджета и
оформляются актом браковки.
Если агрономы колхозов подписывают акты на приемку площадей, произвесткованных с отступлением от требований “Инструкции”,
оплата выполненных работ производится за счет хозяйств.
Акт приемки и заключение о качестве работ оформляется по окончании работ на объекте ( поле, участок) до заделки извести в почву, но
не позднее пяти дней после проведения работ.
Учет известковых удобрений, завезенных в хозяйство, и произвесткованных площадей является обязательным условием производства
работ по известкованию и осуществляется бухгалтерами и агрохимиками (агрономами) хозяйства, мехотрядов РО “Сельхозхимия”, а контролируется
агрохимиком
(агрономом)
районного
филиала
ОПИСХ.
Произвесткованные и принятые по акту поля четко обозначаются
на картограмме кислотности и заносятся в “Книгу истории полей севооборотов” хозяйства.
Обозначаемый производственный участок заштриховывается на
картограммах, а внутри заштрихованного контура производится запись
даты известкования и фактического количества в т/га действующего
вещества внесенного известкового удобрения, вид известкового
удобрения.
Отметки на картограммах кислотности производятся в хозяйстве
агрономом, в РО “Сельхозхимия” — агрохимиком ( агрономом )
райобъединения “Сельхозхимия”, в районе — агрохимиком филиала
ОПИСХ.
4.8. Эффективность известкования
Под влиянием известкования значительно повышается урожай
сельскохозяйственных культур. Обобщение результатов полевых опытов научно-исследовательских учреждений Нечерноземной зоны показывает, что известкование сильно- и среднекислых дерновоподзолистых почв увеличивает урожайность озимой пшеницы на 3 - 7
ц/га, ржи, яровой пшеницы, ячменя — на 2-5, клеверного сена — на 8
- 15 и более, сахарной , кормовой свеклы и капусты — на 40 - 100, кукурузы (зеленая масса) — на 30 - 70, картофеля — на 10 - 20 ц/га. При
известковании сильнокислых почв урожайность повышается в большей степени, чем средне- и слабокислых, и прибавки урожая возрастают с повышением дозы извести (табл.4.3).
Известь медленно растворяется и взаимодействует с почвой, действие ее проявляется постепенно, поэтому эффект от известкования
достигает максимума на второй - третий год.
78
При внесении полной дозы положительное действие извести на
урожай проявляется в течение 8 - 10 лет. За это время каждая тонна
извести дает общую прибавку урожая всех выращиваемых культур,
равную в пересчете на зерно 12 - 15 ц/га.
Известкование — основное условие эффективного применения
удобрений на кислых почвах. Эффективность минеральных и органических удобрений на известкованных почвах значительно возрастает.
Положительное действие наблюдается от совместного внесения извести и навоза. Опыты показывают, что на кислых дерновоподзолистых почвах сочетание известкования с внесением умеренных
доз навоза в большинстве случаев дает такую же или более высокую
прибавку урожаев сельскохозяйственных культур, чем двойная доза
навоза на неизвесткован-ной почве.
Эффективность минеральных удобрений на сильно-и среднекислых
почвах при их известковании повышается на 35 - 50%, на слабокислых
— на 15 - 20%. Прибавка урожая от совместного применения извести и
минеральных удобрений обычно выше, чем сумма прибавок от раздельного их внесения.
Известкование кислых почв не только повышает урожай и эффективность удобрений, но и обеспечивает получение значительного экономического эффекта. Экономическая эффективность известкования
определяется величиной затрат на его проведение и стоимостью дополнительной продукции, получаемой от извести за все время ее действия.
В структуре издержек на известкование наибольшая доля затрат
приходится на транспортировку, погрузочно-разгрузочные работы и
внесение удобрений.
Прибавка урожая от известкования и экономическая эффективность этого приема могут значительно колебаться в зависимости от
степени кислотности почв, доз извести и состава культур севооборота.
Наибольшие чистый доход от известкования кислых почв и окупаемость затрат обеспечиваются в севооборотах, где возделывают культуры, сильно отзывающиеся на этот прием. Результаты многих полевых
опытов показывают, что на сильно- и среднекислых почвах затраты на
известкование окупаются стоимостью дополнительного урожая зерновых культур за 1 - 2 года, кормовых — менее чем за год, картофеля
и овощей — в 3 - 5-кратном размере в течение года. На слабокислых
почвах время окупаемости затрат возрастает в 1,5 раза.
За ротацию севооборота каждая тонна извести на дерновоподзолистых почвах Нечерноземной зоны обеспечивает прибавку
урожая культур не менее 7 - 8 ц/га. Окупаемость 1 руб. затрат на известкование составляет 1,7 - 1,9 руб.
79
5. ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ
В связи с уменьшением объема применения минеральных удобрений значимость органических удобрений как источника питательных
элементов возрасла. Они являются наиболее полноценными по содержанию питательных элементов, необходимых растениям. В 1 т подстилочного навоза содержится 5 кг N, 2,5 кг P 2O5, 6 кг К2О; 3 — 5 г В,
25 г Zn; 3,9 г Cu, 0,5 Мо и 50 г Mn. Следует иметь в виду, что себестоимость 1 кг питательных элементов, внесенных с твердым навозом, на
24 - 37 % ниже, чем в эквивалентном количестве минеральных удобрений. В повышении плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур важная роль отводится органическим удобрениям.
Внесение органических удобрений оказывает положительное влияние на баланс гумуса в почве, улучшает воздушный и водный режим
почвы, усиливает микробиологическую активность почвы. Из 1 т органических удобрений на суглинистых почвах образуется 50 кг/га гумуса, на супесчаных - 40 и песчаных - 35.
В настоящее время в мире на 1 га пашни вносят около 15 т/га органических удобрений. В США применяется около 14 т/га, Англии - 25,
Нидерландах - 70 т/га. В Беларуси применение органических удобрений достигло в 1991 г. 83 млн. тонн, или 14,5 т/га.
В последние годы в Республике Беларусь ввиду систематического
сокращения поголовья скота и резкого сокращения объемов заготовок
торфа значительно снизилось применение органических удобрений,
что привело к снижению темпов накопления гумуса, а в некоторых
районах произошло уменьшение содержания гумуса. В 1995 г. применение органических удобрений снизилось в республике до 9,5, а в
1999 г. – до 8,2 т/га.
Одним из мероприятий, позволяющим снизить применение органических удобрений, является обоснование оптимальных размеров посевов многолетних трав и повышение их урожайности. В настоящее время на 1 га пропашных культур приходится 3 га многолетних трав. Даже при уменьшении объемов применения органических удобрений в
последние годы за счет увеличения доли растительных остатков в общем объеме поступающего в почву органического вещества с 46 до
55% удалось в целом на пахотных почвах поддержать достигнутый
уровень содержания гумуса в почве. Для поддержания бездефицитного
баланса гумуса в республике необходимо обеспечить применение
органических удобрений на уровне 50 млн. т/га, или 9 - 10 т/га. Предполагается, что в связи с возрастанием поголовья скота внесение органических удобрений может возрасти до 52,8 млн. тонн. Потребность в торфе республики составляет около 3 млн тонн.
80
При правильном применении окупаемость 1 т органических удобрений составляет: у зерновых - 20 кг, картофеля – 90, кормовых корнеплодов – 200, кукурузы ( зеленая масса) – 150 кг .
В сельском хозяйстве применяются следующие виды органических
удобрений:
1. Органические удобрения на основе отходов животноводства и
птицеводства:
а) подстилочный навоз;
б) бесподстилочный навоз;
в) навозная жижа;
г) птичий помет;
2. Удобрения из природного органического сырья:
а) торф;
б) компосты;
3. Зеленое удобрение и использование побочной продукции растениеводства:
а) солома;
б) зеленое удобрение;
4. Органические удобрения на основе коммунальных и промышленных отходов:
а) промышленные и бытовые отходы;
б) осадки сточных вод;
в) гидролизный лигнин.
Подстилочный навоз — смесь жидких и твердых экскрементов
животных с подстилкой. Жидкие экскременты животных относятся к
калийно-азотному удобрению, а твердые — к азотно-фосфорному
(табл. 5.1).
По содержанию воды навоз делят на горячий (конский и овечий) и
холодный (от КРС и свиней). Горячий навоз вследствие меньшего количества воды разлагается быстрее, поэтому его используют для
набивки парников, устройства утепленных гряд и в качестве биотоплива.
Качество навоза, его химический состав зависят: 1) от типа кормления; например, при содержании в рационе концентратов навоз содержит больше питательных веществ, чем при кормлении грубыми
кормами; 2) вида животных ( табл.5.2); 3) количества и вида подстилки; 4) способа хранения (табл. 5.3; 5.4)
В различном подстилочном материале содержится следующее количество питательных элементов:
Солома
Солома
Лиственная
Торф
злаков
бобовых
подстилка
Азот
0,3 – 0,9
1,2 – 2,0
0,5 – 1,4
1,0 – 2,0
Фосфор
0,2 – 0,3
0,3 – 0,4
0,2 – 0,3
0,1 – 0,3
Калий
0,5 – 1,1
0,6 –1,8
0,2 – 0,4
0,2
81
При рыхлом, или горячем способе хранения, когда навоз не уплотняется, создаются аэробные условия, развиваются термофильные бактерии, температура внутри бурта достигает 50 - 60 0 С. Идет бурное
разложение органического вещества, азот улетучивается в виде NН 3,
наблюдаются потери Р2О5 и К2О. Потери азота при рыхлом хранении –
около 30%.
Т а б л и ц а 5.1. Содержание сухого вещества, азота и зольных элементов в экскрементах животных, %
Вид животных
Сухое
в-во
КРС
Лошади
Овцы
Свиньи
16
24
35
18
КРС
Лошади
Овцы
Свиньи
6
10
13
3
N
Р2О5
Твердые выделения
0,29
0,17
0,44
0,35
0,55
0,34
0,60
0,41
Жидкие выделения
0,58
0,01
1,55
0,01
1,95
0,01
0,43
0,07
К2О
СаО
MgO
0,10
0,35
0,15
0,26
0,35
0,15
0,46
0,09
0,13
0,12
0,15
0,10
0,49
1,50
2,26
0,83
0,01
0,45
0,16
0,01
0,04
0,24
0,34
0,08
При горячепрессованном, или рыхло-плотном, способе хранения
(способ Кранца) навоз рыхлой укладки после разогревания до 50 - 60
0
С уплотняется. Сначала создаются аэробные условия, затем — анаэробные. Потери азота и органического вещества уменьшаются.
Существует также холодный, или плотный, способ хранения, когда
создаются анаэробные условия. Навоз в буртах сразу уплотняется. Это
лучший способ хранения с точки зрения сохранения в нем питательных веществ. В этом случае в буртах сохраняется постоянная температура ( 15 - 35 0С). Потери азота небольшие, так как навоз все время
находится в плотном и влажном состоянии. В такой навоз доступ воздуха ограничен, а свободные от воды поры заняты углекислотой, что
замедляет микробиологическую деятельность.
В зависимости от степени разложения навоз на соломенной подстилке подразделяют на свежий, полуперепревший и перегной.
В свежем слаборазложившемся навозе солома незначительно изменяет цвет и прочность. В полуперепревшем она приобретает темнокоричневый цвет, становится менее прочной и легко разрывается. В
этой стадии разложения навоз теряет 10 - 30% первоначальной массы и
такое же количество органического вещества. Невыгодно доводить
навоз до стадии перегноя, так как в этом случае около 35% органического вещества теряется.
Слаборазложившийся навоз в первый год может оказать слабое
действие, а в последействии на второй и третий годы могут быть срав82
нительно высокие прибавки урожая. При наличии в хозяйстве разной
степени разложения навоза более разложившийся навоз в районах достаточного увлажнения можно внести весной под пропашные культуры, а менее разложившийся — летом после уборки однолетних трав
под озимые хлеба.
Т а б л и ц а 5.2. Химический состав свежего навоза, %
Навоз на соломенной подстилке
Составные части
Вода
Орган. вещество
Азот: общий
аммиачный
Фосфор
Калий
КРС
77,3
20,3
0,45
0,14
0,23
0,50
конский
71,3
25,4
0,58
0,19
0,28
0,63
овечий
64,4
31,8
0,83
0,23
0,67
свиной
72,4
25,0
0,45
0,20
0,19
0,60
Навоз на торфяной подстилке
КРС
конский
77,5
67,0
0,60
0,80
0,18
0,28
0,22
0,25
0,48
0,53
Подстилочный навоз нерационально вносить в почву в свежем виде, поскольку может произойти мобилизация подвижных форм азота
микроорганизмами, а растения в начале вегетации его не получат в
достаточном количестве. Кроме того, свежий навоз содержит семена
сорняков. Поэтому в хозяйствах следует использовать вызревший, полуперепревший навоз. При заготовке органических удобрений в зимний период необходимо продлевать сроки их компостирования и хранения, а внесение производить в летне-осенний период. Это позволит
получать высококачественный навоз, свободный от сорняков и патогенной микрофлоры.
Та б л и ц а 5.3. Влияние способов хранения подстилочного навоза на потери органического вещества и азота, %
Способ хранения
Рыхлый
Горячепрессованный
Плотный
Потеряно из навоза на
соломенной подстилке
Орган. в-во
Азот
32,6
31,4
24,6
21,6
12,2
10,7
Потеряно из навоза на торфяной
подстилке
Орган. в-во
Азот
40,0
25,2
32,9
17,1
7,0
1,0
Т а б л и ц а 5.4. Содержание элементов питания в навозе на соломенной подстилке
в зависимости от степени его разложения, %
Навоз
Свежий
Полуперепревший
Перепревший
Перегной
Р2О5
0,25
0,38
0,43
0,48
N
0,52
0,60
0,66
0,73
83
Потери органического
вещества
29,0
47,2
62,4
Для получения навоза хорошего качества его хранят в навозахранилищах или в полевых штабелях.
Навозохранилища. При укладке штабелей стремятся к тому, чтобы навоз различной степени разложения не был перемешан, а находился в отдельных частях навозохранилища. Укладка навоза в штабеля шириной 2 - 3 м начинается вдоль той стороны хранилища, которая
прилегает к жижесборнику. Навоз укладывают небольшими участками, уплотняя каждый метровый слой навоза, а затем доводят до полной высоты (1,5 - 2 м). После того, как первый штабель будет полностью уложен, вдоль него, по мере поступления навоза, укладывают
таким же образом второй штабель, затем третий и т.д. до заполнения
навозохранилища. Штабеля должны плотно примыкать друг к другу.
При таком порядке закладки на одной стороне навозохранилища будет
находиться более разложившейся навоз, а на другой — менее разложившийся, что позволит использовать навоз нужного качества.
Полевые штабеля. Такой способ хранения навоза в настоящее
время наиболее распространен. Поскольку существует большое
напряжение в использовании транспортных средств в весенне-летний
период, вывоз навоза в поле целесообразно организовывать зимой.
Можно вывозить навоз, подготовленный в навозохранилище, или свежий навоз непосредственно со скотных дворов.
При зимней вывозке навоза площадку для укладки каждого штабеля выбирают на возвышенном, не затопляемом весной месте. Ее очищают от снега, застилают торфом или резаной соломой слоем 20 - 25
см. Навоз укладывают в достаточно крупные штабеля или уплотняют
для предотвращения его промерзания и потерь азота. Штабеля делают
шириной 3 - 4 м и более при высоте 1,5 и 2 м.
Навоза в каждом штабеле должно быть столько, чтобы его хватило
для удобрения минимум 1 - 2 га пашни. Для озимых зерновых хлебов
при зимней вывозке закладывают более крупные штабеля (на 60 - 80
т). Такое количество навоза рассчитано на 4 - 5 га. Штабеля на поле
размещают так, чтобы при внесении навоза максимально сокращать
холостые проезды навозоразбрасывателей. Лучше всего укладывать
штабеля рядами.
Одновременно определяют расстояние между штабелями в каждом
ряду. Оно зависит от величины штабеля и грузоподъемности навозоразбрасывателя.
Во избежание промерзания штабеля в зимний период его укладывают за 1- 2 дня. После укладки его закрывают торфом или резанной
соломой слоем 15 - 25 см. Нельзя хранить на полях свежий или полуперепревший навоз в мелких кучах, так как он промерзает (зимой) или
пересыхает ( весной и летом), из него теряется значительное количество аммиачного азота. Качество такого навоза резко ухудшается.
84
Наиболее высокая оплата навоза прибавкой урожая достигается
при использовании его под пропашные культуры (картофель, овощные, кормовые корнеплоды, кукуруза, силосные, сахарная свекла), а из
зерновых — под озимую рожь и пшеницу.
В первую очередь навозом обеспечивают овощные, кормовые и
специализированные по наиболее ценным культурам севообороты.
Действие навоза в севообороте не ограничивается одним годом. Последействие его на урожайность следующих культур продолжается от
3 — 4 до 7 — 8 лет и более.
Размер последействия зависит от вида и качества навоза, отзывчивости первой культуры на удобрения, почвенно-климатических условий. Чем выше оплата навоза прибавкой урожайности в первый год
действия, тем меньше его эффективность в последействии. В связи с
этим при внесении навоза под пропашные культуры последействие его
на урожайность следующих в севообороте культур ниже, чем при внесении под озимые. На легких по гранулометрическому составу почвах
прибавки урожая в первый год действия навоза, как правило, выше,
чем в последующие, а на суглинистых и глинистых — равны или
меньше, чем в последействии.
Различные культуры характеризуются неодинаковым потреблением
питательных веществ из навоза. Коэффициент использования пропашными культурами элементов питания из навоза в первый год действия
составляет: N — 30 - 40, Р2О5 — 35 - 45, К2О — 60 - 70%; зерновыми
— N — 20 - 30, Р2 О5 — 25 - 35, К2О — 50 - 60%. Средние коэффициенты использования питательных веществ растениями из подстилочного навоза приведены в табл. 5.5.
Т а б л и ц а 5.5. Коэффициенты использования питательных веществ
из подстилочного навоза ,%
Год действия
1 –й
2-й
3-й
В целом за ротацию севооборота
N
20 – 25
20
10
50 – 55
Р2О5
25 - 30
10 - 16
5
40 - 45
К2О
50 - 60
10 - 15
60 - 75
На почвах легкого гранулометрического состава использование из
навоза азота и калия в первый год выше на 5 - 10, фосфора - на 5% в
сравнении с более связными почвами.
Оптимальным сроком внесения подстилочного навоза на всех почвах, за исключением избыточного увлажненных песчаных, является
осень (под зябъ), на песчаных почвах эффективность выше при внесении весной. На легких и средних по гранулометрическому составу
почвах навоз под озимые зерновые лучше вносить после уборки парозанимающей культуры.
85
В подстилочном навозе 15 - 20% азота находится в аммиачной
форме. Поэтому при разбрасывании навоза необходима одновременная
его заделка в почву плугом или дисковым культиватором. При опаздывании с заделкой навоза на одни сутки теряется 60 - 90% аммиачного азота.
Дозы органических удобрений дифференцируются в зависимости
от культуры, уровня планируемых урожаев, гранулометрического состава почв и содержания в них гумуса. Наиболее высоко оплачивают
органические удобрения прибавкой урожая пропашные культуры и
озимые зерновые, имеющие длительный вегетационный период. Яровые зерновые хорошо используют последействие органических удобрений, прямое внесение их экономически нецелесообразно. На всех
культурах оплата 1 т удобрений снижается при повышении разовых
доз свыше оптимальных. Наиболее экономически оправданная прибавка урожая, по данным БелНИИЗК и НИГНИИПА, получается при
внесении подстилочного навоза в следующих дозах: под столовый
картофель — 40 - 50 т/га, кормовые корнеплоды — 70 - 80, кукурузу
— 50 - 70, озимые зерновые — 20 - 25, однолетние травы — 20 – 40,
многолетние злаковые и бобово-злаковые травосмеси (перезалужение)
— 30 - 40 т/га. Поэтому повышение разовых норм навоза и компостов
выше 60 - 80 т/га для пропашных культур и 20 - 30 т/га для зерновых
может быть обоснованным только на дерново-подзолистых почвах с
низким содержанием гумуса.
Существенное значение при определении доз навоза должны иметь
физические свойства различных дерново-подзолистых почв, определяемые их гранулометрическим составом, гидротермическими условиями, структурностью. Но хорошо дренированных супесчаных и суглинистых почвах, где разложение органического вещества происходит
интенсивно, наиболее целесообразно более частое (один раз в три года) применение навоза в средних дозах. На более тяжелых суглинистых почвах органические удобрения разлагаются медленно и действие их более продолжительное, чем на легких. В этом случае можно
применять повышенные дозы органических удобрений при более редком (один раз в 4 года) их внесении.
Бесподстилочный навоз представляет собой разбавленную водой
смесь кала, мочи и остатков корма, обладающую свойствами текучести. Текучесть навоза зависит от содержания в нем сухого вещества и
коллоидных частиц. Свиной навоз при одинаковом количестве сухого
вещества более текуч, чем навоз крупного скота, так как в нем меньше
коллоидных частиц.
В зависимости от содержания воды бесподстилочный навоз подразделяется на три вида: полужидкий — влажность менее 92%; жидкий — влажность 92 - 97%; навозные стоки — влажность более 97%.
86
Т а б л и ц а 5.6. Химический состав бесподстилочного навоза от различных
сельскохозяйственных животных
Вид скота
Коровы
Быки
Свиноматки
Свиньи на откорме
Телята
Сух.
в-во
6,23
9,67
4,95
8,62
10,11
N
общий
0,25
0,68
0,43
0,57
0,50
аммиач.
0,14
0,38
0,16
0,24
0,27
Р2О5
К2О
0,09
0,39
0,22
0,27
0,27
0,35
0,65
0,20
0,44
0,30
рН
водн.
7,8
7,9
6,7
6,8
7,3
N: Р2О5 :
К2О
1:0,4:1,4
1:0,6:0,9
1:0,5:0,5
1:0,5:0,8
1:0,5:0,6
Бесподстилочный навоз — важное звено в круговороте питательных веществ в земледелии, так как в него переходит из кормов в среднем азота —50 - 80%, фосфора — 60 - 80, калия — 80 - 95, кальция —
до 90, органического вещества — 60%.
Т а б л и ц а 5.7. Среднее содержание питательных элементов в бесподстилочном навозе крупного рогатого скота в зависимости от его возвраста, %
Вид животных
Молодняк КРС
Откормочные быки
Коровы
N
0,35
0,70
0,40
Р2О5
0,12
0,18
0,06
К2О
0,28
0,56
0,46
Са
0,19
0,20
0,21
Mg
0,06
0,08
0,05
Na
0,06
0,05
0,05
Химический состав бесподстилочного навоза зависит: 1) от вида
животных (табл. 5.6); 2) их возраста (табл. 5.7); 3)типа кормления.
Навоз откормочных быков содержит больше азота, фосфора и калия,
чем навоз коров и молодняка крупного рогатого скота (табл. 5.7). Это
объясняется высокой долей концентрированных кормов в рационе быков.
При переходе от корма свиней картофелем к откорму зерном в
навозе значительно увеличивается содержание сухого вещества, азота
и фосфора и уменьшается содержание калия (табл. 5.8).
На крупных животноводческих комплексах наиболее широко распространена технология использования бесподстилочного навоза путем разделения его на твердую и жидкую фракции.
Свойства навоза и способ его разделения оказывают влияние на состав получаемых твердых и жидких фракций. С увеличением содержания сухого вещества и питательных элементов в исходном навозе повышается и содержание их в обоих фракциях. При гидравлическом
способе разделения в жидкой фракции содержание сухого вещества и
питательных элементов снижается по сравнению с содержанием их в
исходном навозе ( табл.5.9).
87
Т а б л и ц а 5.8. Состав бесподстилочного навоза в зависимости от типа откорма
свиней ( на сырое вещество), %
Показатели
Тип откорма
картофельный
зерновой
.
7,87 .
.
10,0 .
Сухое вещество
1,73 – 17,30
1,47 – 18,30
.
5,59 .
.
7,74 .
Органическое вещество
120 – 13,30
10,6 –12,88
.
0,53 .
.
0,65 .
Азот
0,14 – 0,91
0,23 – 1,03
.
0 ,11 .
.
0,14 .
Фосфор
0,02 – 0,34
0,09 – 0,21
. 0 ,43 .
.
0,27 .
Калий
0,09 – 0,75
0,11 – 0,47
П р и м е ч а н и е. В числителе — средневзвешенные показатели, а в знаменателе —
пределы колебаний.
Т а б л и ц а 5.9. Состав бесподстилочного свиного навоза ( на сырое вещество), %
Органические
удобрения
Исходный навоз
Фракции: твердая
жидкая
Сухое
N
вещество
общий
аммиачный
1,4 - 5,4 0,16 - 0,24 0,06 - 0,13
13,0 - 26,0 0,30 - 0,47 0,04 - 0,11
1,0 - 1,8 0,07 - 0,17 0,05 - 0,06
Р2О5
К2О
0,08 - 0,16
0,13 - 0,16
0,07 - 0,09
0,08 - 0,14
0,09 - 0,15
0,06 - 0,07
При механическом способе разделения навоза сухое и органическое вещество, фосфор и кальций распределяют почти поровну между
твердой и жидкой фракциями, в то время как 80 - 90 % азота, калия и
натрия остается в жидкой фракции ( табл.5.10).
Т а б л и ц а 5.10. Распределение составных веществ между жидкой и твердой
фракциями при разделении навоза механическим способом, %
Вещество, элемент
Сырое вещество
Сухое вещества
Органическое вещество
Азот
Фосфор
Калий
Кальций
Магний
Натрий
Навоз КРС
Жидкая
Твердая
фракция
фракция
84
16
46
54
48
52
79
21
53
47
85
15
55
45
67
33
84
16
88
Свиной навоз
Жидкая
Твердая
фракция
фракция
89
11
58
42
58
42
85
15
55
45
91
9
67
33
30
70
89
11
Использование различных систем гидросмыва для удаления навоза
приводит к разбавлению навоза водой, значительному уменьшению
содержания в нем питательных веществ (табл.5.11, 5.12).
Т а б л и ц а 5.11 Химический состав и выход бесподстилочного навоза КРС при
рН 6,8 - 7,8 в зависимости от влажности (на сырую массу), %
Показатели
Сухое вещество
Органическое вещество
Азот : общий
аммиачный
Р2О5
К2О
СаО
MgO
Nа2О
Выход навоза: за сутки,кг
за год, т
88,5
11,5
8,6
0,40
0,25
0,20
0,45
0,15
0,10
0,12
5,5
20
Влажность навоза, %
90
92
95
10,0
8,0
5,0
7,5
6,0
3,7
0,35
0,28
0,17
0,21
0,17
0,10
0,17
0,14
0,08
0,40
0,32
0,20
0,13
0,10
0,06
0,09
0,07
0,04
0,10
0,08
0,05
63
80
125
23
29
45
98
2,0
1,5
0,07
0,04
0,03
0,08
0,03
0,02
315
115
Аммиачный азот в бесподстилочном навозе составляет 50 - 70% от
общего и представлен аммиаком и карбонатом аммония. Нитратного
азота содержится незначительная часть - всего 3 - 8% от общего азота.
В первый год растения используют из навоза главным образом аммиачный азот, во второй и последующие годы — азот минерализовавшегося органического вещества. Фосфор в бесподстилочном навозе представлен в основном в органической форме в виде фосфатидов и нуклеопротеидов и используется растениями лучше, чем из минеральных
фосфорных удобрений. Весь калий находится в минеральной легкодоступной форме. Бесподстилочный навоз примерно около шести месяцев должен храниться в навозохранилищах. Потери азота и органического вещества при его хранении составляют 8 - 15 и 6 - 20% соответственно, причем в открытых и закрытых навозохранилищах они примерно одинаковые.
Дозы бесподстилочного навоза зависят от многих факторов:
1) уровня плодородия почвы;
2) объемов накопления навоза и содержания в нем питательных
веществ;
3) биологических особенностей культур и роли их в севообороте.
Жидкий и полужидкий бесподстилочный навоз применяют, как
правило, в качестве основного удобрения, а навозные стоки — для
удобрительно-увлажнительных поливов в течение вегетационного
периода.
Дозы бесподстилочного навоза устанавливаются по азоту. Основные сельскохозяйственные культуры, под которые рекомендуется
89
90
91
применять бесподстилочный навоз, примерные дозы и сроки его внесения приведены в табл. 5.13.
Годовую дозу навоза определяют для каждой культуры севооборота с учетом плодородия почвы, выноса питательных веществ урожаем,
содержания их в навозе и коэффициентов использования этих веществ
растениями из удобрения (табл. 5.14).
Из жидкой фракции навоза при поверхностном его внесении без заделки в почву используется азота в первый год 20 - 30%, а при заделке
в почву — 40 - 50%. Фосфор и калий используется примерно так же,
как и из гомогенизированного навоза. Последействие азота жидкой
фракции слабое и составляет около 5%.
Низкие коэффициенты использования азота из бесподстилочного
навоза при поверхностном его внесении без заделки в почву связаны с
большими потерями аммиачного азота.
При внесении на вспаханную почву дозы бесподстилочного навоза
ниже на 10 - 20%, чем на невспаханную. Потери аммиачного азота ( в
% от внесенного) через 6 ч после внесения без задели составляют 50 60%, а спустя двое суток — 75 - 80%. Как показывают исследования ,
при промораживании бесподстилочного навоза теряется около 80%
аммиачного азота, т.е. в основном тот азот, который используется растениями в 1-й год из навоза. При круглогодичном внесении бесподстилочного навоза в зависимости от сроков и доз потери азота составляют 30 - 50% и более от общего содержания в навозе. Прибавка
урожая сельскохозяйственных культур при внесении бесподстилочного навоза составляет: под зябъ — 31, по замершей зяби — 37, весной
— 42%.
Т а б л и ц а 5.14. Примерные коэффициенты использования питательных веществ сельскохозяйственными культурами из бесподстилочного навоза,%
Год действия навоза
1-й
2-й
3-й
Всего за ротацию
севооборота
При позднеосеннем и зимнем
внесении без заделки в почву
N
10 - 20
10 - 15
5
25 - 40
Р2О5
10 - 15
10 - 15
5
25 - 35
К2О
30 - 35
20 - 25
50 - 60
При заделки в почву плугом,
дисковой бороной, культиватором
N
Р2О5
К2О
25 - 35
20 - 30
40 - 60
10 - 15
5 - 10
10 - 15
5
5
40 - 55
30 - 45
50 - 75
На почвах с пониженным и средним содержанием питательных веществ годовую дозу рассчитывают по следующей формуле отдельно
для азота (N), фосфора (Р2 О5) и калия (К2 0):
Д
В
,
10  К  С
92
где Д – годовая доза навоза, т/га;
В – вынос элемента питания планируемым урожаем, кг/га;
К – коэффициент использования элемента питания из удобрений,
%;
С – содержание элемента питания растений в навозе, %.
Доза навоза для почв с оптимальным содержанием питательных
веществ определяется как минимальная из трех вычисленных величин.
Недостающее количество двух других питательных элементов вносят в
виде минеральных удобрений. Например, запланирован урожай зеленой массы кукурузы 700 ц/га, навозные стоки свиноводческого комплекса имеют влажность 98,4 % , содержат азота — 0,114, фосфора —
0,085, калия — 0,039%. Коэффициенты использования питательных
веществ приняты разными 0,5 для азота, 0,3 для фосфора и 0,8 для калия.
С запланированным урожаем зеленой массы кукурузы (700 ц/га)
вынос азота составляет приблизительно 170 кг/га, фосфора - 65 и калия
- 210. Дозы навоза, необходимые для возмещения выноса питательных
веществ (NPK), в этом случае составят:
ДN 
170
 298 т/га;
10  0,5  0,114
ДР2О5 
ДК2О 
65
 255 т/га;
10  0,5  0,085
210
 673 т/га;
10  0,3  0,039
В данном примере дозу навоза следует определять по потребности
кукурузы в фосфоре. При внесении дозы, рассчитанной по калию, в
почву поступило бы избыточное для кукурузы количество азота и
фосфора.
Дозы питательных веществ в дополнение к навозу, вносимые в виде минеральных удобрений, будут следующие:
ДN 
ДК2О 
(298 - 255)  0,0114  10  0,5
 4,9 кг/га;
0,5
(673 - 255)  0,039  10  0,8
 163 кг/га.
0,8
На хорошо окультуренных почвах с высоким содержанием фосфора и калия дозы бесподстилочного навоза устанавливают без учета
коэффициентов использования этих элементов, т.е. только по выносу.
Потребность же в азоте и в дополнительном внесении азотных минеральных удобрений рассчитывается обычным путем, т.е. с учетом коэффициента его использования из азотных минеральных удобрений. В
этом случае доза навозных стоков, рассчитываемая по азоту, фосфору
и калию, была бы такой:
93
ДN 
170
 298 т/га;
10  0,5  0,114
ДР2О5 
ДК2О 
65
 75 т/га;
10  0,085
210
 538 т/га;
10  0,039
Наименьшая из них - доза, достаточная для покрытия потребности
кукурузы в фосфоре. Ее и следовало бы принять за дозу внесения
навозных стоков, а недостающие 127 кг/га азота — ( 298 - 76) . 10 .
0,114 . 0,5 — и 180 кг/га калия — ( 538 - 76) . 10 . 0,039 — покрыть за
счет минеральных удобрений. Во всех случаях дозы азота не должны
превышать предельных количеств, указанных в табл. 5.13.
Экологический порог применения азота органических удобрений
необходимо дифференцировать в зависимости от типа и гранулометрического состава почвы. Так, для дерново-подзолистых суглинистых
почв допустимая доза органического азота составляет 250 кг/га, супесчаных на морене — 230, супесчаных и песчаных на песках — 200,
торфяно-болотных — 150.
При использовании бесподстилочного навоза необходимо строго
соблюдать весь комплекс природоохранных мероприятий, обеспечивающих защиту урожая, водного и воздушного бассейнов от загрязнения. Мероприятия по охране окружающей среды от загрязнения бесподстилочным навозом в основном заключаются в следующем:
1. Вносить жидкий навоз под более отзывчивые культуры, образующие обильную вегетативную массу;
2. Соблюдать сроки внесения, так как значительное количество питательных элементов в жидком навозе находится в легкорастворимых
и газообразных формах. Приближать внесение его к периоду максимального потребления элементов питания растений. В первую очередь
это необходимо учитывать при выращивании культур на супесчаных
почвах с низкой поглотительной способностью. Оптимальным сроком
внесения жидких органических удобрений для большинства сельскохозяйственных культур считается весенний период. Наиболее эффективное использование жидкого навоза обеспечивается при дробном
внесении его в начале отрастания многолетних трав и после каждого
укоса;
3. По санитарно-гигиеническим требованиям бесподстилочный
навоз обычно используют на удобрение после шести месяцев хранения. В случаях инвазий бесподстилочный навоз необходимо обеззараживать, чаще всего жидким аммиаком. В обеззараженном жидким аммиаком навозе резко повышается содержание аммонийного азота, что
позволяет снижать дозы органического удобрения до 10 т/га и менее.
Вывезенный на поле навоз следует немедленно заделать в почву;
94
4. На сенокосах и пастбищах, где бесподстилочный навоз вносят
непосредственно на травостой, необходимо соблюдать карантинный
период не менее 20 дней от последнего внесения до использования
трав на корм. Кормовые культуры, удобренные навозными стоками
путем дождевания, используются на корм скоту только после термической обработки. Это связано с тем, что патогенные бактерии, в первую
очередь сальмонеллы, сохраняются в пастбищной траве и сене от 1,5
до 11 месяцев;
5. При осеннем внесении бесподстилочного навоза на полях с
уклоном более 30 нужно проводить противоэрозионную обработку
почвы. Недопустимо внесение бесподстилочного навоза на участках ,
где есть угроза затопления их паводковыми водами. Чтобы ограничить
поверхностный сток и инфильтрацию, везде, где это возможно, следует после уборки основных культур выращивать пожнивные, чтобы
земли не оставались свободными от посевов;
6. Известно, что внесение бесподстилочного навоза нередко ведет к
засоренности полей. Семена сорняков в бесподстилочном навозе гибнут в основном через 4 - 5 недель. Эффективным средством предупреждения засоренности посевов, потерь азота и соблюдения экологической чистоты при использовании бесподстилочного навоза является
компостирование с торфом, соломой и другими влагопоглощающими
материалами или применение его с измельченной соломой, оставленной в поле после уборки урожая;
7. В природоохранных целях между зоной применения бесподстилочного навоза и водоемами следует оставлять защитную полосу шириной 20 - 100 м в зависимости
от местных водоохранных
условий.
Навозная жижа является очень ценным калийно-азотным удобрением. Ее состав резко колеблется. Прежде всего он зависит от условий хранения, так как азот здесь содержится в основном в виде аммиака, который легко улетучивается. При двухмесячном хранении потери
азота составляют: в открытом жижесборнике — 50; в жижесборнике,
закрытом крышкой — 39; при компостировании с торфом — 19 -20%.
Потери значительно снижаются, если в навозную жижу жижесборников добавлять суперфосфат. Последний будет связывать аммиак
навозной жижи, а содержащийся в нем фосфор повышать ценность
навозной жижи как удобрения.
Применять навозную жижу можно как основное удобрение, внося
15 - 20 т/га под зерновые и 20 - 40 т/га под пропашные, а также для
подкормки — в дозе 4 - 8 т/га.
При правильном хранении содержание питательных веществ будет выше в жиже из жижесборников при конюшнях. Она содержит в
среднем азота - 0,4, фосфора - 0,08, калия - 0,6%. Жижа из жижесбор95
ников при коровниках содержит: азота - 0,25, фосфора - 0,12, калия 0,38%.
Бедна питательными веществами жижа из жижесборников при
навозахранилищах. В ней содержится азота - 0,1, фосфора - 0,06, калия
— 0,28 %. Следовательно, дозы внесения навозной жижи должны
уточняться в зависимости от вида животных и условий хранения. Качество навозной жижы можно улучшить не только за счет обильной и
качественной подстилки и ее правильного хранения, но и путем компостирования с минеральными удобрениями, торфом и землей.
Птичий помет. Из всех видов органических удобрений птичий помет — наиболее ценное как по содержанию питательных элементов,
так и по доступности их для растений. Содержание питательных веществ в помете варьирует в зависимости от вида, возраста, способа
содержания и кормления птицы, вида кормов и других факторов
( табл.5.15).
Т а б л и ц а 5.15. Химический состав птичьего помета,(% на сырое вещество)
Вид помета
Куриный
Утиный
Гусиный
Индюшиный
Влажность
75
83
83
75
N
1,5
0,6
0,6
0,7
Р2О5
1,4
0,8
0,5
0,6
К2О
0,5
0,3
0,8
0,5
СаО
1,1
1,0
0,6
0,5
Помет богат микроэлементами. В 100 г его сухого вещества содержится (мг): марганца — 15 - 38, цинка — 12 - 39, кобальта — 10 - 12,
меди — 25, железа — 36,7 - 90,0. Примерно 3/4 сухого вещества составляет органическое вещество.
Свежий птичий помет не содержит аммиачного азота. Он образуется в процессе хранения в результате минерализации сложных азотных
соединений.
При неправильном хранении птичий помет становится источником
загрязнения окружающей среды и рассадником микрофлоры. В связи с
этим в практике мирового птицеводства широко применяют различные
способы подготовки птичьего помета: компостирование, обработка
химикатами для закрепления азота и ликвидации неприятного запаха,
термическая сушка.
Компостирование с торфом, древесными опилками, соломой резко
снижает потери азота. Химический состав торфо-пометных компостов
( в % при влажности 60 - 70%): N - 0,83, Р2О5 - 0,74, К2О - 0,41; пометно-опилочных: N - 0,5, Р2 О5 - 0,35, К2О - 0,15.
Термическая сушка птичьего помета в специальных барабанах сушильных установок — наиболее эффективный способ переработки
этого ценного органического удобрения. Термически высушенный
птичий помет не имеет неприятного запаха и является высококонцен96
трированным органическим удобрением, в котором содержится органического вещества до 80 %, N — 4 - 6, Р2 О5 — 4 - 5, К2О — 2 - 2,5,
СаО — 5 – 6%.
Питательные вещества сухого птичьего помета хорошо усваиваются растениями. Коэффициенты использования N - 80, Р2О5 - 30,
К2О - 90%.
По действию на урожай помет ближе к минеральным удобрениям,
чем к навозу, но последействие его выше, так как часть азота в нем
находится в органической форме и постепенно переходит в доступное
для растений состояние.
Большая часть фосфора в помете, представленная органическими
соединениями, мало закрепляется в почве в виде фосфатов железа,
алюминия или кальция, а по мере минерализации органического вещества усваивается растениями. Поэтому фосфор помета используется
лучше фосфора минеральных удобрений.
Поскольку помет в основном азотно-фосфорное удобрение, то его
применение обусловливает необходимость дополнительного внесения
калийных удобрений. Вследствие хорошей минерализации в почве
помет меньше влияет на накопление гумуса, чем навоз крупного рогатого скота и свиней.
По данным БелНИИЗК, средние коэффициенты усвоения основных
элементов питания из пометных удобрений в первый год их действия
(в процентах)такие: азота - 50 ( от 40 до 65) ; фосфора - 18 ( от 10 - 21);
калия - 70 (от 62 - 84). Коэффициенты зависят от доз удобрения, гранулометрического состава почвы, биологических особенностей растений.
Пометные удобрения наиболее целесообразно использовать в
первую очередь под пропашные, затем под озимые и лучше применять
в полевых севооборотах под пропашные культуры и в пару, а в лугопастбищах — вносить жидкий помет в качестве подкормки (табл.
5.16).
Наибольшие прибавки урожая яровых зерновых и овощных культур дает осеннее применение удобрений под основную вспашку, а
поздневысеваемых и высаживаемых — весеннее.
Сухой птичий помет находит все более широкое применение в
тепличном овощеводстве. По действию на урожай овощных культур в
теплицах он превосходит минеральные удобрения. Использование его
в защищенном грунте не требует профилактических мероприятий по
защите растений от вредителей и болезней, так как это органическое
удобрение практически стерильно. Нормы внесения в теплицах устанавливают с учетом агрохимических анализов грунта.
Помет можно эффективно применять также для удобрения сенокосов и пастбищ. При весенней подкормке озимых зерновых культур
нормы внесения сухого птичьего помета в этом случае рассчитывают
97
на основании потребности растений в азоте. Обычно его вносят в дозах 2 - 3 т/га. Однако эффективность поверхностного внесения в качестве весенней подкормки значительно ниже по сравнению с применением такой же нормы под предпосевную культивацию.
Т а б л и ц а 5.16. Примерные нормы внесения пометных удобрений под сельскохозяйственные культуры на дерново-подзолистых почвах , т/га
( данные БелНИИЗК)
Культура
Озимые зерновые
Яровые зерновые
Картофель
Кукуруза на силос
Кормовые корнеплоды
Овощные
Однолетние травы
Многолетние травы
сухой
3–4
3
4–5
4–5
4–5
6–8
–
5–8
Помет
естест. влажн.
13 – 15
8 – 10
15 – 20
15 – 20
15 – 20
20 – 25
–
10 – 15
подстилочный
10 – 15
10 – 15
20 – 25
15 – 20
15 – 20
20 – 25
12 – 15
–
Компост
20 – 25
20 – 25
40 – 50
40 – 60
30 – 50
40 – 60
20 – 30
–
Нежелателен разрыв между внесением и заделкой в почву пометных удобрений. По данным БелнНИИЗК, после разбрасывания помета
за сутки из него теряется 65 - 70% аммиачного азота.
Применение сухого птичьего помета имеет преимущество перед
минеральными удобрениями в связи с тем, что он меньше влияет на
накопление нитратов в урожае кормовых культур.
Вермикомпост. В последнее время важная роль в повышении почвенного плодородия отводится биогумусу - продукту переработки
навоза и различных органических отходов червями (красный калифорнийский червь). Биогумус содержит макро- и микроэлементы, обладает биологической активностью, так как включает гормоны, ферменты
и другие вещества.
Вермикомпосты содержат гумуса - 30, азота – 0,8 – 3,0, фосфора 0,8 - 5, калия - 1,2, кальция - 2 - 5 % на абсолютно сухое вещество.
Черви питаются всеми органическими веществами, которые на 20 25 % состоят из целлюлозы ( солома, опилки и т.д.). Навоз КРС вначале должен созреть, до 6 - 7 месяцев пройти процесс ферментации, а для
свиного навоза этот процесс длится 10 - 12 месяцев. В бесподстилочный навоз добавляют 25% соломы, опилок. Влажность должна приближаться к 80 - 90 %.
Вермикомпостированние проводят в кучах или емкостях. Биогумус
вносят из расчета 4 - 5 т/га. Каждая тонна дает прибавку урожая зерна
в первый год 2 – 2,5 ц/га и еще столько же за ротацию севооборота.
Урожайность картофеля увеличивается на 40 – 50 ц/га клубней.
Сапропели - вещества биогенного происхождения, образующиеся
на дне пресноводных озер из растительных и животных остатков в
98
результате микробиологических процессов, протекающих при недостатке кислорода.
Многочисленные полевые опыты показали, что эффективность 1 т
сапропелей равнозначна 0,6 - 0,7 т торфонавозных компостов.
Растительный и животный мир, приносимые в озера органические
и минеральные примеси определяют многообразие сапропелей. По
классификации, предложенной институтом торфа НАН РБ, сапропели
Беларуси разделяют на четыре типа: органические, кремнеземистые,
карбонатные и смешанные.
В состав сапропелей входит комплекс основных веществ, необходимых для питания и развития растений. Содержание азота в верхним
слое сапропелевых отложений составляет от 0,4 до 2,5%. Содержание
фосфора в них не превышает 1% на сухое вещество при среднем содержании 0,2 - 0,3 %, такие же показатели содержания калия. Сапропели содержат
также кальций, магний, серу, микроэлементы
( медь, цинк, бор, йод и др.), витамины и другие биологически активные вещества. Основную часть органического вещества сапропелей
составляют азотсодержащие вещества, главным образом гуминовые
кислоты - 15 - 50%, углеводы - 20 - 45%, поэтому сапропели являются
хорошим питательным субстратом для развития многих групп
микроорганизмов.
В соответствии с количественным содержанием и качественным
составом золы сапропели используют для производства органических,
органо-минеральных и известковых удобрений и как основу для приготовления компостов. Дозы сапропелей в 1,5 - 2,0 раза выше, чем
подстилочного навоза.
Торф является важнейшим компонентом органических удобрений.
Прогнозные расчеты показывают, что при существующих темпах добычи торфа и неизбежности минерализации органического вещества
эксплуатационные запасы торфа будут исчерпаны в ближайшие три
десятилетия. Потребность в торфе на ближайшее время установлена
2,8 - 3,6 млн. тонн в год.
Степень разложения растительных остатков колеблется в широком
диапазоне (от 1 - 5 до 60 - 80%) и служит характеристикой торфа по
содержанию органического вещества: с возрастанием степени разложения количество негуминовых веществ уменьшается, а гуминовых увеличивается.
Для производства органических удобрений пригоден торф со степенью разложения 15 - 20 % и более, с зольностью менее 35%.
В 3 - 5 раз повысить эффективность торфа, применяемого на удобрение, можно при компостировании его с навозом, птичьим пометом, в
2 - 3 раза - при компостировании с фосфоритной мукой или известковыми материалами. Торфяной навоз превосходит соломенный по содержанию общего и аммиачного азота, близок к нему по количеству
99
фосфора, но уступает по обеспеченности калием. Торф целесообразно
использовать для утилизации полужидкого навоза (до 250 кг на 1 т).
Зеленое удобрение. На зеленое удобрение используется свежая
растительная масса, запахиваемая в почву для обогащения ее органическим веществом и азотом. Культуру, запахиваемую в почву, называют сидератом, а сам прием — сидерацией.
Запаханная зеленая масса сидерата по действию на урожай сельскохозяйственных культур равноценна 25 - 30 т/га хорошо приготовленного навоза. Зеленое удобрение в 4 - 5 раз дешевле подстилочного
навоза и компостов, обладает высоким содержанием биогенных веществ и микроэлементов.
В качестве сидератов используют преимущественно бобовые растения, небобовые культуры или смеси бобовых со злаковыми.
Применение зеленого удобрения целесообразно прежде всего на
полях, удаленных от животноводческих ферм.
В зеленой массе сидератов находится примерно такое же количество азота, как и в навозе, а фосфора и калия в ней меньше (табл. 5.17).
Т а б л и ц а 5.17. Содержание основных питательных веществ в зеленой массе
сидератов, %
Удобрение
N
Р2О
К2О
СаО
Зеленая масса:
люпина однолетнего
донника
0,45
0,77
0,10
0,05
0,17
0,19
0,47
0,97
Многолетний люпин запахивают весной после прорастания спящих
почек в фазе стеблевания, бутонизации или цветения. Для того чтобы
лучше отрастала отава однолетнего люпина, используемая на зеленое
удобрение, его скашивают в фазе бутонизации на высоте 8 - 10 см.
Недостаток зеленого удобрения, связанный с малым содержанием
фосфора и калия, можно устранить внесением фосфорных и калийных
удобрений. Процесс разложения зеленого удобрения в почве протекает значительно быстрее, чем других органических удобрений, богатых
клетчаткой.
При выращивании бобовых сидератов на 1 га образуется до 400 500 ц зеленой массы, содержащей до 150 - 200 кг N. Небобовые сидераты - рапс, горчица – имеют значение как почвозащитные культуры,
препятствующие вымыванию нитратов. После них необходимо вносить азот.
Запаханное зеленое удобрение несколько снижает кислотность
почвы, повышает ее буферность, емкость поглощения, влагоемкость,
водопроницаемость, улучшает структуру, уменьшает подвижность
алюминия, резко улучшает жизнедеятельность почвенных микроорга100
низмов. При разложении запаханного зеленого удобрения почвенный
и надпочвенный воздух обогащается угольной кислотой.
Возделывание промежуточных культур на зеленое удобрение снижает засоренность посевов сорной растительностью, уменьшает количество вредителей и болезней, сводит до минимума вредное действие
водной и ветровой эрозии.
Зеленое удобрение - важное средство повышения плодородия малоокультуренных (особенно песчаных и супесчаных) почв. Применять
его необходимо в первую очередь там, где не хватает органических
удобрений или затруднена их перевозка.
В зависимости от того, возделывают сидераты в чистом виде или в
смеси с другими культурами, различают самостоятельные и уплотненные посевы сидератов.
В зависимости от сроков посева сидератов (до или после уборки
основной продовольственной культуры) различают подсевную и пожнивную культуры сидератов.
Существуют три основные формы зеленого удобрения в зависимости от способа использования: полное (запахивают всю зеленую массу), укосное( заделывают в почву лишь надземную массу сидерата,
выращенную на другом участке и перевезенную с него после ее скашивания), отавное (запахивают стерневые и корневые остатки растений после некоторого отрастания отавы).
Одним из недостатков сидерации является иссушение почвы во
время вегетации. В засушливый период запашка сидератов может быть
неэффективной, а иногда дает отрицательный результат. Это часто
наблюдается в сидеральных парах, когда сидераты запахивают с опозданием (незадолго до посева озимых).
В зависимости от метеорологических условий сидераты следует запахивать не позднее, чем за 25 - 30 дней до посева следующей культуры. Под яровые культуры лучше их запахивать поздно осенью или
весной. За осенне-зимний и ранне-весенний период в почве восстанавливается оптимальная влажность, необходимая для нормальных всходов и развития яровых культур.
Сидераты заделывают на глубину пахотного горизонта. Мелкая заделка оказывает слабое влияние на накопление гумуса. Особенно
важна глубокая заделка сидератов на легких почвах.
Целесообразно широко внедрять пожнивные посевы быстрорастущих крестоцветных культур на зеленое удобрение, площади которых
могут составлять от 20 до 30% от общих посевов.
Солома — важный источник органических удобрений. Она содержит ряд элементов питания растений ( табл.5.18).
При внесении, например, 4 т/га соломы зерновых культур в почву
поступит (кг/га): азота — 14 - 22; фосфора — 3 - 7; калия — 22 - 55;
кальция — 9 - 37; магния — 2 - 7. Кроме того, поступят микроэлемен101
ты (г/га) : бор - 24; медь - 12; марганец - 116; молибден - 1,6; цинк 160; кобальт - 0,4.
Т а б л и ц а 5.18. Содержание элементов питания в соломе,%
Солома
Пшеничная
Ржаная
Ячменная
Овсяная
Кукурузная
Рапсовая
Сух.
в-во
86
82
86
86
86
85
Орган.
в-во
82
82
82
80
82
80
N
0,45
0,34
0,50
0,42
0,46
0,53
Р2О
0,07
0,07
0,18
0,13
0,16
0,11
К2О
0,64
0,52
0,94
1,12
1,26
0,85
Са
0,21
0,33
0,28
0,24
0,32
0,81
Mg
0,07
0,05
0,05
0,07
0,14
0,16
При внесении в чистом виде в первый год наблюдается некоторое
снижение урожая в результате дополнительного потребления азота
почвы микрофлорой, разлагающей солому. Для исключения этого нежелательного явления на 1 т соломы вносят 8 - 10 кг азота.
Внесение соломы, особенно в сочетании с минеральными удобрениями, улучшает агрофизические свойства почвы, повышает агрохимические показатели, биологическую активность, увеличивает содержание в почве органического вещества. На дерново-подзолистых почвах с растительными остатками зерновых культур поступает в среднем
2 - 3 т/га сухой массы органического вещества, что обеспечивает образование 3 - 5 кг гумуса.
Известны следующие способы использования соломы на удобрение: 1) при получении подстилочного навоза, 2) при производстве
компостов, 3) непосредственно на удобрение. Традиционный способ
использования соломы на удобрение - применение ее на корм и подстилку скоту, в результате чего получается подстилочный навоз.
При использовании полужидкой и твердой фракций жидкого навоза их необходимо смешать с влагопоглощающим материалом с последующей укладкой в штабеля для обеззараживания и хранения. Закладка штабеля компоста начинается с подготовки соломенной подушки.
Измельченную солому укладывают шириной 4 м на длину площади и
уплотняют гусеничным трактором. Толщина подушки после прикатывания должна составлять 50 - 70 см.
Летом рекомендуется готовить компосты площадным способом на
соломенной подушке толщиной 20 - 30 см. Завозят навоз и солому в
соотношении 10:1, выдерживают в течение 2 - 3 дней и затем бульдозером формирую штабель.
В зимний период применяют очаговый способ компостирования.
Соломенную подушку укладывают слоем 20 - 30 см на ширину 10 м и
прикатывают трактором. На площадке укладывают бесподстилочный
навоз и измельченную солому в том же соотношении. С наступлением
102
положительных температур, оттаиванием массы навоза ее перемешивают бульдозером и формируют штабель шириной 4 м, высотой 2,5 - 3
м, длина произвольная.
При непосредственном применении соломы на удобрение ее, измельченную и равномерно разбросанную по полю, запахивают осенью
при подъеме зяби или весной в районах достаточного увлажнения. Целесообразно этот прием сочетать с зеленым удобрением, что позволяет
в большинстве случаев исключить внесение минерального азота с
удобрениями (из расчета 8 - 10 кг азота на 1 т соломы), а также создает
благоприятные условия для образования гумуса в почве после запахивания.
Энергосберегающей технологией является раздельное применение
соломы с жидким навозом. По разбросанной измельченной соломе
вносят жидкий навоз (из расчета 6 - 8 т/га на 1 т соломы) и заделывают тяжелыми дисковыми боронами или плугом. Такой прием по эффективности равнозначен внесению подстилочного навоза.
Солому используют также в качестве мульчи для борьбы с водной
и ветровой эрозией почвы. Мульчирование создает благоприятные
условия для впитывания воды, уменьшает, иногда и полностью устраняет, опасность поверхностного стока, ослабляет испарение, улучшает
структуру пахотного горизонта.
Гидролизный лигнин. Одним из резервов органических удобрений и возможным заменителем торфа в составе компостов может быть
гидролизный лигнин. В настоящее время в отвалах Бобруйского гидролизного и Речицкого гидролизно-дрожжевого заводов накопилось
более 4 млн. тонн технического лигнина. Ежегодно объем отходов
этих заводов составляет около 15 тыс. тонн.
Разработана и проверена в условиях производства технология приготовления лигнинно-навозных компостов, которые по эффективности
равноценны торфонавозным. Для приготовления компостов лигнин
предварительно нейтрализуется 30 - 35 кг доломитовой муки на 1 т.
удобрения. Наиболее эффективны лигнонавозные компосты при соотношении навоза и лигнина 1:1. Для ускорения созревания бурты делают высотой 1,5 м. Компост содержит: N - 0,36, Р2О5 - 0,32, К2О 0,34 %. Его вносят в дозах 30 - 35 т/га под картофель и другие культуры.
Использование гидролизного лигнина возможно в Речицком, Бобруйском, Кировском, Осиповичском и Кличевском районах.
103
6. МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ
6.1. Классификация и свойства минеральных удобрений
По содержанию питательных элементов удобрения подразделяются на однокомпонентные (простые) и комплексные.
Однокомпонентные удобрения содержат один необходимый для
растений элемент питания. К ним относятся азотные, фосфорные, калийные и другие удобрения. По агрегатному состоянию минеральные
удобрения бывают твердые, жидкие, суспензированные, а по строению
— порошковидные, кристаллические и гранулированные. Жидкие минеральные удобрения — это растворы или суспензии питательных
элементов в соответствующем растворителе. Комплексные или многосторонние удобрения содержат одновременно два и более элементов
питания. Они подразделяются на сложные, смешанные и сложносмешанные.
Сложное — удобрение, содержащее не менее двух элементов питания, получаемых в едином технологическом процессе при химическом
взаимодействии исходных компонентов (аммофос и др.).
Сложносмешанное — удобрение, получаемое смешением готовых
простых удобрений и введением в смесь жидких и газообразных
продуктов.
Смешанное — удобрение, получаемое при смешивании простых и
сложных удобрений.
Ту часть удобрений, которая может быть использована растением,
называют действующим веществом (д.в.). Оно выражается в процентах
от физической массы для азотных удобрений на азот (N), в фосфорных
- на Р2О5 и калийных - на К2О.
Для пересчета дозы удобрений, выраженной в кг д.в. на 1 га на физическую массу удобрения, указанную дозу азота, Р 2О5 и К2О делят на
процент действующего вещества в соответствующем удобрении.
Например, если нужно внести 120 кг К2О на 1 га, то доза в физической
массе при использовании хлористого калия ( 60% К2О) будет составлять 120 : 60 = 2 ц.
Важнейшими физическими, физико-механическими и физикохимическими свойствами минеральных удобрений, определяющих их
поведение при хранении, транспортировании и внесении в почву, являются влажность, гигроскопичность, влагоемкость, слеживаемость,
сыпучесть, угол естественного откоса, гранулометрический состав,
прочность гранул, рассыпчатость.
Влажность не должна превышать значений, утвержденных государственным стандартом и техническими условиями. Так, содержание
массовой доли воды в аммиачной селитре и мочевине не должно пре104
вышать 0,2 - 0,3%, сульфате аммония - 0,6%, водорастворимых фосфорных удобрениях в зависимости от формы — 3 - 5, калийных — 14, нитроаммофоске — не более 0,8%. При отклонении влажности минеральных удобрений от стандартной снижается качество, меняются
физико-механические свойства.
Гигроскопичность — свойство минеральных удобрений поглощать воду из окружающей среды с определенной интенсивностью при
данных параметрах. Гигроскопичность оценивается по 10-балльной
шкале. Сильной гигроскопичностью обладают кальциевая (9,5 балла)
и аммиачная селитра ( 9,3 балла), средне- слабогигроскопичны мочевина (3,6), двойной гранулированный суперфосфат (4,7), хлористый
калий ( 3,2 - 4,4).
Влагоемкость — показатель, от которого зависит механический
рассев удобрений. Предельная влагоемкость соответствует максимальной влажности удобрений, при которой сохраняется возможность
удовлетворительного их внесения туковыми сеялками.
Слеживаемость — свойство минеральных удобрений образовывать фазовые контакты сцепления между зернами минеральных удобрений при определенных внешних условиях. Она определяется по сопротивлению и разрушению цилиндрика слежавшегося удобрения и
оценивается по семибалльной шкале.
К сильнослеживающимся удобрениям относятся карбамид
(с гранулами 0,2 - 1 мм) — 7 баллов, мелкокристаллический хлористый калий - 6 баллов. Слеживаемость аммиачной селитры , сульфата
аммония и карбамида (фракция 1 - 3 мм) оценивается соответственно
3 - 4, 2 - 3 и 1 - 2 балла. Практически не слеживается сульфат калия.
Уменьшению слеживаемости удобрений соответствуют выпуск их в
виде крупных кристаллов и гранул, а также хранение и транспортировка в герметичной таре.
Рассыпчатость — состояние минеральных удобрений, характеризуемое степенью их агломерации, выраженное относительным качеством комков в процентах. Оценивается по 12-балльной шкале: чем
выше рассыпаемость, тем выше балл.
Сыпучесть минеральных удобрений — их свойство свободно вытекать под воздействием гравитационных сил в условиях складского
помещения. Равномерность распределения удобрений по поверхности
почвы зависит от сыпучести удобрений и конструкции машин, вносящих удобрения.
Гранулометрический состав минеральных удобрений — процентное содержание минеральных удобрений по размерам в весовом
отношении. Гранулометрический состав определяется просеиванием
удобрений через набор сит различного диаметра. От удельного веса
крупных и мелких фракций зависит рассеиваемость и слеживаемость
удобрений. Удобрения, выровненные по гранулометрическому соста105
ву, можно более равномерно распределить по поверхности поля центробежными машинами.
Прочность гранул — свойство гранул минеральных удобрений,
характеризующее их способность сохранять размеры и форму под воздействием внешних сил. Прочность гранул проверяется испытаниями
на раздавливание (КГС на 1 см 2) и истирание ( в %), которые проводятся на специальных приборах. Сохранность гранулометрического
состава удобрений при хранении, транспортировке и внесении в почву
определяется их физическими свойствами, сыпучестью, слеживаемостью.
Угол естественного откоса — это угол образующей конуса свободно насыпанного удобрения с горизонтальной плоскостью. Угол
естественного откоса является также показателем рассеваемости удобрений. Этот показатель учитывается при строительстве складов, где
удобрения хранятся насыпью, проектировании бункеров, транспортных средств.
6.2. Производство и применение удобрений в мире и Беларуси
Население планеты стремительно увеличивается. За 40 лет, с 1950
по 1990 г., оно возросло вдвое и составило 5,3 млрд., а в 2000 г. достигло 6 млрд. человек. Естественно, с ростом населения увеличивается потребность в продовольствии. Увеличить производство продуктов
питания можно за счет расширения посевных площадей или повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Однако увеличение
посевных площадей ограничено пространственно, а кроме того, связано с большими затратами.
Получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур, воспроизводство и рациональное использование плодородия почв невозможно без научно обоснованного разумного использования агрохимических средств. Некоторые политики, в том числе и от науки, небезуспешно убеждают во вреде минеральных удобрений и пестицидов
для человека и окружающей среды, хотя самые развитые и благополучные страны используют их в наибольших количествах ( например,
Япония — страна долгожителей). Основные проблемы экологического
неблагополучия в АПК связаны не столько с химическими загрязнениями, сколько с преобладанием экстенсивного хозяйствования и недостаточным применением удобрений и других средств химизации.
Многочисленные исследования в длительных стационарных опытах
показали, что удобрения — основной фактор получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур, улучшения агрохимических,
физико-химических, физических и иных свойств почвы. Развитые
страны это поняли давно, и у них стоит проблема не нехватки продуктов питания, а, наоборот, их перепроизводства.
106
В мире в последнее время сохраняется тенденция роста производства и применения минеральных удобрений. Объем производства минеральных удобрений увеличился со 131,8 млн. тонн по д.в. в 1993 1994 гг. до 148,6 млн. тонн в 1996 - 1997 гг., применения — соответственно со 120,7 до 135,1 млн. тонн (табл. 6.1).
После распада СССР — страны, занимавшей первые места в мире
по производству и использованию минеральных удобрений, на первое
место вышел Катай.
По объемам производства в 1996 - 1997 гг. на первом месте
находится Катай, на втором - США, на третьем - Канада. Беларусь по
производству минеральных удобрений занимает восьмое место в мире
(табл.6.2 ).
Т а б л и ц а 6.1. Производство и применение минеральных удобрений в
мире, тыс тонн (В. А. Захаренко, 2000 г)
Удобрения
1993 - 1994 гг.
Азотные
Фосфорные
Калийные
Итого
79491
31798
20492
131718
Азотные
Фосфорные
Калийные
Итого
72513
28959
19721
120743
1994 - 1995 гг.
Производство
80489
32836
23014
136339
Использование
73410
29548
19962
122830
1995 - 1996 гг.
1996 - 1997 гг.
86961
33808
23137
143906
96167
34130
23354
148573
78829
31741
20667
131247
82907
31107
21038
135052
Однако по применению минеральных удобрений Беларусь, так же
как и Россия, занимающая пятое место в мире по производству минеральных удобрений, в первую десятку стран не входят (табл.6.2 ). Это
связано с большими объемами вывоза минеральных удобрений этими
странами на мировой рынок. В то же время Китай применяет на 8923
тыс. тонн больше, чем производит, закупая значительное количество
минеральных удобрений в других странах мира ( табл.6.2 ).
По интенсивности применения минеральных удобрений в расчете
на 1га пашни в 1996 - 1997 гг. порядок первых десяти стран распределился следующим образом: Малайзия -630 кг/га, Голландия - 569, Корея - 534, Иордания - 520, Бельгия - 429, Египет - 426, Новая Зеландия
- 424, Япония - 396, Великобритания - 365, Колумбия – 297; в мире ( в
среднем) - 98 кг/га .
Данные табл. 6.3 свидетельствуют о том, что между дозами применяемых удобрений на 1 га пашни и урожайностью существует четкая
связь. Самые высокие дозы минеральных удобрений применяют в Ни107
дерландах, Франции и Великобритании. Урожайность зерновых в
этих странах также самая высокая и составляет соответственно 82,9,
73,2 и 70,8 ц/га.
Среди применяемых удобрений в странах Европы преобладают
азотные удобрения. Это связано с тем, что при наличии влаги азот
занимает первое место по действию на урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции. Меньше всего применяется
фосфорных удобрений, что обусловлено дефицитом фосфорных удобрений в мировом земледелии. Невысоки в большинстве стран Европы
и дозы калийных удобрений. В странах Западной Европы ранее применялись достаточно высокие дозы фосфорных и калийных удобрений, что способствовало существенному улучшению обеспеченности
почв фосфором и калием. В частности, в Нидерландах, Германии,
Швейцарии, Финляндии и других странах почвы с высокой и средней
обеспеченностью фосфором занимают 80 - 90% сельскохозяйственных
земель. При поддерживающей системе применения удобрений на почвах средне- и высокообеспеченных этим элементом питания потребность в фосфорных удобрениях снижается.
Т а б л и ц а 6.2 .Производство и применение минеральных удобрений
странами, входящими в первую десятку в мире, тыс. тонн ( 1996 - 1997 гг.)
Страна
Объем
Производство
Китай
США
Канада
Индия
Российская Федерация
Румыния
Индонезия
Белоруссия
Франция
Украина
27582
26977
12495
11189
9098
3436
3354
2963
2294
2289
Применение удобрений
Китай
США
Индия
Франция
Бразилия
Германия
Канада
Индонезия
Пакистан
Великобритания
36500
20200
14308
11189
9098
3436
3354
2963
2409
2221
108
109
Интенсивное применение удобрений в Беларуси началось со второй
половины 60-х годов. Так, в 1966 - 70 гг. в Беларуси применялось 95 кг
NPK, в 1991 г. оно достигло максимума - 261 кг. Период с 1975 по
1990 г. с полным основанием можно отнести к техногенной интенсификации сельскохозяйственного производства в Беларуси.
За 15 лет (1975 - 1990 гг.) использование азотных, фосфорных и калийных удобрений возросло с 1,4 до 2,05 млн. тонн.
Система удобрений в последние двадцать лет была построена с
учетом расширенного воспроизводства плодородия почв. По данным
НИГПИПА, за счет органических и минеральных удобрений в 1986 1990 гг. в Беларуси формировалось около 56% урожая сельскохозяйственных культур. Продуктивность гектара пашни возросла с 13,7 ц
к.ед в 1960 - 1965 гг. до 42,4 ц в 1986 - 1990 гг., урожайность зерновых
- с 8,4 до 29,6 ц/га. За период интенсивной химизации земледелия
вдвое увеличился потенциальный уровень плодородия почв. Содержание гумуса в пахотных почвах повысилось до 2,2 %, подвижного
фосфора - до 190, калия-до 182 мг/кг почвы, а доля почв с благоприятной реакцией (рН в КCl > 5,5) в результате известкования достигла 76
%. Окультуривание почв улучшенных сенокосов и пастбищ было
вдвое менее интенсивным. Тем не менее отдача в сельском хозяйстве
была далеко не адекватна материально-техническим вложениям. При
достигнутом уровне интенсификации в 1990 г. потенциал продуктивности растениеводства был реализован не более чем наполовину. Причины этого - неэффективная система хозяйствования и организации
земледелия, невысокая агрономическая культура, слабое использование естественных природных и биологических факторов.
Экономический кризис, последовавший после развала СССР в 1991
г., обусловил резкое уменьшение ежегодного применения удобрений.
Использование удобрений в сельском хозяйстве Беларуси снизилось с
1563 тыс. тонн д.в. в 1991 - 1993 гг. до 532 тыс. тонн в 1995 г. В 1995 г.
в расчете на 1 га пашни было внесено только 86 кг NPK , в том числе
29 кг N, 12 Р2О5 и 45 К2О, на 1 га сенокосов и пастбищ - 58, 32, 1 и 25
кг соответственно (табл.6.4).
С 1991 по 1995 г. валовой сбор продукции растениеводства в республике уменьшился с 27090 тыс. тонн к. ед. до 20043 тыс. тонн. Продуктивность пашни в 1995 г. снизилась по сравнению с 1986 - 1991 гг.
на 12,3 ц/га к. ед. и составила 30,5 ц к. ед.
Сильная засуха в 1999 г. усугубила негативные тенденции в сельском хозяйстве, которые наблюдались у нас в последнее время. Производство зерна в 1999 г. по сравнению с 1990 г. сократилось в Беларуси
на 48%, льноволакна - на 60%. Урожайность зерновых снизилась
до14,5 ц/га, картофеля - до 92 ц/га. Факторный анализ показал, что
снижение продуктивности растениеводства в последнее время произошло за счет уменьшения количества вносимых минеральных и ор110
111
ганических удобрений на 61%, снижения объемов работ по защите
растений на 20%, технологических погрешностей на 8% и уменьшения
площади сельскохозяйственных угодий на 11%.
Количество ежегодно вносимых на пашне органических удобрений
с 1991 по 1995 г. снизилось в 1,5 раза, минеральных - почти в 3 раза, а
фосфорных - в 6 раз. В результате не только снизилась продуктивность
пашни, но и уменьшилось содержание подвижных форм фосфора (на 8
мг) и калия (на 9 мг/кг почвы).
Особенно резко уменьшилось применение удобрений на лугах и
пастбищах. В последние годы формирование урожая на этих угодьях
происходило преимущественно за счет запаса питательных элементов
в почве. Такое положение неприемлемо в дальнейшем, ибо может привести к потере созданного длительным трудом плодородия почв и
дальнейшему уменьшению сбора самых дешевых травяных кормов.
Одной из первостепенных задач в сельском хозяйстве является увеличение объемов применения удобрений до уровня, обеспечивающего
выход растениеводческой продукции с гектара пашни 40 - 60 ц к. ед.
при одновременном поддержании достигнутого потенциала плодородия почв и повышении эффективности удобрений на 30 - 40%.
Учитывая экологическую ситуацию и мировой опыт, развитие отрасли земледелия в Беларуси должно базироваться на стратегии адаптивной интенсификации, которая характеризуется биологизацией и
экологизацией интенсификационных процессов.
Основной особенностью и принципиальной сущностью нынешнего
этапа сельскохозяйственного производства является необходимость
наращивания производства сельскохозяйственной продукции в условиях сокращения потребления энергоресурсов. Поэтому одним из приоритетных направлений в области земледелия и растениеводства является разработка и обоснование комплексных, адаптивных, энергосберегающих, экологически безопасных систем землепользования, обеспечивающих продуктивность пашни 70 - 85, луговых угодий - 30 - 40
ц/га к. ед., снижение энергозатрат на 15 - 20%.
Большое внимание должно быть уделено разработке бактериальных удобрений, усиливающих ассоциативную и симбиотическую
азотфиксацию, мобилизацию в почве труднодоступных соединений
минерального питания.
Энергосбережение при повышении плодородия почв предусмотрено концепцией регулирования баланса питательных элементов в земледелии. Предполагается расширенный возврат органического вещества и питательных элементов только на тех полях, где содержание
соответствующих макро- и микроэлементов ниже оптимального уровня и вероятна высокая окупаемость затрат прибавкой урожая с минимальным риском загрязнения окружающей среды. Поддержание бездефицитного баланса гумуса и элементов минерального питания в
112
почве является обязательным на всей площади сельскохозяйственных
угодий.
Государственная поддержка применения минеральных удобрений
должна оставаться важным звеном стратегического курса в аграрном
секторе экономики. Применение минеральных удобрений на уровне
около 200 кг д.в. на фоне 10 т/га органических удобрений на 1 га является одним из необходимых условий продовольственной безопасности
в Беларуси и производства конкурентоспособной продукции на внешнем рынке.
Для достижения продуктивности пахотных земель 45 ц/га к.ед. и 25
ц/га к. ед. на сенокосах и пастбищах ежегодная потребность в минеральных удобрениях на ближайшее время определена в объеме 1600
тыс. тонн д.в., в том числе азота - 600, Р2О5 - 290 и К2О - 710 тыс.
тонн. Такое количество удобрений необходимо на нынешнем этапе для
реализации потенциальной продуктивности пашни, лугов и пастбищ.
По расчетам Белорусского НИИ почвоведения и агрохимии, для
получения 35 - 40 ц/га зерна зерновых и зернобобовых культур необходимо в среднем на 1 га пашни в Беларуси использовать 206 кг NPK
(N77Р34К95 ). По областям республики на 1 га пашни планируется применять от 174 кг NPK (Витебская область) до 225 кг (Минская область, табл.6.5).
Т а б л и ц а 6..5. Потребность в минеральных удобрениях по областям
Беларуси
Область
Брестская
Витебская
Гомельская
Гродненская
Минская
Могилевская
Беларусь
NPK
251
242
265
248
354
240
1600
тыс тонн д.в. на 1 га
N
P2O5
94
45
91
44
100
48
93
45
133
65
89
43
600
290
K2O
112
107
117
110
156
108
710
NPK
218
174
206
223
225
188
206
кг на 1 га пашни
N
P2O5
82
39
65
32
78
37
83
40
85
41
70
34
77
34
K2O
97
77
91
100
99
84
95
Высокую отдачу от удобрений можно получить лишь при комплексном применении их со средствами защиты и на высоком общем
агротехническом фоне. В последнее время засоренность полей резко
возросла. По данным Белорусского НИИ защиты растений, засоренность посевов зерновых культур в 1996 - 1998 гг. составляла в среднем
около 200 шт. сорняков на 1 м2, а это означает непродуктивный вынос
с ними 137 кг NPK . На 1 га пашни в 1998 г. было внесено 147 кг NPK,
т.е. немногим больше, чем вынос с сорняками. В неблагоприятные
годы недобор урожая зерновых без применения фунгицидов составляет 6 - 10 ц зерна. В 1997 г. средняя урожайность клубней картофеля
113
составила 96 ц/га, а за счет почвенного плодородия без внесения удобрений можно получить 90 ц/га. По сути дела удобрения не сработали.
Т а б л и ц а 6.6. Ассортимент минеральных удобрений для сельского хозяйства Республики Беларусь на период до 2005 г. ( тыс тонн д.в.)
Виды и формы удобрений
1997 г.
1998 г.
463,3
170,0
-
2000 г.
(потребность)
512,2
210,0
-
2001-2005 гг.
(потребность)
600,0
119,0
124
Азотные, всего
В т.ч. карбамид (ПО”Азот”)
карбамид медленнодействующий
(ПО “Азот”)
Сульфат аммония (ПО “Азот”)
Сульфат аммония с защитным
покрытием (ПО “Азот”)
Аммиачная вода (ПО “Азот”)
Аммиачная селитра (импорт)
Аммофос (Гомельский химзавод)
Аммофос (импорт)
Аммонизированный суперфосфат
(ГХ З)
Комплексные удобрения (ГХЗ)
Фосфорные, всего
В т.ч. аммофос (ГХЗ)
Аммофос (импорт или расширение мощности ГХЗ)
Аммонизированный суперфосфат
(ГХЗ)
Комплексные удобрения (ГХЗ)
Калийные, всего
В т.ч. калий хлористый ПО “Беларуськалий”
Комплексные удобрения ГХЗ
Всего минеральных удобрений
ГХЗ
327,0
87,1
107,1
45,9
150,0
50,0
187,8
50,0
210,0
10,0
15,0
45,2
9,0
16,1
60,0
23,0
10,0
23,0
26,4
10,0
23,0
24,8
10,0
1,6
121,3
52,6
-
2,3
147,5
100,0
-
5,0
242,0
100,0
88,0
39,0
290,0
100,0
108,0
63,8
40,0
40,0
40,0
4,9
433,3
423,3
7,5
491,6
475,0
14,0
666,3
634,3
42,0
710,0
639,0
10,0
881,6
16,6
1104,4
32,0
1420,5
71,0
1600,0
Таким образом , должную отдачу от удобрений можно получить только при комплексном применении удобрений со средствами защиты
растений и при общей высокой культуре земледелия.
Белорусским НИИ почвоведения и агрохимии предложен оптимальный ассортимент минеральных удобрений на ближайшую перспективу (табл.6.6 ).
Основными формами азотных удобрений, используемых в сельском хозяйстве Беларуси, являются удобрения, производимые Гродненским ПО “Азот” — карбамид, КАС и сульфат аммония. В 2001 114
2005 гг. планируется организация промышленного производства медленнодействующих форм карбамида и сульфата аммония.
Отсутствие собственного фосфатного сырья в республике значительно осложняет проблему обеспечения сельского хозяйства фосфорными удобрениями и тем самым обусловливает необходимость завоза
их из-за пределов республики.
Из потребности 290 тыс. т д.в. фосфорных удобрений возможное
производство на Гомельском химическом заводе составит 150 - 160
тыс. т д.в. в год. 88 - 108 тыс. т д.в. фосфора требуется ежегодно закупать за пределами республики. Лучшими формами фосфорных удобрений содержащими не менее 70% фосфора в водорастворимой форме,
являются аммофос, аммонизированный суперфосфат, диаммофос, суперфосфат простой и двойной, суперфос, аммофосфат и комплексные
удобрения, получаемые на основе водорастворимых фосфорных удобрений.
Ассортимент калийных удобрений представляется хлористым калием и комплексными удобрениями (табл. 6.7).
Т а б л и ц а 6.7. Потребность сельского хозяйства Беларуси в комплексных удобрениях
Культура , марка
N: Р2О5:: К2О
Озимая пшеница
5 : 16 : 35
Лен 5 : 16 : 35
Сахарная свекла
13: 9 : 12
Ячмень
16 : 12 : 20
Картофель
16 : 12 : 20
Всего
2000 г.
Удобряемая
Объем,
площадь, тыс.
тыс. т д.в.
га
(сумма NPK)
205
36
2005 г.
Удобряемая
Объем,
площадь, тыс.
тыс. т д.в.
га
(сумма NPK)
205
36
76
-
21
-
76
50
21
14
-
-
300
55
-
-
115
26
281
57
746
152
При интенсивной технологии возделывания сельскохозяйственных
культур важное значение имеют удобрения с заданным соотношением
N : P : K для различных культур и почв, что позволяет более полно
реализовать научные рекомендации в хозяйствах и повысить окупаемость вносимых туков.
Доля комплексных удобрений, производимых в Беларуси, в настоящее время составляет около 9% в общем ассортименте, в перспективе
ее следует увеличить до 30 - 40% ( табл.6.7).
115
Комплексные удобрения производятся на Гомельском химическом
заводе. В перспективе до 2005 г. выпуск комплексных удобрений, сбалансированных по питательным элементам для озимых зерновых
культур и льна марки 5 : 16 : 35 планируется довести до 56 тыс. тонн
д.в. , яровых зерновых и картофеля марки 16 : 12 : 20 — 81 тыс. тонн
д.в. и для сахарной свеклы марки 16 : 9 : 12 — 14 тыс. тонн д.в. ( табл.
6.7). По сумме действующего вещества объем комплексных удобрений
следует увеличить до 152 тыс. т д.в., что вместе с аммофосом и аммонизированным суперфосфатом составит 28% от общего количества
удобрений.
Применение комплексных минеральных удобрений взамен простых
форм экономически оправдано, если учесть, что это даст возможность
более равномерно внести удобрения по площади поля, снизить уплотненность почвы, несколько уменьшить потребность в туковысевающих машинах, а также гарантировать внесение всех элементов питания
в заданном соотношении.
Таким образом, анализ современного состояния использования минеральных удобрений в мире и Беларуси показывает, что объем их
применения существенным образом зависит от плодородия почвы и
состояния экономики страны. При повышении запасов подвижных
форм фосфора и калия в почвах потребность в фосфорных и калийных
удобрениях снижается. В то же время в ряде стран Западной Европы,
США и Канады в последние годы отмечалась тенденция к увеличению
потребления простых форм азотных удобрений, что связано в основном с подкормками зерновых культур, сенокосов и пастбищ.
6.3. Азотные удобрения
6.3.1. Значение азота для растений, содержание и превращение
его в почве
Азоту принадлежит ведущая роль в повышении урожаев сельскохозяйственных культур. Он является важным биологическим элементом и играет исключительную роль в жизни растений. Азот входит в
состав белков, являющихся главной составной частью цитоплазмы и
ядра клетки, аминокислот, нуклеиновых кислот, хлорофилла, алкалоидов, фосфатидов, многих витаминов, гормонов и других биологически
активных веществ. Все ферменты, катализирующие процесс обмена
веществ в растениях, — белковые вещества, поэтому недостаточное
снабжение растений азотом ослабляет образование белков. Это приводит к замедлению процессов биосинтеза, обмена всех групп химических соединений и резкому ослаблению интенсивности фотосинтеза,
что в конечном счете неизбежно снижает урожайность.
116
Азот содержится в растениях в сравнительно небольших количествах ( 0,5 - 4% сухого вещества.). Определение общего азота необходимо для того, чтобы знать количество сырого белка в анализируемой
продукции для установления выноса его с урожаем сельскохозяйственных культур и других целей.
При оценке качества растительной продукции чаще определяют
именно сырой белок, а не “чистый” белок, поскольку его определять
трудно. Сырой белок (такой термин рекомендован ВАСХНИЛ вместо
понятия “сырой протеин”) рассчитывается умножением содержания
общего азота для зерна пшеницы, ржи, овса, ячменя (кроме пивоваренных сортов) на коэффициент 5,7; для трав, пивоваренного ячменя,
кукурузы, зерновых бобовых, масличных и других культур — 6,25.
Суточная потребность человека в белке составляет 80 - 100 г. Питательная ценность кормов во многом зависит от содержания белка.
Корма на каждую кормовую единицу должны быть обеспечены 100 г
переваримого протеина т. е. корма, которые содержат на 1 кормовую
единицу менее 100 г переваримого протеина относятся к имеющим
недостаточную белковую питательность, более 100 — с высокую.
Качество корма по содержанию сырого белка оценивается по 20 балльной шкале: при количестве сырого белка 15% и больше ( в расчете на сухое вещество) — 20 баллов; 14,9 - 12,7% — 16 баллов; 12,6 11,7 % — 12 баллов; 11,6 - 9,9 % — 9 баллов; 9,8 - 8,3 % — 6 баллов;
8,2 - 6,1 % — 3 балла; 6 и менее — 0 баллов.
Наряду с общим содержанием для оценки качества растениеводческой продукции большое значение имеет определение аминокислотного состава белков. Особую роль играют незаменимые аминокислоты
(лизин, триптофан, лейцин, изолейцин, валин, метионин, фенилаланин,
треонин), которые не могут синтезироваться в организме человека и
животных и должны поступать с пищей и кормом.
Многие продукты часто содержат недостаточное количество незаменимых аминокислот. Так, суточная потребность человека в лизине
составляет 2 - 4 г, а в 100 г пшеничного хлеба содержится только 0,124
лизина. Если человек потребляет 600 г хлеба в день, то он удовлетворит потребность в лизине всего на 20%. Поэтому белки разных продуктов неравноценны. За 100 %-ную биологическую ценность приняты белки молока и куриного яйца. Ценность белков пшеницы составляет 52, а ржи - 75%.
Условия азотного питания оказывают существенное влияние на
рост и развитие растений. При достаточном снабжении растений азотом в них усиливается синтез органических азотистых веществ, образуются мощные листья и стебли с интенсивно-зеленой окраской, растения хорошо растут и кустятся, улучшается формирование и развитие
органов плодоношения. Это способствует повышению урожайности и
содержанию в их белка.
117
Однако при одностороннем избытке азота задерживается созревание растений, они развивают большую вегетативную массу, но мало
зерна, клубней и корнеплодов; у зерновых, льна и других культур избыток азота может вызвать полегание. При этом может ухудшаться
качество растениеводческой продукции. В клубнях картофеля снижается содержание крахмала, в корнеплодах сахарной свеклы - сахара и
возрастает содержание “вредного” в процессе сахароварения небелкового азота, в кормах и овощах накапливаются потенциально опасные
для человека и животных нитраты.
Источниками азота для растений являются почвенный азот, органические и минеральные удобрения, биологический азот, накапливаемый клубеньковыми бактериями, свободноживущими азотфиксирующими организмами, а также азот, поступающий с атмосферными осадками и семенами.
Почва — основной источник азота для сельскохозяйственных культур. Он находится в составе гумуса, органических соединений, входящих в растительные остатки разной степени разложения, в микробной
плазме. Валовое содержание азота в почвах Беларуси варьирует в значительных пределах и зависит от типа почвы, гранулометрического
состава, запасов гумуса, режима увлажнения, степени окультуренности почвы.
Наиболее богаты азотом торфяно-болотные почвы, где его содержание колеблется в пределах 2,5 - 5,2 % , а запасы в пахотном горизонте — 16 - 20 т/га. В дерново-подзолистых почвах содержание общего азота колеблется от 0,10 - 0,16% в суглинистых до 0,08 - 0,13 в супесчаных и 0,07 - 0,10% в песчаных почвах.
На органические соединения: белки, амины, амиды, аминокислоты
и др. приходится 93 – 95% почвенного азота. Органический азот практически недоступен растениям и переходит в усвояемую для растений
форму лишь после минерализации.
Различные группы микроорганизмов осуществляют процессы аммонификации и нитрификации, в результате которых в почве накапливается минеральный азот, входящий в состав аммиачных и нитратных
форм. В дерново-подзолистых почвах количество минеральных соединений - нитратов и обменно-поглощенного аммония – невелико и не
превышает 1 - 3% от общего содержания азота.
Разложение азотистых органических соединений в почве можно
представить в виде следующей схемы: белки  гуминовые вещества
 аминокислоты  амиды  аммиак нитриты  нитраты.
Скорость минерализации органических веществ почвы, основного запасного фонда азота, зависит от условий внешней среды: температуры, влажности почвы, ее кислотности, характера самого органического вещества. В связи с этим количество образующихся минеральных форм азота динамично. Максимум его накапливается в весенний
118
период при благоприятных режимах температуры и влажности для
процессов нитрификации. Именно в этот период в дерновоподзолистых автоморфных почвах накапливается его 45 - 85 кг/га в
зависимости от гранулометрического состава и степени окультуренности почвы.
Однако образующиеся в процессе нитрификации нитраты, будучи
подвижными соединениями, могут вымываться из почвы, а также подвергаться биологической денитрификации — образованию газообразных форм азота (NO, N 2 O и N2 ), в результате чего теряется азот почвы. Восстановление нитратов денитрифицирующими бактериями идет
через ряд промежуточных этапов: НNO3  НNO2  (НNO)2  N2О 
N2. (нитрат  нитрит гипонитрат  закись азота  молекулярный
азот).
Исследования, проведенные в последние время, показали, что потери азота в газообразной форме могут происходить и при процессах
аммонификации и нитрификации.
Потери азота могут происходит как при прямой денитрификации,
так и косвенной, или “хемоденитрификации”, которая связана с образованием газообразных оксидов азота и молекулярного азота в результате химических реакций: при разложении промежуточных продуктов
нитрификации - нитритов и гидроксиламина ( особенно при кислой
реакции); при взаимодействии нитратов с NN4+, α-аминокислотами,
ионами Fe2+ и Mn2+ и с органическими веществами почвы.
Процессы денитрификации усиливаются при недостатке кислорода
в почве (ее уплотнении, при высоком содержании влаги, большом количестве легкоминерализуемых органических веществ, заметном усилении дыхания — образование СО2). В нормальных условиях денитрификация усиливается с увеличением глубины почвы. Особенно
сильно она протекает в нижних слоях пахотного горизонта.
Таким образом, отрицательная сторона передвижения нитратов с
просачивающейся водой заключается не только в том, что азот удаляется из зоны корней, но и в том, что нитраты перемещаются в подпочву, где находится основная зона усиленной денитрификации.
От денитрификации может ежегодно теряться около 8% минерального азота почвы и 15 - 25% азота минеральных удобрений. Размер
потерь азота от денитрификации мало зависит от формы применяемых азотных удобрений.
Вымывание нитратного азота из пахотного слоя почвы можно
предотвратить внесением доз азотных удобрений (по времени и количеству), соответствующих потребности культур в азоте на протяжении
вегетации. Количество азота, вносимого с органическими и минеральными удобрениями, должно немного превышать вынос с урожаями
сельскохозяйственных культур.
119
Содержание и запасы азота в дерново-подзолистых почвах снижаются в нижележащих горизонтах и зависят от гранулометрического
состава почвы (табл.6.8). Общие запасы азота в метровом слое дерново-подзолистых суглинистых почв в 2 - 2,5 раза больше, чем песчаных.
Т а б л и ц а 6.8. Содержание и запасы азота в дерново-подзолистых почвах
(Т.Н. Кулаковская , 1990)
Генетический горизонт
Аn
А2В1
В1
В2
С
Аn
А2
В1
В2
С
Аn
А2В1
В1
В2
С
Глубина
взятия
образца,см
Гумус,
%
Общий
азот,
%
Запасы
общего
азота, т/га
Фиксированный
аммоний
мг/кг % от общ.
N
Среднесуглинистая почва на моренном суглинке
4 - 20
2,45
0,179
6,4
51,2
30 - 40
0,69
0,064
1,4
41,4
55 - 68
0,32
0,054
2,8
44,0
90 - 100
0,20
0,031
3,5
33,8
165 - 175
0,07
0,025
2,3
40,4
Легкосуглинистая на лессовидном суглинке
2 - 18
1,69
0,119
3,1
46,0
30 - 40
0,81
0,091
3,7
42,5
55 - 65
0,51
0,056
3,8
44,0
102 - 114
0,28
0,320
1,7
37,3
140 - 150
0,22
0,036
4,7
43,0
Связнопесчаная, подстилаемая моренным суглинком
5 - 15
1,30
0,070
2,2
14,5
25 - 35
0,48
0,039
1,2
11,8
50 - 65
0,14
0,014
0,6
1,7
80 - 100
0,14
0,021
1,6
18,4
140 - 150
0,07
0,013
1,1
24,5
2,9
6,5
8,2
10,9
16,2
3,9
4,7
7,9
11,7
11,9
2,1
3,0
1,2
8,8
18,9
Содержание общего азота тесно связано с содержанием гумуса.
Содержание фиксированного аммония незначительно изменяется в
генетических горизонтах суглинистых почв. В песчаных почвах содержание фиксированного аммония резко снижается в горизонте В 1, а
затем увеличивается в горизонтах В2 и С, где пески сменяются моренным суглинком. Однако относительное его содержание как в суглинистых, так и супесчаных почвах значительно увеличивается в нижних
горизонтах почв. Эта фракция минеральных соединений азота связана
с глинистыми минералами и органическим веществом почвы. Поглощение почвой аммония следует рассматривать как положительный
процесс, особенно на песчаных почвах, так как при этом азот удобрений не вымывается и грунтовые воды не загрязняются.
Как показали исследования Н.Н. Семененко (1997), более высокое
относительное содержание ( % от общего) фиксированного аммония в
суглинистых почвах при их окультуривании указывает на то, что про120
цесс аккумуляции этой фракции азота проходит более интенсивно, чем
процесс гумусообразования и накопления общего азота.
Определение фракционного состава азота по методу ШкондеКоролевой показало, что при окультуривании почвы запасы минеральных соединений азота возрастают. Около 50% метрового слоя минеральных соединений азота приходится на слой 0 - 40 см. (табл.6.9).
Содержание минерального азота (нитратов, нитритов и обменного
аммония) при сельскохозяйственном использовании и окультуривании
увеличивается на суглинистых почвах от 5,9 до 28,6 мг/кг, супесчаных
— от 6,8 до 20,2 и песчаных — от 8,0 до 15,8 мг/кг. С глубиной относительное содержание минеральных соединений азота возрастает, что
связано с более интенсивной миграцией вниз по профилю почвы минеральных органических соединений азота.
Среди органических соединений азота его легкогидролизуемая
фракция (амиды, часть аминов, часть необменного аммония) является
в агрономическом отношении наиболее ценной, так как она есть ближайший резерв в питании растений. Запасы легкогидролизуемых соединений азота в пахотных почвах с повышением окультуренности
повышаются (табл.6.9). При окультуривании легких почв интенсивность аккумуляции фракции легкогидролизуемого азота опережает
интенсивность накопления общего азота.
В суглинистых почвах содержание трудногидролизуемого азота
(часть аминов, амиды, необменный аммоний, часть гуминов) значительно преобладает над содержанием легкогидролизуемого, а в песчаных почвах, наоборот.
Негидролизуемый азот (большая часть аминов, гумины, меланины,
битумы, остаток необменного аммония) — фракция представленная
более стойкими к гидролизу и микробиологическому разложению органическими азотсодержащими соединениями — составляет большую
часть валовых запасов азота дерново-подзолистых почв (80 - 82% в
слое 0 - 40 см в суглинистых и супесчаных почвах и 70 - 75% в песчаных). Закономерности распределения в почвенном профиле негидролизуемых соединений азота в целом совпадают с распределением общего азота.
Имеются определенные различия азотного фонда в дерновоподзолистых избыточно увлажняемых почвах, которых в Беларуси
насчитывается более 1,8 млн га. С увеличением гидроморфности почв
содержание азота в них возрастает. Запасы общего азота в метровом
слое временно избыточно увлажняемых почв возрастают по сравнению с автоморфными: в суглинистых — на 27, супесчаных — на 14,
песчаных — на 11%; в глееватых соответственно — на 111, 53 и 29%.
При этом с возрастанием степени гидроморфности почв доля минерального азота снижается, а легкогидролизуемого и трудногидролизуемого возрастает. Избыточно увлажняемые почвы в отличие от авто121
морфных содержат больше влаги и имеют более короткий благоприятный период для процессов нитрификации.
Т а б л и ц а 6.9. Фракционный состав азота в дерново-подзолистых почвах
( Н.Н. Семененко, 1997 )
Окультуренность почвы
Слабая
Средняя
Хорошая
Слабая
Средняя
Хорошая
Слабая
Средняя
Хорошая
Мощность,
см
0 - 20
0 - 40
0 - 100
0 - 20
0 - 40
0 - 100
0 - 20
0 - 40
0 - 100
0 - 20
0 - 40
0 - 100
0 - 20
0 - 40
0 - 100
0 - 20
0 - 40
0 - 100
0 - 20
0 - 40
0 - 100
0 - 20
0 - 40
0 - 100
0 - 20
0 - 40
0 - 100
Содержание фракций азота, кг/га
Азот
МинеЛегкоТруднообщий
ральгидгид
ный
ролизуе- ролизуемый
мый
Суглинистая
2685
33
209
257
4517
64
360
425
6022
104
493
612
3711
47
183
345
6273
90
370
569
7583
183
511
757
4110
69
251
319
7426
128
474
574
9057
194
636
839
Супесчаная
1904
23
217
104
2551
35
293
181
3505
70
409
321
2270
32
175
180
3499
61
275
298
4935
112
423
606
2611
39
226
297
4117
77
369
534
5533
147
516
955
Песчаная
1623
24
257
140
2292
43
438
269
3453
89
664
575
2754
28
295
279
4948
51
539
507
6819
93
675
787
3021
42
409
435
5507
71
717
789
8258
136
1035
968
Негидролизуемый
2189
3667
4811
3139
5246
6135
3741
6246
7390
1556
2042
2706
1895
2864
3794
2047
3138
3916
1252
1654
2318
2189
3952
5274
2245
4109
6479
Наибольшими запасами азота отличаются торфяно-болотные почвы, в которых в верхнем горизонте при благоприятных условиях для
минерализации может накапливаться до 300 - 500 кг/га минерального
122
азота. Мелиорация торфяно-болотных почв активизирует процессы
минерализации и уплотнения торфа.
Азотный режим торфяно-болотных почв во многом определяется
возделываемыми на них культурами. Наиболее интенсивно минерализация органического вещества протекает под пропашными культурами. Минимальные потери органического вещества и наиболее интенсивное использование почвенных запасов наблюдаются под многолетними травами. Промежуточное положение занимают зерновые культуры. В связи с этим важнейшей задачей рационального использования
торфяно-болотных почв является изыскание путей регулирования темпов биологической минерализации органического вещества, с одной
стороны, и максимальное использование растениями накапливающегося количества минерального азота и снижения непроизводительных
потерь - с другой.
6.3.2. Ассортимент азотных удобрений
Азотные удобрения производятся в Беларуси Гродненским ПО
“Азот”. Главное место в ассортименте выпускаемых в Беларуси удобрений занимают карбамид, КАС и сульфат аммония. Планируется отказаться от импорта аммиачной селитры, полностью обеспечивая потребность в азоте за счет собственной химической промышленности.
Для возделывания овощей в защищенном грунте в небольшом количестве будет производиться кальциевая селитра.
Производство азотных удобрений основано на получении синтетического аммиака из молекулярного азота воздуха и водорода, источником которого служат природный газ, нефтяные и коксовые газы. Этот
процесс требует больших энергозатрат. Чтобы произвести 1 т азота,
необходимо затратить энергию, эквивалентную 4 т нефти.
Азотные удобрения в зависимости от содержащихся в них форм
азота подразделяются на шесть групп: нитратные (натриевая и кальциевая селитра); аммонийные (сульфат аммония, хлористый аммоний),
аммонийно-нитратные (аммиачная селитра); амидные (карбамид), аммиачные (безводный аммиак и
аммиачная вода), карбамидаммонийно- -нитратные (карбамид-аммиачная селитра - КАС).
Нитратные удобрения. Н а т р и е в а я с е л и т р а (нитрат
натрия, чилийская селитра) NaNO3 содержит 16% азота и 26% натрия.
Долгое время единственным представителем группы нитратных удобрений была чилийская селитра, которую добывали из естественных
123
залежей. Выпускаемая в настоящее время натриевая селитра — побочный продукт при получении азотной кислоты из аммиака. Она представляет собой мелкокристаллическую соль белого или желтоватого
цвета, хорошо растворимую в воде. Обладает слабой гидроскопичностью и при неправильном хранении может слеживаться. В сухом состоянии хорошо рассевается.
К а л ь ц и е в а я с е л и т р а Са(NО3)2. Содержит 13 - 15% азота.
Получается при нейтрализации азотной кислоты известью, а также
является побочным продуктом при производстве комплексных удобрений (нитрофосок) способом азотнокислой обработки фосфатов. Это
кристаллическая соль белого цвета, хорошо растворимая в воде. Обладает высокой гигроскопичностью и даже при нормальных условиях
хранения сильно отсыревает, расплывается и слеживается. Хранят и
перевозят в специальной водонепроницаемой упаковке. В Беларуси
кальциевую селитру производят в небольшом количестве для защищенного грунта.
Натриевая и кальциевая селитра физиологически щелочные удобрения. Растения обладают избирательной поглотительной способностью и в большем количестве потребляют из этих солей ионы NO 3-,
чем катионы Na+ и Ca++, которые, оставаясь в почве, сдвигают реакцию
в сторону подщелачивания. Эти удобрения при систематическом применении на кислых почвах снижают почвенную кислотность. Особенно хорошие результаты дает внесение кальциевой селитры, которая не
только снижает кислотность, но и улучшает свойства почвы, так как
кальций коагулирует почвенные коллоиды.
При внесении кальциевой и натриевой селитры кальций и натрий
поглощаются почвой обменно, а анионы NO3- остаются в почве, сохраняя высокую подвижность. В связи с тем, что нитратные удобрения
легко вымываются из почвы, их применяют под предпосевную культивацию и для подкормки растений во время вегетации (озимые зерновые культуры, сенокосы и пастбища). Целесообразно натриевую селитру использовать под сахарную, кормовую и столовую свеклу, так
как натрий усиливает отток углеводов из листьев в корни, повышает
содержание в них сахара.
Аммонийные азотные удобрения. К аммонийным удобрениям относятся сульфат аммония, хлористый аммоний и углекислый аммоний.
В Беларуси производится и применяется сернокислый аммоний.
С у л ь ф а т а м м о н и я, или сернокислый аммоний (NH4)2SО4.
Содержит 20,5 - 21% азота и 24% серы. Его получают улавливанием
124
серной кислотой аммиака из газов, образующихся при коксовании каменного угля, или нейтрализацией синтетическим аммиаком отработанной серной кислоты на различных химических производствах.
Большое количество сульфата аммония вырабатывают в качестве побочного продукта при производстве капролактама.
Синтетический сульфат аммония белого цвета, а коксохимический
из-за органических примесей имеет серую, синеватую или красноватую окраску. Малогигроскопичен, поэтому при нормальных условиях
хранения почти не слеживается и сохраняет хорошую рассеваемость.
Сульфат аммония поглощается почвой обменно и хорошо закрепляется в ней. Поэтому его применяют главным образом для основного
удобрения. Сульфат аммония физиологически и биологически кислое
удобрение. Из него растения быстрее и больше потребляют NH4+, чем
анионы SO42-. Анионы SO42+, соединяясь с водородом, образуют серную кислоту, вызывая подкисление почвенного раствора. Он обладает
и биологической кислотностью, так как вследствие нитрификации аммонийный азот сульфата аммония переходит в нитратную форму. Для
устранения физиологической кислотности 1 ц сульфата аммония требуется 1,3 ц СаСО 3.
В связи с малой концентрацией азота его можно более равномерно
внести при невысоких дозах удобрений по сравнению с карбамидом и
другими более концентрированными формами азотных удобрений.
Сульфат аммония используется преимущественно для основного
удобрения, но можно его применять и для поверхностных подкормок
озимых зерновых культур, сенокосов и пастбищ. Его можно использовать для всех культур, но особенно эффективно для культур, положительно отзывающихся на серу (рапс, капуста, редька масличная и другие культуры семейства крестоцветных). Это лучшая форма азотных
удобрений и для картофеля, так как при его использовании в клубнях
меньше накапливается нитратов по сравнению с другими формами
азотных удобрений.
Х л о р и с т ы й а м м о н и й NН4Сl. Содержит 24 – 26% N. Побочный продукт при производстве соды, содержит 67% хлора. Поэтому его не следует применять под чувствительные к хлору культуры.
Аммонийно-нитратные удобрения. А м м и а ч н а я с е л и т р а
(нитрат аммония) NН4NО3. Содержит 34,6% азота. Получается нейтрализацией азотной кислоты аммиаком. Белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Выпускается в гранулированном
виде.
125
Гранулированная аммиачная селитра по сравнению с кристаллической менее гигроскопична, меньше слеживается при хранении, сохраняет хорошую рассеваемость, особенно если в процессе ее получения в
нее вводят кондиционирующие (гидрофобные) добавки.
Аммиачная селитра легко воспламеняется, взрывоопасна. В связи с
этим хранить ее необходимо в сухом помещении, оборудованном противопожарными средствами.
Аммиачная селитра физиологически кислое удобрение, но подкисляющее действие ее на почву выражено слабее, чем сульфата аммония.
Для нейтрилизации 1 ц удобрения необходимо 0,75 ц СаСО 3. В почве
аммиачная селитра взаимодействует с почвенным поглощающим комплексом, катион NH4+ хорошо поглощается почвой, а анион NО3- остается в почвенном растворе, сохраняя высокую подвижность.
Аммиачная селитра — универсальное удобрение, которое можно
применять под любые культуры и на всех почвах перед посевом, в
припосевное удобрение и в подкормку. Однако целесообразно его
использовать прежде всего для подкормок озимых зерновых культур,
сенокосов и пастбищ. В последние годы это удобрение в Беларуси не
производится.
Аммиачные удобрения. К аммиачным удобрениями относятся
жидкий (безводный) аммиак и аммиачная вода.
Б е з в о д н ы й а м м и а к (NH3). Содержит 82,3 % азота. Получается сжижением газообразного аммиака под давлением. По внешнему виду бесцветная жидкость. Безводный аммиак обладает высокой
упругостью паров, поэтому его хранят и транспортируют в стальных
баллонах или цистернах, выдерживающих высокое давление ( 30 - 32
атм.).
При внесении в почву он вначале подщелачивает ее, но по мере перехода в нитраты в результате процесса нитрификации подкисляет.
Для нейтрализации 1 ц жидкого аммиака требуется 1,5 ц СаСО 3.
А м м и а ч н а я в о д а (NH4OH + NH3) — раствор аммиака в воде. Бесцветная и желтоватая жидкость с резким запахом аммиака
(нашатырного спирта). Выпускается с содержанием азота 20,5 и 18%.
Хранить и транспортировать аммиачную воду можно в герметически
закрывающихся резервуарах (цистернах, баллонах, рассчитанных на
невысокое давление). Аммиачная вода так же как и безводный аммиак
подкисляет почву. Для нейтрализации 1 ц удобрения требуется 0,3 0,4 СаСО3.
126
Стоимость единицы азота в безводном и водном аммиаке примерно
в 1,5 - 2 раза меньше, чем в аммиачной селитре. Кроме того, на внесение жидких удобрений затраты труда в 2 - 3 раза ниже, чем твердых.
При правильном применении жидких азотных удобрений прибавки
урожая сельскохозяйственных культур такие же, как и при равной
дозе аммиачной селитры.
Безводный аммиак и аммиачная вода вносятся специальными машинами, обеспечивающими немедленную заделку их на глубину не
менее 10 - 12 см на тяжелых почвах и 14 - 18 см на легких. При более
мелкой заделке возможны значительные потери аммиака, особенно на
легких песчаных и супесчаных почвах. Из влажной почвы потери аммиака значительно меньше, чем с сухой.
Наиболее эффективно внесение аммиачных удобрений в сочетании
с органическими. Не рекомендуется вносить безводный аммиак и аммиачную воду несколько лет подряд на одном поле, так как они усиливают минерализацию органического вещества, что может привести к
снижению содержания гумуса в почве.
При работе с жидкими аммиачными удобрениями следует соблюдать правила техники безопасности, так как пары аммиака вызывают
раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, удушье и
кашель. При осмотре и ремонте емкостей из-под этих удобрений необходимо принимать меры предосторожности, так как смесь аммиака с
воздухом взрывоопасны.
Несмотря на свою более низкую стоимость, аммиачные азотные
удобрения содержат свободный аммиак, что затрудняет работу с
ними. Поэтому в Беларуси возрастает производство жидкого азотного
удобрения КАС, которое практически не содержит свободного аммиака, а использование безводного аммиака и аммиачной воды резко снизилось. В дальнейшем их использование в сельском хозяйстве Беларуси не планируется.
Амидные удобрения. К этой группе относится самое концентрированное и распространенное в республике твердое азотное удобрение
— карбамид (мочевина) — СО(NН2)2. Это удобрение содержит 46% N.
Получается синтезом из аммиака и диоксида углерода (CO 2) при высоких давлениях и температуре. Мочевина белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Гигроскопичность ее при температуре до 200С сравнительно небольшая, но с повышением температуры
заметно увеличивается, и при хранении она может слеживаться. Для
127
улучшения физических свойств карбамид выпускается в гранулированном виде.
Во время грануляции мочевина образует биурет (СОNН2)2 NН, обладающий токсическим действием на растения. Поэтому его содержание в удобрении регламентируется и не должно превышать 1%.
При внесении в почву мочевина полностью растворяется почвенной влагой и под влиянием уробактерий, выделяющих фермент уреазу,
за 2 - 3 дня аммонифицируется с образованием углекислого аммония
(NН4)2СО3. Углекислый аммоний — соединение непрочное, на воздухе
разлагается с образованием бикарбоната аммония и газообразного
аммиака: (NН4)2СО3  NН4НСО3 + NH3. Поэтому при внесении карбамида без заделки в почву и отсутствии осадков часть азота в виде аммиака может теряться. Предпочтительно мочевину вносить с немедленной заделкой в почву под предпосевную обработку под яровые
зерновые культуры, кукурузу и другие культуры.
Внесение мочевины в холодную погоду (ранней весной) при низкой уреазной активности почвы приводит к тому, что она может, особенно на легких почвах, вымываться из почвы в виде целых молекул.
Установлено, что мочевина может поглощаться корнями, а также
листьями в виде целых молекул без предварительного превращения в
углекислый аммоний.
В первые дни после внесения мочевины, вследствие образования
(NН4)2СО3 (гидролитически щелочная соль), происходит временное
местное подщелачивание почвы. Образующийся аммоний поглощается обменно почвенными коллоидами и постепенно усваивается растениями. Исследования показали, что образовавшийся при внесении в
почву углекислый аммоний подвергается процессу нитрификации
быстрее, чем сернокислый аммоний, и временное подщелачивание
почвы сменяется некоторым подкислением. Для нейтрализации подкисляющего действия 1 ц мочевины требуется 0,83 ц СаСО3.
Мочевина — одно из лучших азотных удобрений и по эффективности равноценна аммиачной селитре. Равномерное распределение мочевины по полю возможно только в том случае, если доза азота, вносимая с этим удобрением, составляет 60 - 90 кг и более на 1 га.
Мочевину применяют до посева и в подкормку. Однако, по данным А.М. Артюшина и др., 1991, применение мочевины незадолго до
посева свеклы (всех видов) и рапса может привести к гибели проростков этих культур.
128
Карбамид можно применять для подкормки при междурядной обработке пропашных и овощных культур. Удобрение в виде раствора
широко используется для некорневой подкормки зерновых, плодовых,
овощных и других культур.
Концентрация растворов мочевины для некорневой подкормки различных культур должна быть следующей, %:
зерновые………………………….…………………………….. 5,0 – 10,0
свекла сахарная и столовая…………………………………… 1,5 – 2,0
капуста…………………………………………………………. 0,8 – 1,6
томат, кукуруза………………….…………………………….. 0,4 – 0,6
огурец, бобовые………………….……………………………. 0,3 – 0,4
сельдерей………………………………………………………. 0,8 – 1,0
лук……………………………………………………………… 1,6 – 2,5
картофель……………………….……………………………… 0,8 – 1,6
яблоня, вишня, слива…………….……………………………. 0,6 – 1,0
При некорневой подкормке мочевина поглощается клетками растений в виде целой молекулы и включается в цикл превращений азотистых веществ, связанных с образованием аминокислот. Уже через 48
ч после опрыскивания азот обнаруживается в составе белка растений.
Именно этим объясняется значительное повышение белка в зерне озимой пшеницы после ее обработки.
Карбамид-аммонийно-нитратные удобрения. К А С (карбамид аммиачная селитра) — представляет собой водный раствор карбамида и аммиачной селитры. Себестоимость единицы азота в КАС ниже,
чем в твердых азотных удобрениях из-за исключения дорогостоящих
и энергоемких операций доупаривания, гранулирования и концентрирования. В качестве противокоррозионного агента в КАС вводят небольшие количества фосфатов.
Выпускается три марки КАС с содержанием 28, 30 или 32% азота
(табл.6.10). В отличие от жидких аммиачных удобрений КАС практически не содержит свободного аммиака, его можно вносить с помощью высокопроизводительных наземных агрегатов без одновременной заделки в почву, а также с помощью авиации и с поливной водой.
КАС с ингибитором коррозии можно перевозить в обычных железнодорожных цистернах и автоцистернах. Низкая температура кристаллизации и замерзания дает возможность транспортировать и хранить
КАС круглогодично в заглубленных в почву естественно утепленных
хранилищах из бетона и асфальта с внутренним пленочным покрытием
из армированного стекла или мягкой ткани.
129
Так как наиболее устойчив к кристаллизации КАС-28, в холодное
время года к КАС-30 и КАС-32 рекомендуется добавлять на 100 л раствора 7 и 14 л воды соответственно.
КАС применяют для основного внесения и подкормок. Оно имеет
высокую плотность, что позволяет значительно сократить затраты на
транспортировку и хранение. Так, при равном объеме удобрений КАС32 содержит в 1,3 раза азота больше, чем мочевина, и в 1,5 раза больше, чем аммиачная селитра. Для поверхностного внесения КАС используют широкозахватные штанговые опрыскиватели ПОМ-630,
ПОМ-2000, ПЖУ-9 ОПШ-15. Для локального внутрипочвенного внесения используют ПЖУ-2,5, ПЖУ-5. Можно также использовать машину РЖТ-4 М, выпускаемую Оршанским трактороремонтным заводом.
Т а б л и ц а 6.10. Состав и свойства растворов КАС
Свойства
Состав по массе,%:
NH4NO3
CO(NH2)2
H2O
Плотность при 15,6 0С, т/м3
Температура выпадения кристаллов, 0С
КАС-28
КАС-30
КАС-32
40,1
30,0
29,9
1,283
-18
42,2
37,7
25,1
1,303
-10
43,3
36,4
20,3
1,327
-2
КАС можно применять под все культуры, но наиболее целесообразно под зерновые.
Опрыскиватели позволяют более ровнамерно внести КАС, чем центробежные разбрасыватели твердые азотные удобрения.Только за счет
более равномерного внесения прибавка урожая зерновых культур при
использовании КАС по сравнению с твердыми азотными удобрениями
составляет 2 – 3 ц/га зерна.
КАС можно заделывать под вспашку или культивацию, применять
его и по вегетирующим растениям в виде некорневой подкормки.
Допускается разбавление КАС с учетом конструктивных особенностей
опрыскивателей. Для ранневесенней подкормки озимых зерновых
культур, когда стоит прохладная погода, его можно применять без
разбавления в дозе 60 - 80 кг/га азота. При проведении подкормки в
более поздние сроки (конец кущения — начало выхода в трубку) доза
азота при температуре 16 - 18 0С не должна превышать 20 - 30 кг азота.
При этом необходимо проводить разбавление водой 1 : 2, а при совместном внесении с фунгицидами, ретандартами -- 1 : 3. Во избежание
ожогов подкормки проводят в более поздние фазы развития зерновых
130
в утренние и вечерние часы (температура воздуха не должна превышать 180С). Ожоги усиливаются при сильной инсоляции, во влажную
погоду или после дождя, когда ткани листьев размягчаются. Совмещение операций по внесению КАС со средствами защиты растений, микроэлементами позволяет на 20 % экономить затраты энергоресурсов,
что имеет большое значение при использовании энергосберегающих
технологий.
Можно применять КАС в прохладную погоду на сенокосах (до 80
кг) и на пастбищах (60 кг/га д.в.).
Попадая на листовую поверхность, мочевина, КАС непосредственно используется зерновыми для синтеза белков. При применении в
период цветения и колошения они увеличивают содержание белка на
1 - 2%. Мочевина, будучи физиологически активным веществом, активизирует процессы обмена азота, в частности образование сульфгидридных групп (метионин, цистеин). Аминокислоты, содержащие SHгруппы, играют большую роль в процессах обмена веществ, роста и
закладки репродуктивных органов.
Установлено, что питательные элементы могут проникать в
надземные органы (большей частью через листья) различными способами, и скорость их поступления и усвоения зависит от морфологических особенностей их строения. Наружная сторона кутикулы многих
листьев покрыта мельчайшими, видимыми только в микроскоп восковыми выростами, которые выступают на поверхность листа. Под слоем восковых веществ находится кутикула, которая после увлажнения
набухает, и промежуточные пространства между пластинками из воска
расширяются.
Питательные элементы через кутикулу проникают в клетки эпидермиса и через них непосредственно в цитоплазму, где под действием
осмотического давления усваиваются или направляются в другие
клетки. Кроме того, питательные элементы могут проникать через
устьица, но лишь в том случае, если смачивающий раствор снижает
поверхностное натяжение.
Кроме морфологических особенностей листьев скорость поступления и усвоения элементов питания зависит также от особенностей последних. Так, исследованиями установлено, что по подвижности элементы подразделяются на четыре группы: 1) высокоподвижные – азот
и калий; 2) подвижные – фосфор и сера; 3) частично подвижные – Cu,
Zn, Mn, Mo, Fe ; 4) неподвижные – B, Mg, Ca. Поглощение и усвоение
131
элемента зависит также от обводненности тканей растений (у завядших растений оно ослабевается).
Поглощение азота ночью идет медленнее, чем днем, поэтому
наиболее приемлемым временем для обработок являются вечерние
часы. В дождливую погоду проницаемость верхней стороны листа
увеличивается и дозы КАС снижают.
Таким образом, использование КАС в сельском хозяйстве имеет
несомненные преимущества перед твердыми удобрениями: обеспечивается полная механизация всех погрузочно-разгрузочных работ, резко
уменьшаются затраты на производство и применение, осуществляется
более точная дозировка при низких дозах удобрений, происходит
быстрое поглощение азота через листья, улучшаются условия труда,
исключается расход тары и снижается проблема слеживаемости, обеспечивается высокая равномерность внесения, упрощается приготовление необходимых тукосмесей, в том числе с добавкой фосфора, калия,
микроэлементов и пестицидов, усиливается действие пестицидов при
внесении их в КАС.
В связи с вышеизложенными достоинствами применение КАС в
последние время возрастает и ее использование в Беларуси в 2001 2005 гг. планируется довести до 210 тыс. тонн д.в. в год.
Медленнодействующие азотные удобрения — это слаборастворимые в воде азотные удобрения, азот которых медленно переходит в
растворимую форму, постепенно используется растениями в течение
вегетации, из этих форм потери азота снижаются по сравнению со
стандартными формами.
В Беларуси НИГПИПА совместно с Белорусским государственным
технологическим университетом им. Кирова, Институтом проблем
использования природных ресурсов и экологии, Институтом общей и
неорганической химии НАН РБ, Институтом механики металлополимерных систем, Гродненским ПО”Азот” и Гомельским химическим
заводом разработано несколько форм медленнодействующих азотных
и комплексных азотно-фосфорных удобрений, которые наряду с макроэлементами содержат биологически активные соединения или регуляторы роста.
Карбамид с гумат содержащими добавками
— содержит 46% азота и гуминовые препараты из торфа “Гидрогумат” или “Оксигумат”, степень растворимости их в воде и в почве в
1,1 - 1,3 раза медленнее, чем стандартного карбамида.
132
В составе действующих веществ “Гидрогумата” на долю гуминовых кислот, гуминоподобных веществ приходится 70 - 80%, кроме того 15 - 20% биологически активных карбоновых кислот, 4 - 5% аминокислот. Действующие вещества “ Оксигумата” содержат до 60% высокомолекулярных гуминовых кислот и до 40% низкомолекулярных соединений: фульвокислот (28 - 30%), органических кислот ( 13 - 15%) и
пектинов ( 5 - 8%).
Названные выше препараты безвредны для человека, животных,
водной фауны, полезных насекомых, почвенной микрофлоры и разрешены к применению со стандартной мочевиной в сельском хозяйстве.
По сравнению со стандартной мочевиной карбамид с гуматосодержащими добавками обладает улучшенными свойствами. Прочность
гранул этого удобрения увеличивается на 25% при одновременном
снижении слеживаемости на 29%.
Сульфат аммония с защитным покрытием —
содержит 20% азота и 24% серы, связующие и биологически активные
препараты “Гидрогумат” или “Оксигумат”, или барду мелассную упаренную послеспиртовую. Удобрение обладает пониженной растворимостью ( степень замедления его растворимости в воде и в почве в 1,3
- 1,6 раза ниже, чем стандартного сульфата аммония) и продленным
сроком доступности азота и серы для растений в течение вегетационного периода.
К а р б а м и д с п о л и м е р н ы м п о к р ы т и е м — содержит
не менее 42% азота, растворяется в воде вдвое дольше стандартной
мочевины.
Сульфат аммония с полимерным покрытием
— содержит 20% азота и 24% серы, растворяется в воде в три с лишним раза дольше, чем сульфат аммония без полимерного покрытия.
Комплексные азотно-фосфорно-калийные удобрения с соотношением N:Р2О5:К2О = 16:12:20 (для яровых зерновых культур и картофеля) и N:Р2О5:К2О = 5:16:35 (для озимых зерновых культур) содержат азот, фосфор, калий и регуляторы роста растений “Феномелан”
или “Гидрогумат”. Феномелан — содержит биологически активные
меланины, аминокислоты, карбоновые и фенолкарбоновые кислоты и
меланоиды. Препарат обладает высокой ростоактивной способностью.
Защитные оболочки этих удобрений позволяют снизить потери азота от вымывания, повысить степень его использования растениями и
тем самым способствуют росту урожайности сельскохозяйственных
культур.
133
Исследования, проведенные в НИГПИПА (Г.В. Пироговская, 1999)
на дерново-подзолистых почвах, показали, что по сравнению со стандартными применение этих удобрений обеспечивает следующие прибавки урожая сельскохозяйственных культур: картофеля — 17 – 29
ц/га, яровых зерновых культур — 1,4 - 4,4 ц/га, озимых зерновых
культур — 1,3 - 3,6 ц/га, многолетних бобово-злаковых трав — 2,2 11,6, корнеплодов сахарной свеклы 11 - 28 ц/га. Кроме того, применение медленнодействующих удобрений позволяет уменьшить на 30 %
вымывание из почвы азота, особенно на легких почвах, снизить накопление нитратов в картофеле, овощах и кормовых культурах на 15 30%, повысить качество сельскохозяйственной продукции.
В 2001 - 2005 гг. планируется применять ежегодно медленнодействующего карбамида 124 тыс. тонн и сульфата аммония с защитным
покрытием 40 тыс. тонн действующего вещества.
Карбамид с гумат содержащими добавками
рекомендуется в первую очередь на легких почвах под все полевые и
овощные культуры, возделываемые в Беларуси.
Под озимые зерновые культуры внесение гуматсодержащего карбамида наиболее целесообразно в два срока: осенью (N 20 - 30 кг/га
д.в.), при содержании потенциально усвояемого азота в дерновоподзолистых суглинках и супесчаных почвах ниже 120 - 130 кг/га
(Н.Н. Семененко и др., 1997), и весной в начале вегетации растений;
под многолетние травы — в один прием ( весной), но можно и в два
приема ( под каждый укос трав ). Под остальные сельскохозяйственные культуры карбамид вносится в основную заправку почвы, под
яровые зерновых культуры можно вносить и в подкормку. При расчете на планируемый урожай дозы гуматсодержащего карбамида можно
снижать на 15 - 20% по сравнению со стандартным карбамидом.
Сульфат аммония медленнодействующий рекомендуется под картофель, крестоцветные, однолетние и многолетние травы. Вносится в
основную заправку почвы, под многолетние травы — в один (весной)
или два приема ( под каждый укос трав).
6.3.3. Приемы рационального использования азотных
удобрений
Рациональная система применения азотных удобрений под сельскохозяйственные культуры должна учитывать биологические особенности растений в потреблении азота в онтогенезе, действие азот134
ных удобрений на урожайность и качество выращиваемых культур,
особенности трансформации соединений азота почвы и удобрений,
охрану окружающей среды.
Внесенный в почву азот удобрений не только используется растениями, но и под воздействием различных микроорганизмов подвергается превращениям, в результате его содержание в минеральной форме
быстро уменьшается и значительное количество переходит в различные органические соединения.
Исследования при помощи меченых атомов показали, что в среднем 20 - 30% внесенного азота закрепляется в органическом веществе
почвы и практически не используется в первый год. Этот азот принимает участие в питании последующих культур, причем степень его
использования из года в год уменьшается.
Закрепление азота зависит от формы удобрений, типа почвы,
наличия органических остатков, а также вида возделываемых культур.
Из аммиачных форм удобрений и мочевины больше закрепляется азота (около 40% от внесенного), чем из нитратных (20%). На хорошо
окультуренных почвах, а также почвах, богатых гумусом, при совместном внесении минеральных и органических удобрений закрепление азота возрастает.
Внесенный в почву катион NН4+ поглощается обменно в доступной
для растений форме, а также закрепляется в трудноусвояемой
форме. Закрепление минеральных соединений азота в почве в трудноусвояемой для растений форме может также происходить в результате
фиксации катионов аммония и аммиака (NH4 и NH3) глинистыми минералами, химического связывания NH4 и NH3 почвенным органическим веществом.
Необменная фиксация азота в аммонийной форме составляет 1/4 1/5 от общего количества закрепленного почвой азота удобрений. Это
может играть положительную роль, поскольку фиксация аммония
предохраняет азот от вымывания и процессов денитрификации.
Присутствие большого количества водорастворимого и обменного
калия в почве блокирует освобождение фиксированного аммония из
глинистых минералов, резко снижает доступность его растениям и
нитрификацию бактериями. Однако растения, а также гетеротрофные
микроорганизмы, потребляя сравнительно большое количество калия,
снижают блокирующее его действие на освобождение и усвоение фиксированного аммония ( Н.З. Милащенко и др., 1993).
135
Несмотря на то, что фиксирующая способность различных почв
может колебаться в значительных пределах, в большинстве случаев
фиксированный аммоний остается доступным растениям.
Химическое связывание NH3 происходит в результате присоединения его к фенольным гидроксильным группам органических веществ с
последующим включением в состав гетероциклических колец и переходом в химически устойчивую форму.
Связывание NH4+ и NH3 в сильной степени зависит от содержания
органического вещества в почве. В торфяно-болотных почвах этот
процесс протекает активнее, в минеральных почвах с невысоким содержанием гумуса (особенно кислых дерново-подзолистых) химическое связывание аммиачного азота органическим веществом при внесении средних доз аммиачных удобрений невелико и не может оказать
существенного влияния на доступность растениям азота. Таким образом, основная роль в закреплении как аммиачного, так и нитратного
азота в большинстве почв принадлежит биологической иммобилизации - превращению его в органическую форму.
Соотношение скорости процессов иммобилизации и минерализации определяет преобладание одного процесса над другим и зависит
от формы азотного удобрения и наличия органического вещества.
Максимальная скорость процессов минерализации и иммобилизации
отмечается в первые 5 дней после внесения азота и происходит в основном в первые 2 - 3 недели.
Исследования с соединениями азота, мечеными стабильным изотопом азота 15N, позволили установить, что в полевых условиях растения
усваивают непосредственно из удобрений 30 - 50% азота. Однако при
внесении азотных удобрений усиливаются минерализация почвенного
азота и усвоение его растениями. Коэффициенты использования азота
различных форм азотных удобрений существенно не различаются, за
исключением, экспериментальных условий их применения. Исследования ВИУА с 15N показали, что растения усваивают больше азота из
почвы, чем из минеральных удобрений (Н.З. Милащенко и др., 1993).
Азот удобрений интенсивнее, чем азот почвы, потребляется растениями в первые 3 - 4 недели вегетации, затем усвоение его снижается,
а через 40 - 50 дней (у зерновых к фазе выколашивание - начало цветения) в основном прекращается. Потребление азота растениями из почвы продолжается до конца вегетации, поэтому к уборке доля его в
общем выносе несколько повышается.
136
Аммиачные формы азотных удобрений способствуют лучшему
усвоению азота почв по сравнению с нитратными. Отмечено также,
что известкование, независимо от формы удобрений, значительно
увеличивает мобилизацию и усвоение растениями азота почвы.
Скорость нитрификации аммиачного и амидного азота, внесенного
с удобрениями, зависит от типа почвы и степени ее окультуренности.
На хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах нитрификация амидных и аммонийных азотных удобрений протекает значительно энергичнее, чем на слабоокультуренной.
Рядом исследований установлено, что при низкой температуре почвы минерализация и иммобилизация азота тормозятся, снижается
также поглотительная способность растений к азоту и фосфору (особенно нитратного азота). При низких температурах аммонийные формы более эффективны, чем нитратные. Это связано с тем, что при
низких температурах поступление и восстановление нитратного азота
затрудняется, а аммонийный азот уже в корнях включается в состав
аминокислот и белков. Учитывая, что основные превращения азота
удобрений происходят в первые 2 - 3 недели после их внесения, повышенная концентрация нитратов в почве при низких температурах и
избыточном увлажнении почв может привести к увеличению потерь
азота в 2 - 3 раза и более.
Исследования, проведенные в Белорусском НИИ почвоведения и
агрохимии (Н.Н. Семененко, 1997г.), показали, что при температуре 17
- 200С превращение аммонийного и амидного азота в окисленную
форму в дерново-подзолистых почвах происходит в основном в течение 30 суток.
При низкой температуре (5 - 70С) интенсивность процесса аммонификации значительно выше интенсивности нитрификации. В почве
при низких температурах больше всего азота в нитратной форме
накапливается при внесении аммиачной селитры. На основании этого
Н.Н. Семененко (1997 г) делает вывод, что в период ранневесенний
подкормки озимых зерновых культур при прохладной погоде целесообразно применять амидные и аммонийные формы азотных удобрений.
Таким образом, благодаря нитрификации аммиачных, аммонийных
и амидных удобрений в почвах азот используется растениями в основном в форме нитратов. Уже в корнях при участии фермента нитратредуктазы происходит восстановление нитратов до аммиака, который
используется на образование аминокислот и амидов.
137
Если в почве мало минерального азота и он в растения поступает в
незначительном количестве, то он почти полностью восстанавливается до аммиака, который уже в корнях превращается в органические
соединения (аминокислоты, амиды и др.). При усилении обеспеченности растений азотом все большее количество его поступает в надземную часть в минеральной форме, где он усваивается. Исследования
показали, что при высоком уровне азотного питания у пшеницы в
корнях восстанавливалось 3 %, нитратного азота у кукурузы - 15%,
остальное - в надземной массе.
При слишком высоком уровне питания, когда фермент нитратредуктаза не справляется с восстановлением нитратов, в вегетативных
органах растений, в частности, в овощах, может накапливаться большое количество нитратов.
В семенах растений нитратов обычно не накапливается. Это связано с тем, что нитраты восстанавливаются на пути их передвижения в
репродуктивные органы. Кроме того, сами репродуктивные органы, в
частности, зерновки пшеницы и колосковые чешуйки, обладают довольно высокой нитратредуктазной активностью. Как показали исследования, имеются соединения, которые могут повышать активность
фермента нитратредуктазы. Такую способность на ячмене проявил
цитокинин 6-бензиламинопурин. На активность цитокининов оказывают влияние регуляторы роста из группы брассиностероидов (эпин,
эмистим и др.), что способствует усилению поступления азота в растения.
Считается, что активность фермента нитратредуктазы является узким местом в цепи превращения неорганического азота, поступающего
в растения, и при определенных условиях может лимитировать эффективное использование азотных удобрений (Н.З. Милащенко и др.,
1993).
На эффективность азотных удобрений наиболее сильное влияние
оказывает водообеспеченность. При достаточном увлажнении их действие усиливается. Этот факт можно регулировать с помощью орошения.
На усвоение азота оказывает влияние концентрация углекислого
газа. В период интенсивного роста растения, имеющие большую вегетативную массу (например, кукуруза), полностью “выедают” углекислый газ, и его может не хватать. Здесь положительное влияние на использование азота почвы и урожай оказывает применение органических удобрений.
138
Важным моментом является соотношение питательных элементов в
питании растений. Имеются данные о том, что потребление азота теснейшим образом связано с обеспеченностью их фосфором. Поэтому
эффективность азота проявляется лишь при достаточной обеспеченности растений фосфором. Естественно с повышением доз макроэлементов увеличивается потребность и в микроэлементах.
Различные сорта и гибриды неодинаково отзываются на применение возрастающих доз минеральных удобрений. Одним из показателей
такой способности может служить активность фермента нитратредуктазы – ключевого фермента азотного обмена, ответственного за восстановление в растении поглощенных нитратов. В связи с этим селекция зерновых культур должна быть направлена на создание сортов с
высокой активностью фермента нитратредуктазы, способных много
использовать азота и накапливать зерно с высоким содержанием белка. Имеются данные, что короткостебельные сорта пшеницы имеют
повышенную продуктивность фотосинтеза и отличаются повышенной
способностью к поглощению азота после цветения. Отсюда вполне
вероятно, что между этими двумя особенностями короткостебельных
сортов имеется взаимосвязь, ибо, как известно, продуктивное использование поглощенного растениями азота невозможно без повышения
продуктивности фотосинтеза, а фотосинтез усиливается при усилении
поглощения азота корнями ( Н.З. Милащенко и др., 1993). Таким образом, большой вклад в создание новых сортов зерновых и других сельскохозяйственных культур, способных продуктивно использовать азот
вносимых удобрений, может внести новое направление в генетике и
агрохимии – генетика минерального питания растений.
Чтобы получить максимальную отдачу от азотных удобрений, следует рационально распорядиться имеющимся в Беларуси ассортиментом азотных удобрений. Исследования, проведенные в НИГПИПА,
показали, что наиболее эффективными формами азотных удобрений на
зерновых культурах при дробном внесении является КАС и аммиачная
селитра, картофеле – сульфат аммония и мочевина, на многолетних
злаковых травах – сульфат аммония и аммиачная селитра (Н.Н. Семененко и др., 1997). Следует отметить, что внесение твердых форм
азотных удобрений связано с большой неравномерностью (30 - 60% и
более), что резко снижает их эффективность. Поэтому в производственных условиях более высокие прибавки достигаются при внесении
КАС с помощью опрыскивателей, а мочевины и других твердых форм
139
азотных удоюрений – с помощью сеялок, разбрасывателей, позволяющих равномерно вносить их в почву (РШУ-12 и др.).
В настоящее время в земледелии Беларуси наметился переход от
техногенной к адаптивной интенсификации, характеризующейся энергосбережением и охраной окружающей среды.
Существенно снизить затраты азотных удобрений на получение
экологически обоснованных урожаев сельскохозяйственных культур
можно за счет дробного внесения и корректировки доз в основное
внесение и в подкормки на основе данных содержания азота в почве и
растениях. Теоретической основой диагностики условий азотного питания сельскохозяйственных культур является установленная зависимость урожайности и показателей качества продукции от содержания азота в почве и растениях.
Внесение повышенных доз азота, особенно на ранних стадиях роста зерновых, льна и др. сельскохозяйственных культур, ведет к полеганию растений, снижению урожайности и затруднению в уборке. В
Германии, например, раннее полегание зерновых культур во время
цветения снизило урожайность по сравнению с контрольным на 27
ц/га (Д. Шпаар и др., 1998).
Одностороннее, повышенное внесение азотных удобрений способствует и развитию болезней у зерновых культур прямым или косвенным путем. При расчете доз азота следует учитывать почвенные и
погодные условия, действие предшественника и другие агротехнические факторы.
Большое влияние на урожайность оказывают сроки внесения азотных удобрений: для озимых зерновых культур – с возобновлением
вегетации весной, а у яровых зерновых – до посева. С возрастающим
уровнем урожайности подкормка в конце фазы кущение - начало
трубкования приобретает большее значение. В Германии, за исключением пивоваренного ячменя, для всех зерновых культур применяют
дробное внесение азотных удобрений. В этой стране в 1996 г. было
принято постановление о принципах при применении удобрений, согласно которым при определении доз азотных удобрений необходимо учитывать содержание доступного минерального азота в почве и
применять для правильного внесения удобрений весной научно обоснованные методы прогнозирования потребности сельскохозяйственных культур в азоте (Д. Шпаар и др., 1998).
Наиболее широкое распространение в Германии, США, Канаде получило определение в почве минерального азота в начале вегетации
140
растений в слое 0 - 90 см. Найденное количество (от 15 до 85 кг N на 1
га и более) вычитают из данного или нормативного значения, которое
устанавливается опытами по удобрению для разных местностей Германии. Для более точного определения потребности растений зерновых культур от конца кущения до колошения в азотеприменяется растительная диагностика с помощью экспресс-методов для определения
нитратов.
В Белорусском НИИ почвоведения и агрохимии разработана система оптимизации применения азотных удобрений под зерновые
культуры, картофель и многолетние травы на основе почвеннорастительной диагностики азотного питания растений. Применение
этой системы дает экономию азота удобрений 20 - 40 кг/га д.в., снижение удельных энергетических затрат на 16 - 51 % на зерновых культурах и в 1,5 - 2,0 раза - на картофеле и потерь азота почвы и удобрений на 10 - 20%. Ее реализация обеспечивает также содержание нитратов в продукции ниже ПДК и снижение загрязнения окружающей среды азотистыми соединениями.
Решить важнейшую задачу рационального использования удобрений, предотвратить потери питательных элементов из удобрений и
почвы в окружающую среду позволяет применение медленнодействующих азотных удобрений (медленнодействующей мочевины, сульфата
аммония с полимерным покрытием и других). Производство этих
удобрений планируется в ближайшее время. Их применение позволит
снизить потери общего азота на легких почвах на 27 - 46%.
Усиливается поступление азота, других элементов питания при локальном внесении удобрений. Как показали исследования, при ленточном внесении удобрений в почве создаются очаги повышенной
концентрации питательных элементов, которые более интенсивно и
полно поглощаются растениями, чем при разбросном внесении.
При локализации удобрений аммонийный азот меньше подвергается необменному поглощению почвой, что способствует его лучшему
использованию. Повышенное содержание аммонийного азота в ленте
удобрений замедляет нитрификацию и способствует сокращению потерь азота за счет вымывания нитратов из корнеобитаемого слоя. Вокруг очага азотных удобрений в несколько раз возрастает мобилизация почвенного азота. В результате при локальном внесении удобрений создаются более благоприятные условия питания растений, коэффициенты использования азота из минеральных удобрений увеличиваются на 10 - 15%.
141
В настоящее время разработаны экологические ограничения на
применение азотных удобрений под сельскохозяйственные культуры,
обеспечивающие в сочетании с фосфорно-калийными и органическими удобрениями высокие урожаи, содержание нитратов в пределах
ПДК и хорошее качество продукции (табл. 6.11).
Т а б л и ц а 6.11. Максимальные дозы азотных удобрений, рекомендуемые
при возделывании сельскохозяйственных культур
Культура
Органические удобрения,
т/га (фон)
Озимые зерновые (зерно)
Яровые зерновые (зерно)
Картофель (клубни)
Сахарная свекла (корнеплоды)
Кормовая свекла (корнеплоды)
Кукуруза (зеленая масса)
Многолетние злаковые травы (сено)
Овощи открытого грунта:
капуста
свекла столовая
морковь
томаты
огурцы
лук - репка
зеленные культуры
20-30
60-70
75-80
75-100
60-70
-
Максимальная допустимая годовая
доза азота, кг/га д.в.
110
110
110
120
150
150
180
70
40
40
120
40
40
120
90
90
90
90
90
60
Указанные дозы азотных удобрений не лимитируют получение
урожаев зерновых культур на уровне 60 - 80, картофеля - 350 - 400,
кормовых корнеплодов - 800 - 1000, капусты - 800, столовой свеклы 600, моркови - 600, томатов, огурцов, лука - 350 ц/га.
В условиях Беларуси, особенно в южных районах, после уборки
зерновых нередко поля в течение 1,5 - 2 месяцев не заняты посевами.
В этот период в условиях влажности и тепла, как правило, благоприятных для минерализации органического азота и нитрификации, в
почве накапливаются нитраты, значительная часть которых при
обильных осенних осадках выщелачивается в нижележащие горизонты, попадает в грунтовые воды. Предотвращение потери азота и других подвижных элементов в таких условиях обеспечивают посевом
промежуточных культур.
Как показали исследования, проведенные на дерново-подзолистых
легкосуглинистых почвах, насыщение промежуточными культурами
142
полевых и кормовых севооборотов до 25% повысило общую продуктивность пашни на 14 - 16%, а выход переваримого протеина — на 20
- 23%. После промежуточных культур оставалось 2,0 - 2,7 т/га абсолютно сухой органической массы корневых и пожнивных остатков (с
содержанием азота в них 26 - 40 кг азота). (Т.Н. Кулаковская, 1990).
Таким образом, многолетние экспериментальные исследования,
проведенные в Беларуси, свидетельствуют, что рост продуктивности
растениеводства на всех угодьях и почвенных разновидностях теснейшим образом связан со снабжением растений азотом. Оптимизация
азотного режима почв обусловлена, с одной стороны, увеличением
органического вещества и соответственно валовых запасов азота,
насыщением до оптимального уровня севооборотов бобовыми культурами для использования биологического азота как наиболее дешевого
и экологически безопасного из всех видов азота, используемых растениями. С другой - регулированием процессами минерализации органического вещества, решением проблемы более рационального использования азотных удобрений с учетом ассортимента,
почвеннорастительной диагностики азотного питания растений, предотвращением непроизво-дительных потерь, вызывающих загрязнение окружающей среды.
6.4.Биологический азот
В начальный период эволюции растительного мира главным источником азота для растений был биологически фиксированный
азот.
На протяжении эпох симбиотические и ассоциативные диазотрофы
включали азот воздуха в биологический круговорот естественных фитоценозов. Этот азот аккумулировался почвой. В гумусе дерновоподзолистых почв, например, его накоплено 0,3 - 0,9 т/га, а в черноземных почвах — 10 - 50 т/га.
В зоне умеренного климата биологического азота было достаточно
для получения 1,5 - 3 т/га биомассы.
С развитием азотнотуковой промышленности человечество получило возможность резко поднять урожаи всех полевых культур. Применение высоких норм азотных удобрений позволило увеличить урожайность зерновых колосовых в отдельных странах с 1,0 - 1.5 до 6,0 8,0 т/га, кукурузы - с 2,0 - 3,0 до 8,0 - 10,0 т/га.
143
В 1995 г. техническая фиксация азота воздуха в мире составила более 102 млн. тонн, а к 2000 г., по данным ФАО, она может возрасти до
120 млн. тонн. Однако с ростом стоимости энергоносителей высокие
нормы минерального азота становятся экономически невыгодными.
Кроме того, и это наиболее важный аспект, такие нормы наносят существенный экологический вред — они активизируют деятельность
почвенной микрофлоры, минерализующей органическое вещество,
снижают содержание гумуса в почве.
При использовании высоких норм азотных удобрений часть окисленных форм азота с горизонтальным стоком попадает в открытые
водоемы, загрязняя их, а часть проникает в грунтовые воды. В странах
и регионах, где многие годы применяли высокие нормы азота, содержание нитратов в грунтовых водах многократно превышает ПДК, и
они не пригодны для питья. В этих районах отмечена повышенная
онкологическая заболеваемость.
Абсолютное доминирование минерального азота, так резко и быстро увеличившего урожайность всех культур, снижается. Однако демографический взрыв продолжается, и человечество не может отказаться
от получения высоких урожаев всех культур. Задача состоит в том,
чтобы рациональнее использовать азотные удобрения, снизить их
нормы, а для того чтобы не допустить резкого падения урожаев, необходим поиск альтернативных источников питания растений
азотом.
Единственной альтернативой минеральному азоту является азот
биологический. Он полностью входит в органическое вещество растений, не оказывая никакого отрицательного влияния на окружающую
среду.
Прошло более 100 лет после того, как Г. Гельригель впервые показал, что растения семейства бобовых фиксируют азот воздуха только в
симбиозе с клубеньковыми бактериями. За этот период опубликовано
огромное количество работ по разным аспектам этой проблемы.
Проблемой биологического азота в земледелии активно занимаются ученые во всем мире. Этому вопросу уделяли большое внимание
Д.Н. Прянишников, Ш. Буссенго, М.С. Воронин, И.Н. Виноградский,
В.Л. Омелянский, К.А. Тимирязев, Н.А. Майсурян, Е.Н. Мишустин,
В.К. Шильникова, Е.П. Трепачев, П.С. Пасыпанов.
Биологическая фиксация азота — одна из кардинальных проблем
современного земледелия и растениеводства. О важности этой проблемы свидетельствует создание Международной биологической про144
граммы (IВР), а также национальных программ “Биологический азот”.
Периодически (приблизительно раз в три года) организуются Международные симпозиумы по этой проблеме.
Все разнообразие бактерий-азотфиксаторов в агрономическом
плане можно разделить на три большие группы:
1. Клубеньковые (симбиотические) бактерии бобовых растений рода Rhizobium, инфицирующие корни бобовых с образованием на них
клубеньков и живущие в симбиозе с высшим растением;
2. Несимбиотические (свободноживущие) бактерии, обитающие в
почве (аэробные и анаэробные фиксаторы азота), и азотфиксаторы,
обитающие на поверхности почвы — сине-зеленые водоросли
( цианобактерии);
3. Ассоциативные азотфиксаторы рода Azospirillum и др., живущие
главным образом за счет корневых выделений. Эта группа азотфиксаторов пока еще малозначима и находится на стадии поисков, теоретического осмысления, экспериментальной проверки.
Клубеньковые (симбиотические бактерии). Наиболее ощутимый
источник биологического азота — бобовые культуры. Ценность их
состоит в том, что они дают продукцию, богатую белками и дефицитными амминокислотами. Стоимость белка бобовых культур значительно ниже, чем стоимость белка зерновых культур.
Долгое время бобово-ризобиальный симбиоз рассматривали как
особенность клубеньковых бактерий проникать в корни бобовых, образовывать клубеньки и улучшать рост бобового растения за счет симбиотической азотфиксации. Теперь доказано, что в процессе формирования и функционирования бобово-ризобиального симбиоза растение-хозяин играет не менее важную роль, скорее ведущую, чем клетки
бактерий. Это весьма важное положение, обязывающее создавать благоприятные условия для развития бобовых растений, что гарантирует
хороший бобово-бактериальный симбиоз и активную фиксацию молекулярного азота.
Природные (качественные) свойства всех клубеньковых бактерий -это специфичность, вирулентность, активность, конкурентная способность. Именно эти свойства определяют практическую ценность препаратов клубеньковых бактерий, их взаимоотношения с бобовыми растениями.
Исследования П.С. Посыпанова (1985) показали, что у инокулированных растений интенсивность фотосинтеза, дыхания значительно
выше, чем неинокулированных, что симбиотическая фиксация азота из
145
воздуха усиливается за счет интенсификации фотосинтеза, более полного использования световой энергии.
Понятие специфичности означает избирательную способность клубеньковых бактерий в отношении растения-хозяина. Под вирулентностью понимают способность бактерий проникать через корневые волоски внутрь корня бобового растения, там размножаться и вызывать
образование клубеньков. Важно, чтобы определенный штамм обладал
не только специфичностью, вирулентностью, но был конкурентоспособен со спонтанными почвенными бактериями. Не менее важным
свойством клубеньковых бактерий является их активность. Согласно
Е.Н. Мишустину, В.К. Шильниковой (1968) активность или эффективность этих бактерий означает способность в симбиозе с бобовыми растениями ассимилировать молекулярный азот. Штаммы клубеньковых
бактерий могут сильно различаться по активности (эффективности).
Способность бобовых к фиксации атмосферного азота посредством
симбиоза с клубеньковыми бактериями очень высокая, удельный вес
его в растениях может достигать 75 - 85 % и даже больше от общего
содержания азота. Однако такие показатели следует рассматривать как
потенциально возможные в благоприятных условиях.
Каковы фактические и потенциальные объемы биологической
азотфиксации ? По данным Е.П. Трапезникова клевер луговой при
урожайности сена 115 ц/га, содержании общего азота 2,8% и коэффициенте азотфиксации 0,7 (или 70% от общего) способен за год усвоить
112,7 кг азота атмосферы, а люцерна при урожайности 40 ц/га, содержании общего азота 30% и при том же коэффициенте азотфиксации —
147 кг. Кроме того, высокоурожайные многолетние бобовые травы
оставляют в почве до 100 - 130 ц/га и больше сухого органического
вещества, содержащего 200 - 250 кг/га азота и намного больше углерода. Этого количества достаточно для прибавки урожая пшеницы 10 –
15ц зерна с 1 га.
Азот в газообразном состоянии составляет большую часть воздуха,
над каждым гектаром суши и водной поверхности земли содержится
80 тыс. тонн азота, но фактически он недоступен многим высшим растениям. Если в промышленных установках восстановление молекулярного азота в аммиак происходит при высокой температуре и большом давлении, то в биологических системах этот процесс превращения происходит в мягких условиях, при обычном атмосферном давлении и обычной температуре. Харди установлено, что 175  10 6 т азота
фиксируется ежегодно биологическим путем, причем 90  10 6 т — в
146
почвах сельскохозяйственного использования. В результате симбиоза с
бобовыми фиксируется 40  10 6 т азота ежегодно, большая часть — в
почвах лугов постоянного использования. Для сравнения — промышленная фиксация азота дает около 50  10 6 т азота еджегодно. При других биологических процессах, таких как молния, сгорание, азонизация,
фиксируется соответственно 10, 20 и 15  10 6 т азота. Теоретическую и
практическую значимость азотфиксации трудно переоценить.
Высокая активность биологической (симбиотической) фиксации
азота атмосферы обусловливается многими факторами.
Влажность почвы. Значение этого фактора хорошо изучено и отражено в литературе. Обычно клубеньки на корнях бобовых образуются в интервале 40 - 80% увлажнения почвы от полной ее влагоемкости. Достаточной для этого процесса следует считать влажность 60 70% от полной влагоемкости (Мишустин, Шильникова, 1968). Минимальная влажность почвы, при которой начинают развиваться клубеньковые бактерии, как считает Трапезников, находится в интервале
16 - 18% от полной влагоемкости.
Температура почвы. У многих бобовых растений активная азотфиксация протекает при температуре 20 - 24 0С. Повышение или понижение этой температуры тормозит симбиотическое усвоение атмосферного азота.
рН почвы. Лучше всего развиваются клубеньковые бактерии при
рН 6 - 7. За пределами рН 3,5 - 11,5 рост их приостанавливается
(Мильто, 1982). Амплитуда рН для роста бобовых растений обычно
бывает шире, чем для образования клубеньков.
Нитрагинизация бобовых. Важнейшим приемом повышения симбиотической азотфиксации и продуктивности бобовых культур является применение высокоэффективных препаратов клубеньковых бактерий (нитрагинизация). Во многих странах нитрагинизации подвергается 70 - 80% посевов бобовых культур (Берестецкий и соавт., 1984).
Разработано большое количество различных форм препаратов —
жидкая, почвенная, сухая, торфяная, гранулированная. Доминирующей
формой является торфяная, получившая коммерческое название “ризоторфин” на нестерильном и гамма-стерильном торфе. При существующей сравнительной невысокой на ряде культур эффективности
нитрагина за счет его применения можно получить дополнительно
ежегодно около 3 млн. тонн протеина ( А.П. Кожемякин, 1989). Эффект может стать еще значительнее при повышении качества нитрагина благодаря селекции новых высококачественных и конкуренто147
способных штаммов клубеньковых бактерий и правильному подбору
растения-хозяина. (Hynes, O, Connell, 1990).
Влияние макро - и микроэлементов. Образование клубеньков,
появление в них фитоглобина и активность азотфиксации находятся в
прямой зависимости от интенсивности роста растений и обеспеченности последних элементами минерального питания.
Полевые культуры лучше обеспечены элементами минерального
питания, чем растения естественных кормовых угодий. Площадь их
листьев и их биомасса бывает в 3 - 7 раз больше, значительно больше и
количество экссудатов, выделяемых корневой системой.
Центральное место в исследованиях занимает вопрос, какова реакция бобовых на минеральный азот и целесообразно ли внесение минеральных азотных удобрений под эти растения. В интенсивных технологиях до сих пор он недостаточно изучен, оживленно дискутируется в
теоретическом и прикладном аспектах. Существовала теория, нуждающаяся в доказательствах: в какой мере бобовые могут удовлетворять
себя в азоте для создания высокого урожая только благодаря симбиотической фиксации атмосферного азота и какова роль в этом минерального азота почвы и азотных удобрений.
Если для растения-хозяина, инфицированного активной расой клубеньковых бактерий, будут созданы необходимые условия почвенного
питания (устранена избыточная кислотность, внесены в оптимальных
дозах фосфорно-калийные удобрения и микроэлементы, а на песчаных
почвах и магний), то дополнительный минеральный азот не потребуется. Если же проявится положительная реакция на минеральный азот,
то этим будет доказана необходимость применения тех или иных доз
азотных удобрений.
В чем же основная причина слабого или, как правило, полного отсутствия положительного действия азотных удобрений на урожай бобовых культур? Вовсе не в том, как можно было ранее думать, что они
хуже используют минеральный азот, чем злаковые. Исследования с
меченым азотом убедили в несостоятельности такого взгляда. Бобовые
на равных основаниях с небобовыми поглощают минеральный азот и
тем больше, чем больше его дано. Это говорит о явном предпочтении
бобового растения минеральному, а не молекулярному азоту, независимо от степени его инфицирования клубеньковыми бактериями.
Фактически минеральный азот поступает в бобовое растение не параллельно (дополнительно) процессу азотфиксации, а вызывает расстройство биохимизации этого процесса. Нарушается функция молекуляр148
ных механизмов “узнавания” клубеньковыми бактериями растенияхозяина. В этом “узнавании”, как выяснилось, важную роль играют
лектины — специфические белки корневых выделений бобового растения и липополисахариды Rhizobium.
При повышенной концентрации NO3 и NН4 в среде образуется мало
клубеньков на корнях или они отсутствуют. По наблюдениям Е.П. Трепачева, при содержании в 1 кг пахотного слоя почвы 10 - 15 мг N-NO3, или
около 40 - 50 кг/га минерального азота, происходит задержка появления
розовых клубеньков у клевера на 10 - 15 дней после появления всходов.
Азотные удобрения в повышенных дозах задерживают синтез и активность структурного комплекса нитрогеназы — ключевого фермента биологической азотфиксации. Аммиак, образовавшийся в процессе азотфиксации, взаимодействуя с кетокислотами, образует первичные аминокислоты и амиды, синтез которых происходит при участии ряда ферментов.
Избыток нитратов, поступивших в растение, нарушает нормальный метаболизм этого процесса и сбалансированность азотного цикла.
Наблюдается снижение в клубеньках количества фитоглобина (леггемоглобина ) и переход его в активную, окисленную форму (Fe +++), чем
утрачивается функция переносчика кислорода. Клубеньки меняют цвет от
розового к серому и зеленоватому. Нарушается ультраструктура клубеньковой меристемы, происходят дегенеративные изменения клеток бактероидов под влиянием доз азота. Клубеньковые бактерии находятся в этой
среде, но не происходит их внедрение в ткань корня и образование клубеньков.
Таким образом, азотные минеральные удобрения в той или иной мере
дезорганизуют симбиотический аппарат, нарушая “производство” биологического азота. Внесенный минеральный азот в лучшем случае лишь
компенсирует то количество азота, которое могло быть усвоено из атмосферы. В результате абсолютное и относительное содержание азота у
бобовых растений, как правило, не повышается, существенного улучшения азотного питания при внесении азотных удобрений не происходит.
Следовательно, нельзя ожидать и существенного повышения урожаев.
Можно было ожидать падение размеров симбиотической (как и несимбиотической) азотфиксации на хорошо окультуренной почве в связи с
повышенным содержанием в ней минерального азота. Проведенные исследования, однако, не подтвердили это предположение. Коэффициент
азотфиксации у бобовых на такой почве снижался незначительно, но абсолютные размеры азота атмосферы, вовлекаемого бобовыми, благодаря
росту их урожаев возрастали сильнее, чем на слабоокультуренной почве.
149
Значит, абсолютная величина биологической азотфиксации на окультуренной почве определяется не столько уровнем содержания минерального
азота, сколько иными ее свойствами (водно-физическими, рН, лучшей
обеспеченностью зольными макро- и микроэлементами, содержанием гумуса, биологически активными веществами и др.), улучшающими рост
растений.
Фосфор и калий. При низком содержании фосфора в среде отмечается снижение проникновения бактерии в корневые волоски. Отдельные
культуры клубеньковых бактерий одного и того же вида растений нуждаются в разных количествах фосфора (Е.П. Мишустин, В.К. Шильникова, 1968).
Исключительно велика роль калия в жизни бобовых растений. Недостаток его приводит к расстройству как азотного, так и углеводного обмена. Калийное голодание снижает включение фосфора в органические
соединения.
Ф.В. Турчин (1956) показал, что при недостатке калия глюкоза не обладает достаточной лабильностью, становится малоактивной формой, в
результате чего накапливается аммиак, превращение его в аминокислоты
сильно задерживается. В этом случае можно ожидать падение активности
нитрогеназы, фермента, осуществляющего восстановление молекулярного
азота до аммиака.
Возникает вопрос о причинах пониженной требовательности бобовых
к уровню обеспеченности почвы подвижными формами фосфора и калия.
В литературе давно известна особая способность люпинов к извлечению
фосфора и калия из труднодоступных соединений. Расшифровка “секрета” этой способности становится все более зримой : 1) хорошая обеспеченность азотом, особенно в наиболее ответственные за урожай фазы онтогенеза — от стеблевания до образования репродуктивных органов. В
этот период, как мы показали, азотфиксация резко возрастает, способствуя интенсивному метаболизму растений и мобилизации ими зольных
элементов почвы; 2) повышенная экскреция корней, тесно связанная с
симбиотической азотфиксацией, стимулирующей превращение малодоступных веществ почвы в более доступные; 3) образование на корнях
мощной микоризы, гифы которой увеличивают поглощающую поверхность корневой системы. Повышению доступности почвенного фосфора
растениям, очевидно, способствует и выделяемая корнями и микроорганизмами фосфатаза.
Роль эндомикоризы в снабжении растений фосфором столь значительна, что ее можно сравнить с ролью клубеньковых бактерий в снабжении
150
бобовых растений азотом. Помимо фосфора микориза активизирует усвоение калия, серы, некоторых микроэлементов, но не азота (Берестецкий,
Возняковская, Муромцева и др., 1984).
Бобовые, особенно такие как люпин и клевер, в отличие от небобовых
менее требовательны к уровню подвижных фосфатов и обменного калия в
почве. Для этой группы культур необходим иной критерий обеспеченности почв фосфором и калием и расчета доз фосфорных и калийных удобрений на планируемый урожай.
Кальций и магний. Рост корней и надземных органов зависит от
наличия кальция в питательной среде. При недостатке кальция клеточные стенки ослизняются, особенно сильно страдают стенки корневых волосков, что препятствует инфицированию бобовых клубеньковыми
бактериями.
Е.П.Мишустин и В.К. Шильникова (1968), анализируя литературные
материалы главным образом зарубежных ученых, отмечают, что недостаток в среде кальция отрицательно сказывается на физиологических свойствах и размножении клубеньковых бактерий. При достаточном количестве кальция и магния в среде клетки клубеньковых бактерий длительное
время сохраняются в активном состоянии. При непременном участии
магния происходит активизация ферментативного комплекса нитрогеназы. Дефицит магния нарушает размножение бактерий и снижает их жизнедеятельность.
Известкование кислых почв, оптимизация режима минерального
питания растений на естественных кормовых угодьях, увеличение доли бобовых трав в фитоценозе позволят существенно повысить вклад
биологического азота в продуктивность этих угодий.
Сера и железо благоприятно действуют на образование клубеньков и
синтез гемоглобина (фитоглобина), а следовательно, и на азотфиксирующую способность бобовых. При питании аммиачным азотом в растениях
содержится больше белковой серы, чем в случае нитратного питания. Это
важное обстоятельство, поскольку симбиотическая фиксация атмосферного азота и его использование бобовыми растениями осуществляется через
восстановительные формы азота, а не окисленные.
Микроэлементы. В системе применения минеральных и органических удобрений в севообороте любой земледельческой зоны необходим
систематический контроль за обеспеченностью почв подвижными формами микроэлементов и содержанием их в растениях. Это особенно относится к бобовым культурам, требующим для активной азотфиксации и
формирования биомассы гораздо больше микроэлементов. В этих процес151
сах большую роль играет молибден, являющийся сердцевиной нитрогеназного комплекса.
В настоящее время применение молибденовых удобрений под все
бобовые в Нечерноземной зоне рассматривается как неотъемлемый
элемент системы удобрений этих культур в севообороте.
Ежегодная продуктивность севооборота от молибдена увеличивалась в среднем за три ротации севооборота на 1,7 - 2,5 ц/га кормовых
единиц. Применение молибдена повышало содержание бобовых в сене
трав, в вико-овсяной смеси, сырого белка - у клевера и вики, белка — в
зерне озимой пшеницы.
Кобальт способен образовывать комплексы, активизирующие молекулу азота ( Вольпин, Щур и др., 1967). Специфическая роль кобальта в усилении симбиотической азотфиксации проявляется через вхождение этого элемента в состав витамина В12 (Пейве и др., 1969; Ягодин, 1970).
Особая нуждаемость бобовых в кобальте обусловлена фактом гораздо большего содержания его по сравнению со злаковыми культурами. Так, по данным Б.А. Ягодина (1982), содержание кобальта ( мг на 1
кг сухого вещества) в зерне овса — 0,02 - 0,35; в зерне вики — 0,17 0,44; в тимофеевке — 0,05 - 0,28; в клевере — 0,13 - 0,42; в сене люцерны — 0,20 - 0,85.
Бор — положительно влияет на фотосинтез, углеводный, белковый
и нуклеиновый обмен, на оплодотворение, плодообразование и урожай
семян бобовых. Увеличение урожайности семян, очевидно, связано с
тем, что бор усиливает рост пыльцевых трубок, прорастание пыльцы,
увеличивает количество цветков и плодов (Б.А. Ягодин, 1989).
Кроме вышеназванных необходимы и другие микроэлементы, такие как Cu, Zn, Mn. Они принимают участие в окислительновосстановительных процессах, углеводном и азотном обменах, повышают устойчивость растений к болезням и неблагоприятным условиям внешней среды. Медь, цинк, марганец способствуют накоплению в
растениях органических соединений фосфора и поступлению магния.
Марганец усиливает передвижение фосфора из стареющих листьев к
молодым.
Вопрос симбиотической азотфиксации требует дальнейших исследований с учетом вида, сорта, планируемой урожайности, удобренности
предшествующих культур, севооборота и повышенной способности бобовых извлекать необходимые элементы из малоподвижных соединений.
152
Таким образом, основу полевого травосеяния должны составлять бобовые травы: клевер, люцерна, бобово-злаковые смеси. В целом по Беларуси благоприятная структура кормов и система использования земли
складываются, когда многолетние травы на пашне составляют 22 - 25%
общей площади посевов. Замена злаковых травостоев бобовыми и бобово-злаковыми дает возможность дополнительного поступления в почвы
Беларуси 20 - 30 тыс. тонн биологического азота. Это позволит сэкономить еще примерно такое же количество минерального азота, которое
ранее вносилось под злаковые травы и направлять его под другие культуры и луговые угодья. (Система ведения сельского хозяйства Республики Беларусь. Мн., 1996).
При рациональной структуре посевных площадей доля биологического азота в земледелии Беларуси может составить 1/3.
Несимбиотические (свободноживущие бактерии). Со времени открытия свободноживущих анаэробных бактерий рода Clostridium и аэробных рода Azotobacter, способных фиксировать азот атмосферы, сильно
возросло внимание к поискам новых несимбиотических азотфиксаторов и
выявлению их роли для плодородия почвы и ее азотного фонда.
Количество азота воздуха, фиксированного свободноживущими
диазотрофами, на пашне по результатам исследований достигает 10 12 кг/га. В нашей республике в среднем объеме несимбиотическую
азотфиксацию можно принять 10 кг/га, а на всей площади пашни —
5065 тыс. га — около 50,7 тыс.тонн.
Все свободноживущие в почве азотфиксаторы - гетеротрофы, их активность во многом определяется наличием в почве определенных форм
органического вещества. Сообщества микроорганизмов-азотфиксаторов,
живущих на поверхности почвы (сине-зеленые водоросли и др.) — фототрофы. Все гетеротрофные и фототрофные (автотрофные) азотфиксирующие микроорганизмы составляют одну общую группу несимбиотических азотфиксаторов. Они, так же как и симбиотические (клубеньковые)
бактерии, чутко реагируют на состояние почвенной среды и растений,
условия погоды и вносимые микро- и макроудобрения.
Установлено, что наибольшая активность несимбиотических азотфиксаторов проявляется при температуре от 20 до 30 0С и влажности не ниже
60% от полной влагоемкости. При оптимальной для процесса азотфиксации влажности решающую роль приобретает температура. Низкая положительная (менее 20 0С) и высокая температура ( более 30 0С) угнетает
азотфиксацию (Емцев и соавт., 1985). В то же время выявлена совершенно однозначная реакция симбиотрофных, гетеротрофных и автотрофных
153
микроорганизмов на внесение азотных минеральных удобрений. Все они
толерантны к небольшой дозе азота и резко снижают активность от повышенных доз. Эти дозы ингибируют практически все стадии образования и функционирования как симбиотических азотфиксирующих систем
(Жизневская, Федорова, 1989), так и несимбиотических.
Активность почвенных аэробных азотфиксаторов на слабоокультуренной, малоудобренной дерново-подзолистой почве резко ограничена дефицитом органического вещества. Е.А. Воронкова и В.В. Бернард (1968)
показали, что гибель азотобактера на такой почве предопределена недостатком в ней лабильных углеродистых
соединений.
Активность несимбиотических азотфиксаторов в почве значительно
колеблется в течение вегетационного периода. Под влиянием удобрений,
особенно по вариантам NPK и NPK+навоз, активность их существенно
возрастала, еще сильнее в случае известкования почвы. (Емцев и др.,
1978). При этом, как отмечают авторы, удобрения и известкование, улучшая рост и развитие растений, тем самым повышали активность азотфиксации. Это, по-видимому, связано с тем, что растения в разные фазы вегетации выделяют в почву различные количества корневых экссудатов,
служащих источником энергии и питания для азотфиксирующих бактерий.
Последующие исследования (Емцев и соавт., 1985) дерновоподзолистой почвы различных полей в многолетнем опыте ТСХА показали, что внесение N100P150 K120 в парующую почву полностью подавляло
процесс азотфиксации в течение двух месяцев. Те же удобрения, внесенные под растения, наоборот, стимулировали N2-фиксацию в почве. Азот в
дозе N180 сильно понижал азотфиксацию. Известкование усиливало азотфиксацию свободноживущими бактериями. Сделано заключение, что
главным фактором, определяющим характер и активность N 2-фиксации
свободноживущими бактериями в почве, являются высшие растения.
Превращение в почве азота, фиксированного несимбиотическими микроорганизмами в почвах разного типа (дерново-подзолистых, серых лесных, черноземных и каштановых), протекает однотипно (Калининская,
Миллер, 1989). Фиксированный микроорганизмами азот примерно поровну распределялся между устойчивыми и лабильными фракциями азотсодержащих веществ почвы. Значительная часть фиксированного микроорганизмами азота подвергалась быстрой минерализации.
Азот, фиксированный микроорганизмами, быстро включался в состав
почвенного гумуса, главным образом в гуминовые кислоты. Доступность
этого азота для растений определялась при выращивании их в почве, обо154
гащенной 15N в результате азотфиксирующей деятельности бактерий. За
30 - 60 дней вегетации овес усвоил 11,4% содержащегося в почве несимбиотического азота, пшеница — 12,7, кукуруза — от 6,4 до 10,4%.
Необходимо иметь в виду, что ассимилированный бактериями азот атмосферы, подвергаясь быстрой минерализации, не только усваивается
растениями, но и теряется в процессе денитрификации. Поэтому фактические размеры несимбиотической азотфиксации, по-видимому, будут выше, чем усвоено растениями.
Активная несимбиотическая азотфиксация в почве протекает не только
в горизонте А, но и в других генетических горизонтах (АВ и ВС). Диазотрофы составляют многочисленную группу микроорганизмов. Они превышают по численности представителей таких физиологических групп,
как аммонификаторы, нитрификаторы и особенно целлюлозоразрушающие микроорганизмы.
Азотфиксирующие цианобактерии. Эта группа бактерий (почвенной
альгофлоры), ранее называвшаяся сине-зелеными водорослями, в последнее время привлекает пристальное внимание из-за способности к массовому размножению на поверхности пашни. Они занимают особое положение среди несимбиотических фиксаторов азота и своеобразны тем, что
не нуждаются в наличии в среде обитания готовых органических веществ
как источника энергии. Они — автотрофы, усваивают углерод и азот из
воздуха, представлены одноклеточными колониальными и нитратными
организмами.
Обращено внимание на то, что в отдельные периоды бактерии вызывают изменение окраски самого поверхностного слоя, и по аналогии с
“цветением воды” это явление получило название “цветение почвы”, так
как на ее поверхности образуются темно-зеленые, иногда почти черные
налеты, мелкие гроздевидные пузырьки, слизистые пленки и плотные корочки. Изучение фиксации азота водорослями в природных условиях развернулось лишь в последние три десятилетия. В почвах страны обнаружено 132 вида и разновидности гетероцистных форм сине-зеленых водорослей.
Показано, что в качестве азотфиксаторов функционируют около 130
видов цианобактерий. Установлено, что эти водоросли являются непременной составной частью микробиоты самых разнообразных почв во всех
земледельческих зонах (Панкратова, 1979;). И хотя прямое снабжение
азотом цианобактерий высших растений невелико, однако органическое
вещество, синтезированное ими, играет немаловажную роль в активизации почвенных процессов.
155
Азотфиксирующие сине-зеленые водоросли являются первичными
продуцентами органического азота в том биотипе, где они развиваются,
оказывают влияние на почвенную биоту, а через нее на плодородие
почвы.
Следует говорить не столько о роли цианобактерий в питании того или
иного растения, сколько об их участии в общеэкологическом процессе
формирования потенциального плодородия, особенно бедных почв Нечерноземной зоны. Большой объем экспериментальных исследований,
проведенных в указанных направлениях, позволил Е.М. Панкратовой
рассматривать цианобактерии как изначальные природные (биологические) производители органического азота для последующих процессов
синтеза и минерализации органического вещества в системе почва - растение.
Почвенные водоросли разлагаются приблизительно с такой же скоростью, как и другие микроорганизмы. Продукты их минерализации в виде
нитратов и аммиака усваиваются всеми растениями. Средний коэффициент использования азота цианобактерий высшими растениями по данным
разных авторов находится в пределах 10 - 15% (Е.М. Панкратова, 1979).
В сухом веществе сине-зеленых водорослей содержится в среднем
около 4 -5% азота. Активность азотфиксации сине-зелеными водорослями
сильно зависит от вида и доз применяемых минеральных удобрений. Так,
на фоне РК-удобрений в дерново-подзолистых почвах в зонах умеренного
естественного увлажнения азотфиксация продолжается до образования
устойчивого снежного покрова, и размеры накопления азота в период
“цветения” этих почв достигают 20 кг/га. Азотфиксация резко уменьшается сразу после внесения азотных удобрений (Е.М. Панкратова и сотр.,
1989).
Согласно П.Д. Дарт и Д.М. Дэй (1979) в Англии на почвах под бессменной пшеницей цианобактерии накапливали до 30 кг/га азота. По Генрикссон и соав. (Е. Henriksson et al., 1975) в Швеции на почвах Уппсала
цианобактерии накапливали 15 - 51 кг /га азота.
Эти и другие данные свидетельствуют о несомненной значимости
фиксации азота сине-зелеными водораслями в формировании источников
добавочного азота в растениях. Поэтому высказывание, что сине-зеленые
водоросли практически не принимают участия в фиксации азота (Артюшин и соавт., 1991) — явная недооценка этого источника. В.Л. Кретович
(1987), анализируя работы отечественных и зарубежных авторов, отметил,
что благодаря жизнедеятельности цианобактерий достигается существенное обогащение азотом почвы рисовых полей.
156
Ассоциативная азотфиксация. В последние 20 лет достигнуты
существенные успехи в изучении ассоциативной азотфиксации, которая превратилась в самостоятельный раздел учения о “биологическом
азоте”.
Интерес к проблеме микробиологической фиксации атмосферного
азота обусловлен не только главной ролью этого процесса в азотном
балансе биосферы Земли, но и его перспективностью как источника
связанного азота для обеспечения быстрорастущих нужд сельского
хозяйства и промышленности. Основными аргументами при этом выступают его полная безвредность для человека и окружающей среды и
относительно небольшие затраты энергии на активизацию микроорганизмов, осуществляющих азотфиксацию.
Возможность активизации азотфиксации в прикорневой зоне небобовых растений (“ассоциативной азотфиксации”) была предсказана в
1926 г. С.П. Костычевым, а экспериментально подтверждалась различными исследованиями при использовании балансового метода. В частности, это было показано в длительных ( 80 - 140 лет) опытах по возделыванию небобовых растений без применения азотных удобрений
(Брэдковский опыт в Англии, поля Прянишникова в СССР, опыт “вечная рожь” в ГДР и др.). Бессменное возделывание небобовых культур
(озимая пшеница, ячмень, рожь и др.) не приводило к заметному снижению содержания азота в почве, несмотря на ежегодное отчуждение
его с урожаем, тогда как в вариантах без растений (“вечный“ пар) происходило непрерывное уменьшение количества гумуса и азота в почве.
Хотя систематическое изучение экологических особенностей ассоциативной азотфиксации началось сравнительно недавно, но уже давно было замечено, что добавление в почву глюкозы, сахара, крахмала,
зеленого удобрения и других легкоассимилируемых соединений сильно и быстро стимулирует азотфиксацию, причем этот эффект проявляется во всех почвах вне зависимости от их свойств. Из этих наблюдений можно сделать однозначный вывод — азотфиксирующий генофонд всех почв достаточно богат, а деятельность гетеротрофных азотфиксирующих бактерий в них лимитирована недостатком легкодоступного энергетического субстрата, например углеводов.
Проведенные исследования показали, что уровень потенциальной
активности азотфиксации мало зависит от содержания гумуса, хотя
гумус служит одним из главных источников азота для питания растений и почвенных микроорганизмов . Например, сероземы, характеризующиеся небольшим содержанием гумуса, отличаются не только вы157
сокой потенциальной активностью азотфиксации, но и высоким естественным плодородием. В почвах с низким природным содержанием
гумуса и высокой потенциальной активностью азотфиксации важная
роль в азотном питании растений принадлежит ассоциативной азотфиксации. Следовательно, по величине потенциальной активности
азотфиксации можно судить о масштабах ассоциативной азотфиксации.
Зависимости интенсивности фиксации атмосферного азота ассоциативными азотфиксаторами от выделительной деятельности корневых
систем растений, а в конечном счете от фотосинтетической активности, свидетельствуют о тесной сопряженности двух уникальных биологических процессов — азотфиксации и фотосинтеза. Подтверждением этого является низкий уровень несимбиотической и ассоциативной азотфиксации в районах с низкой продуктивностью фотосинтеза
и высокий их уровень в районах с высокой его продуктивностью.
Растения в значительной степени влияют не только на азотфиксирующую активность почвы, но и являются главным фактором, определяющим динамику ассоциативной азотфиксации.
Ассоциативная азотфиксация протекает с той или иной скоростью
практически во всех почвах в прикорневом пространстве или на корнях растений самых разных мест обитания. Высокий ее уровень обнаружен в ризосфере большого числа тропических растений (сорго,
маис, сахарный тростник, рис, пшеница и др.). В почвах зоны умеренного климата азотфиксация выявлена в ризосфере широкого набора
растений. Это возделываемые зерновые культуры, корнеплоды,
клубнеплоды, пастбищные и дикорастущие злаки, однолетние и многолетние сорняки, растения влажных и суходольных лугов, лесные
травы. При таком практически повсеместном распространении ассоциативной азотфиксации эффективность деятельности диазотрофных
бактерий, а следовательно, и экологическая значимость этого процесса далеко не одинаковы под разной растительностью.
Сравнительно небольшие колебания потенциальной активности
азотфиксации, являющиеся косвенным показателем численности диазотрофных микроорганизмов в почве, могут служить дополнительным подтверждением выводов, что не количество азотфиксирующих
бактерий лимитирует скорость, а источник их питания и экологические
факторы.
В настоящее время уже созданы бактериальные удобрения на основе ассоциативных азотфиксаторов для зерновых культур и много158
летних злаковых трав, предложены бактериальные препараты и для
других небобовых культур. Это даст возможность в перспективе снизить дозы азотных удобрений под небобовые культуры и заменить
часть минерального азота биологическим.
Продуктивность ассоциативной азотфиксации. Определение количества азота, которое поступает в почву под различными сельскохозяйственными культурами за счет деятельности диазотрофных почвенных бактерий, является одной из главных задач экологии ассоциативной азотфиксации. Сведения об уровне ассоциативной азотфиксации в окультуренных почвах зоны умеренного климата немногочисленны и нередко противоречивы.
По мнению Е.Н. Мишустина (1979), гетеротрофные почвенные
азотфиксаторы могут поставлять в пахотные почвы в зоне умеренного
климата 6,8 -53 кг/га азота в год (в зависимости от типа почвы). Активность азотфиксации в почвах возрастает при переходе от северных
почв к южным. В интразональных почвах избыточного увлажнения
(пойменных, болотных) активность наиболее высока и составляет от
16,5 кг/га до 67,5 кг/га азота в месяц (Колининская, 1982).
Исследованиями М.М. Умарова установлено, что в дерновоподзолстой почве под сельскохозяйственные культурами суммарная
продуктивность ассоциативной и несимбиотической азотфиксации не
ниже 30 - 40 кг/ га азота в год. Основная часть азота (около 2/3) связывается в процессе ассоциативной азотфиксации, играющей важную
роль в азотном питании растений в этой зоне.
Ассоциативная азотфиксация протекает в фитоплане всех растений,
уровень ее определяется генотипом растений.
После открытия явления ассоциативного связывания азота небобовыми растениями появились многочисленные предложения проводить
инокуляцию растений активными штаммами азотфиксирующих бактерий. Накоплен обширный экспериментальный материал, показывающий высокую эффективность этого приема. Так, экономия азота от
применения инокулянтов, изготовленных на основе азоспириллы, по
данным Индийского института сельскохозяйственных исследований в
Нью-Дели (цитируется по М.Б. Базилинской, 1985), составила в среднем при выращивании риса 30 - 40 кг/га, пшеницы и ячменя — около
40, а сорго и африканского проса — 40 - 60 кг/га. Урожайность риса
возросла на 76,6, пшеницы — на 22,4, ячменя — на 26,6%. Однако в
ряде районов прибавка от этого приема не превышала 3%.
159
Полевые испытания с пшеницей, инокулированной азоспириллой,
проведены в странах умеренного климата — в Бельгии и Канаде. В
опытах Лувенского университета в Бельгии прибавка урожая зерна
озимой пшеницы от инокуляции азоспириллой ( в среднем по 10 сортам) в зависимости от доз удобрений составляла 10 - 22%. При этом
было сэкономлено 70 - 90 кг/га азота за счет фиксации его из атмосферы инокулированными растениями. Яровая пшеница была менее отзывчивой на этот прием: урожайность ее поднималась только на 2 8%.
Многочисленные полевые исследования, проведенные на Летбриджской опытной станции (Канада), показали, что если растения
пшеницы 10 - 20% своей потребности в азоте покроют за счет фиксации из атмосферы, то прием инокуляции азоспириллой может внести
значительный вклад в азотный баланс страны (М.В. Базилинская,
1985). Исследования кафедры агрохимии БГСХА также показали, что
при обработке семян ячменя бактериальным удобрением на основе
азоспириллы, азобактерина, полученным в БелНИИПА, урожай зерна
по сравнению с фосфорно-калийным фоном в среднем за 3 года возрос на 9,1 ц/га. Действие бактериального удобрения было эквивалентно 30 кг/га азота . Весьма эффективным, по данным БелНИИПА, оказалось применение этого удобрения и под многие злаковые травы.
Действие его было эквивалентно внесению 40 - 60 кг/га минерального
азота, а прибавка урожая многолетних трав (ежа сборная, овсяница
луговая, тимофеевка луговая, кострец безостый) составила 7,9 - 24,4%.
В опытах Н. Путырского и Е. Путырской (1996), проведенных в
Гродненском СХИ, прибавка урожая при обработке семян озимой ржи
в среднем за 5 лет составили: от азоспириллы — 0,8, от артробактерина — 2,5, от флавобактерина — 2,9, от агроспириллы — 3,1 ц/га при
урожае на фоне N 60Р90К90 39,1 ц/га.
В опытах с гречихой в среднем за 4 года прибавки урожая на фоне
Р60К30 составили: от ризоаргина — 1,9, от агрофина — 1,3, от флавобактерина — 1,1, от серрацила — 1,4, от ризоэнтрина — 1,6 ц/га, а от
внесения N 20 и N30 — соответственно 1,0 и 1,5 ц/га.
Таким образом, применение этих препаратов под гречиху было эквивалентно внесению 20 - 40 кг минерального азота, способствовало
увеличению натуры, выравненности и массы 1000 семян, выхода ядра
зерна гречихи.
Бактериальные препараты ассоциативных микроорганизмов (экстрасол, агрофил, флавобактерин, ризоэнтерин) при обработке ими се160
мян повышали нитрогеназную активность ризосферы льна в вегетационных опытах на 17 - 50, а в полевых — на 10 - 120%. Наиболее высокое ее значение наблюдалось в варианте с применением ризоэнтерина.
Из испытываемых препаратов более эффективными были агрофил,
экстросол и ризоэнтерин. Применение их в полевых опытах увеличивало техническую длину стеблей льна на 5 - 8 см, а суммарный выход
волокна — на 25 - 31% (Г. А. Воробейков, И.А. Хмелевская и др.,
1996).
Преимущества ассоциативных бактерий в их разностороннем воздействии на растения. В процессе жизнедеятельности корневые диазотрофы выделяют специфические биологически активные соединения,
фитогормоны и антибиотики, способные оказывать значительный ростостимулирующий и антифульгальный эффект. За счет бактеризации
семян увеличивается длина стеблей и корней растений ( в среднем в
1,5 раза), возрастает количество продуктивных стеблей ( на 15 - 30%).
Защитное действие ассоциативных бактерий проявляется в подавлении
развития фитопатогенных почвенных грибов (Н.А. Михайловская, П.Т.
Пикун, 1995). Кроме того, применение (азобактерина) снижало поступление цезия-137 в растения трав в 1,4 - 1,7 раза.
Усиление ассоциативной азотфиксации в фитоплане растений способствует снижению коэффициента использования азотных удобрений. Именно этим можно объяснить хорошо известное в агрохимии
явление снижения коэффициента использования минеральных азотных
удобрений по мере увеличения вносимых в почву доз. Следовательно,
оптимизация доз азотных удобрений с учетом свойств почвы, биологических особенной растений и экологии ассоциативной азотфиксации
позволит увеличить долю “биологического” азота в урожае и более
экономно расходовать минеральные удобрения.
Биологическая азотфиксация и пестициды. Характер и степень воздействия различных пестицидов на клубеньковые бактерии в первую очередь зависит от химического состава препарата, продуктов его трансформации и резистентности отдельных штаммов (Ю.В. Круглов, 1991). Это
положение подтверждается показателями токсичности пестицидов для
244 штаммов различных видов Rhizobium. Исследования ВНИИСХМ
(Брестский, Возняковская, Доросинский и др., 1984) показали значительную устойчивость нитрогеназы Rhizobium к производным фенилмочевины (монурону, диурону, лимурону, фенурону), а также атразину. ТМТД
оказался достаточно токсичным и подавлял нитрогенную активность, од-
161
нако малые дозы ТМТД стимулировали образование клубеньков и активность нитрогеназы.
Гербициды и инсектициды, рекомендованные для применения на посевах бобовых культур, в производственных условиях не оказывают существенного влияния на жизнедеятельность клубеньковых бактерий. Как
обычно, гербициды и инсектициды вносят непосредственно в почву или
по вегетирующим растениям. Поэтому контакт их с клубеньковыми бактериями ограничен.
Отрицательное действие гербицидов на бобово-ризобиальный симбиоз
тесно связано с реакцией растения-хозяина на введение пестицидов. Под
влиянием гербицидов существенно меняются физиолого-биохимические
показатели растений — изменяется углеводный обмен, в частности, снижается содержание сахаров в тканях растений, нарушаются метаболические реакции азотного цикла ( Ю.В. Круглов, 1991). Это не может не сказываться на эффективности симбиотической азотфиксации.
Исследования по транслокации 14 С- 2,4 Д в корнях гороха показали,
что этот гербицид передвигается из листьев в корневую систему, проникает в клубеньки и аккумулируется там. Наиболее интенсивно этот процесс, как отмечает Ю.В. Круглов, происходит в растениях, обработанных
гербицидами в фазе 7 - 8 листьев.
Следует отметить, что в полевых опытах отрицательное действие гербицидов на азотфиксирующую активность не всегда коррелирует со снижением урожая, поскольку такая обработка улучшает условия освещенности и минерального питания культурных растений в результате гибели
сорняков. Однако доля биологического азота в урожае при этом падает, а
следовательно, снижается ценность бобовых культур как азотонакопителей.
Необходимо проявлять особую осторожность к дозировкам гербицидов. Повышенные дозы ингибируют образование клубеньков и блокируют
процесс фиксации азота, чем в значительной степени обесценивают роль
бобового растения как аккумуляторов азота.
Проведенные эксперименты и имеющиеся в литературе данные позволили Ю.В. Круглову и Л.Н. Пароменской (1986) прийти к выводу о более высокой устойчивости к гербицидам микросимбионта по сравнению с
высшим растением. В то же время цианобактерии (сине-зеленые водоросли), формирующиеся на поверхности почвы, обладая фитосинтезом,
близким по механизму к высшим хлорофилоносным растениям, очень
чувствительны к различным гербицидам. Уже через неделю после обработки атразином, линуроном, карботионом и некоторыми другими пре162
паратами ционобактерии исчезают из состава почвенного микробиоценоза. Их восстановление происходит медленно. Поэтому следует исключить
всякие профилактические обработки пестицидами и применять их только
с учетом порога вредности от болезней и вредителей в конкретных условиях года.
Л.Н. Пароменская и др. (1989) показали, что та или иная реакция бобово-ризобиальной системы на пестициды в сильной мере зависит от сорта
растения-хозяина и резистентности штамма клубеньковых растений.
Реальная и потенциальная опасность интенсивного применения пестицидов требует постоянной комплексной всесторонней оценки их
токсичного действия. Применение их приводит к сдвигу микробиоценоза в негативную сторону - увеличению численности актиномицетов
и грибов, продуктов фитотоксических веществ; могут накапливаться
метаболиты растений, обладающие более токсичными свойствами,
чем сами препараты, а также метаболиты микроорганизмов.
6.5. Фосфорные удобрения
Проблема обеспечения мирового земледелия фосфорными удобрениями усложняется в связи с большой энергоемкостью технологии
обогащения фосфорного сырья и самого производства современного
ассортимента минеральных удобрений. Одной из сложных проблем,
которые придеться решать аграрной отрасли Беларуси, будет обеспечение потребности ее в фосфорных удобрениях. Сложность проблемы
заключается в том, что в отличие от других видов (азотные, калийные)
в республике отсутствуют собственные сырьевые ресурсы для производства этих удобрений, которые импортируют из России. Имеющиеся
залежи фосфоритов в Могилевской и Брестской областях (30 млн.
тонн Р2О5) для производства из них фосфорных удобрений требуют
обогащения до 20 - 22% Р 2О5.
Страны, достигшие оптимального уровня по содержанию подвижного фосфора в почве, переходят на ресурсосберегающую систему применения фосфорных удобрений, основанную на возмещении
выноса этого элемента питания урожаями сельскохозяйственных культур.
6.5.1. Роль фосфора в питании растений, содержание и превращение его в почве
163
Фосфор — важнейший биогенный элемент, который необходим
для жизнедеятельности всех организмов. Соединения фосфора с кислородом (фосфорные кислоты и фосфаты), являясь самыми распространенными в природе, имеют исключительно важное значение для
существования и развития растительного и животного мира. Без фосфорной кислоты не может существовать ни одна живая клетка. В связи с этим фосфор назван ключом жизни .
Фосфор содержится в растениях в органических и минеральных
соединениях. Обычно большая часть фосфора, содержащаяся в растениях (до 90 %), представлена различными органическими соединениями. В репродуктивных органах фосфор концентрируется в наибольшей степени. Семена должны содержать фосфора в количестве, достаточном до начала его поглощения из почвы сформировавшимися корнями.
Фосфор содержится в клеточной протоплазме, входит в состав
хромосом, нуклеиновых кислот, нуклеотидов, фосфопротеидов, некоторых витаминов, ферментов, эфиров, фитина, других органических
соединений. Фосфор является обязательным компонентом ряда коферментных систем, катализирующих ряд реакций азотного обмена.
Важными органическими фосфорсодержащими соединениями в
растениях являются нуклеиновые кислоты, играющие важную роль в
наследственных функциях организма. В растениях на долю нуклеиновых кислот приходится от 0,1 до 1%. Содержание фосфора в нуклеиновых кислотах в пересчете на Р2О5 составляет около 20%. Нуклеопротеиды, представляющие собой соединения белков с нуклеиновыми
кислотами, являются важнейшим веществом клеточных ядер.
Фосфор входит также в состав фитина, лецитина, сахарофосфатов и
других органических соединений. Фитин является запасным веществом, и фосфорная кислота, входящая в его состав, используется при
прорастании семян. Лецитин — представитель группы фосфатидов,
накапливается преимущественно в семенах. Ключевая позиция в обмене веществ принадлежит макроэргическим соединениям, содержащим фосфор. В настоящее время известно большое число макроэргических соединений, в состав большинства из которых входит фосфор.
Однако основная роль среди них принадлежит аденозинтрифосфорной
кислоте (АТФ). Это своеобразный хранитель и носитель энергии во
многих синтетических процессах. При гидролизе АТФ, входящей в
состав РНК, высвобождается около 55 КДж/моль. В то же время свободная энергия гидролиза обычных связей составляет только 8 - 12
164
КДж/моль. Макроэргические фосфатные связи принимают участие в
процессах фотосинтеза, дыхания, биосинтеза белков, жиров, крахмала,
сахарозы, ряда аминокислот и других соединений.
При участии фосфора осуществляется углеводный обмен в растениях. Фосфорная кислота принимает активное участие в биосинтезе
сахарозы, ферментативных превращениях форм углеводов, в их передвижении, оттоке в клубни картофеля, корнеплоды сахарной свеклы и
т.д. В связи с этим фосфорные удобрения положительно влияют на
накопление в растениях крахмала, сахаров, других углеводов, улучшают качество льна и конопли. Фосфор также благоприятствует
накоплению в плодах красящих и ароматических веществ.
Особенно чувствительны к недостатку фосфора растения в начальных фазах роста и развития, когда их корневая система обладает слабой усвояющей способностью. Замечено, что в начальные стадии развития сельскохозяйственные культуры интенсивнее поглощают фосфаты, чем в последующие периоды роста. Оптимальное фосфорное
питание в начальный период роста и развития растений способствует
развитию корневой системы — она глубже проникает в почву и лучше ветвится, что улучшает снабжение растений влагой и питательными элементами. Фосфор способствует более экономному расходованию влаги. Это имеет особенно большое значение в засушливые периоды.
В связи с таким большим значением фосфора в первые периоды
роста и развития растений припосевное внесение в рядки небольших
доз фосфорных удобрений обеспечивает значительные прибавки урожая самых различных культур. Наибольшее потребление фосфора зерновыми культурами наблюдается в фазы выхода в трубку и колошения.
В минеральной форме фосфор находится в растениях в виде солей
ортофосфорной кислоты с кальцием, магнием, калием, аммонием и
другими катионами. Минеральный фосфор является не только запасающим веществом, резервом для синтеза органических фосфорсодержащих соединений, но и повышает буферность клеточного сока,
поддерживает тургор клетки, другие жизненно важные процессы в
ней. В связи с тем, что фосфор усиливает способность растительных
клеток удерживать воду, он повышает устойчивость растений к засухам и низким температурам. Хорошее фосфорное питание улучшает
перезимовку озимых культур благодаря остаточному накоплению сахаров в узлах кущения с осени.
165
При пониженных температурах (10 - 11 0С) затрудняется использование растениями фосфора. Исследованиями установлено, что понижение температуры до 5 - 7 0 С мало влияло на поступление калия в
растения, но резко уменьшало поглощение ими азота и фосфора. Увеличением доз фосфорных удобрений можно усилить поглощение фосфора и снизить отрицательное влияние холодов на растения.
У молодых растений фосфор концентрируется преимущественно в
меристематической ткани. Он легко передвигается внутри растений и
перемещается из старых тканей в более молодые, т.е. реутилизируется
(используется повторно). По мере созревания культур большая часть
усвоенного растениями фосфора сосредотачивается в семенах и плодах (в семенах злаков до 50%).
Из внешних признаков при недостатке фосфора наблюдается скручивание краев листовой пластинки, грязно-зеленая, более темная
окраска листьев. При недостатке фосфора кроме более темной окраски листьев вследствие образования антоциана нередко появляются еще
красноватые и фиолетовые тона, в особенности у основания стеблей,
на влагалищах листьев и черешках. От недостатка фосфора больше
страдают более старые — нижние листья.
При нехватке фосфора в растениях больше накапливается нитратов, что связано с важным значением соединений типа НАД и НАДФ
при восстановлении нитратов.
Фосфор снижает токсичность алюминия, марганца и железа. Благодаря тому, что фосфор связывает подвижный алюминий почвы, фиксирует его в корневой системе, улучшается углеводный и азотный
обмен в растениях.
При высоком содержании в почве меди снижается потребление
растениями фосфора и увеличивается эффективность фосфорных
удобрений. Применение цинковых удобрений снижает поступление в
растения фосфора.
Фосфор является спутником азота и белковых соединений. Фосфора содержится в растениях в 2 - 3 раза меньше, чем азота. При недостатке фосфора замедляется синтез белков и уменьшается их содержание. Поэтому дозы азотных и фосфорных удобрений должны быть
сбалансированными.
Исследования, проведенные в США, показали, что небольшое количество азота, входящее в состав фосфорного удобрения, делает его
более эффективным.
166
Избыток фосфора также неблагоприятно влияет на растения. В
этом случае много фосфатов находится в растениях в минеральной
форме, особенно в вегетативных органах. В случае избыточного поступления фосфора растения преждевременно созревают и не успевают синтезировать хороший урожай. При избытке фосфора ухудшается
питание цинком, что приводит к заболеванию плодовых культур розеточностью.
Большое значение имеет фосфор в жизни человека и сельскохозяйственных животных. Он входит в состав костной ткани и играет незаменимую роль в процессах, от которых зависят основные жизненные
функции организма (обмен веществ, размножение и т.д.). При недостатке фосфора у человека и животных развивается остеоспороз и
другие заболевания костей. Суточная потребность в фосфоре — 1,0 1,5 г. Отмечается достоверная связь между содержанием фосфора в
кормах и продуктивностью животных. Оптимальное содержание фосфора в кормах — 0,35 - 0,5% сухого вещества.
Обеспеченность растений фосфором во многом зависит от запасов
его в почве, степени подвижности, гранулометрического состава и ряда других условий, влияющих на использование фосфора из почвы и
удобрений. Все формы фосфора в почве, возможные вариации их воздействия можно изобразить в цепочке: валовой — органический —
минеральные соединения Р2О5 — потенциально доступный Р2О5 —
непосредственно доступный Р2О5.
Важным показателем потенциального плодородия почв является
содержание валового фосфора. Он состоит из органических и минеральных соединений. Общее содержание фосфора может колебаться в
зависимости от гранулометрического состава почвы, степени ее
окультуренности, от особенности материнской породы, генезиса.
По данным Т.Н. Кулаковской, (1990); И.Р. Вильдфлуша и др.
(1999), содержание валового фосфора в дерново-подзолистых глеевато-легко- и среднесуглинистых почвах составляет 0,14 - 0,16%; в легкосуглинистых, развивающихся на моренном суглинке — 0,09 - 0,12,
супесчаных, подстилаемых моренным суглинком, — 0,07 - 0,12, песчаных — 0,06 - 0,08%.
Верхние горизонты, как правило, независимо от типа почвы и гранулометрического состава, больше содержат общего фосфора, чем
нижележащие. Это связано с биологическим фактором и деятельностью человека. Развитие почвообразовательного процесса связано с
167
постепенным переносом фосфатов корневой системой растений из
нижележащих горизонтов в верхние.
Органические и минеральные фосфаты находятся в состоянии взаимопревращений. Соотношение между этими формами фосфора определяется направленностью почвообразования. В дерново-подзолистых
почвах минеральные фосфаты преобладают над органическими. Содержание органического фосфора в этих почвах составляет 16 - 48% от
общего и в тяжелых почвах выше, чем в легких. В отличие от дерновоподзолистых почв в торфяно-болотных почвах, наоборот, содержание
органических фосфатов преобладает над минеральными и достигает
70%.
Минеральные фосфаты в почвах по степени участия в фосфорном
питании растений можно в упрощенной схеме разделить на следующие три группы, находящиеся в постоянном обмене и динамическом
равновесии:
Ортофосфаты почвенного раствора (фактор интенсивности)
Лабильные фосфаты
Стабильные фосфаты.
Первая группа — ортофосфаты почвенного раствора, полностью
доступные растениям. Это однозамещенные водорастворимые фосфаты кальция и магния, фосфорнокислые соли одновалентных катионов
калия, натрия, аммония и др. Эта фракция интенсивно используется
растениями в начальный период роста и развития растений. О степени
подвижности фосфатов в почвах (фактор “интенсивности”) можно судить по способности твердых фаз почвы отдавать в раствор ионы фосфора. Мерилом этой способности является установление содержания
фосфора в почвенном растворе.
Однако выделение почвенного раствора очень сложно, поэтому
исследователями предложены водные слабосолевые вытяжки при узком соотношении почвы к раствору, что позволяет получать данные,
близкие к концентрации фосфора в почвенном растворе. Наибольшее
распространение из этой группы методов получил метод Скофилда –
определение фосфора в 0,01М СаС12 вытяжке.
В Беларуси принята следующая градация почв по методу Скофилда
( мг Р2О5 на 1 л): 1) низкое — менее 0,1; 2) среднее — 0,1-0,2; 3) повышенное — 0,21 - 0,60; 4) высокое — 0,61 - 2,0; 5) очень высокое —
более 2,0.
Лабильные фосфаты — это фосфаты, осевшие или адсорбированные на поверхности твердых частиц почвы, почвенно-поглощающего
комплекса, оксидах железа и алюминия, а также вторичные, которые
168
образовались после формирования почвы. Ученые считают, что 4 10% всего почвенного фосфора связано адсорбционно. В отличие от
первичных минералов вторичные фосфаты являются активной мобильной составной частью почвы. В отличие от первичных минералов
вторичные фосфаты являются активной мобильной составной частью
почвы. К ним относятся дегидрокальцийфосфат (СаНРО 4 х 2Н2О), октакальцийфосфат (Са4Н(РО4)3), одно- и двухзамещенные фосфаты железа. При нарушении фосфорного равновесия твердой и жидкой частей
почвы эти фосфаты могут переходить в почвенный раствор. Фосфаты
второй группы характеризуют запасы подвижного фосфора - фосфатную “емкость” почвы и являются резервом для последующего снабжения растений фосфором. Для определения величины запаса подвижных фосфатов используют ( в зависимости от типа и состава почв )
кислотные, щелочные, буферные растворители, анионно-обменные
смолы, радиоизотопный метод и другие.
Стандартным методом для определения подвижного фосфора и обменного калия в дерново-подзолистых почвах является метод А.Г.
Кирсанова, который основан на извлечении фосфора и калия из почвы
0,2 м раствором НСl при соотношении почвы к раствору 1:5 для минеральных почв и 1:50 для торфяно-болотных почв с последующим фотоколориметрическим определением фосфора в виде синего фосфорно-молибденового комплекса на фотоэлекроколориметре и калия на
пламенном фотометре. Индексы обеспеченности почвы подвижными
формами фосфора и калия приведены в табл. 6.12.
Стабильные фосфаты — труднорастворимые соединения, заключенные в почве в первичных и вторичных минералах (окклюдированные гидратами полутораоксидов, карбонатами и другими). Наиболее
устойчивой формой, медленно поддающейся химическому и биологическому воздействию, является фосфор в составе кристаллической
решетки первичных минералов почвы: апатитов, фосфоритов, варисцитов, стренгитов, вивианитов. Фосфаты третьей группы почти недоступны для растений. Однако в процессе выветривания они могут становиться более доступными и служить источником фосфорного питания.
Органические фосфаты в почве представлены различными по природе группами соединений: индивидуальной природы (неспецифиче-
169
170
ские органофосфаты) и гумусообразования (специфические соединения). Неспецифические органофосфаты относят к трем основным
классам соединений: фосфолипиды, нуклеиновые кислоты и инозитолфосфаты. При этом кальциевые и магниевые соли инозитолфосфорной кислоты содержатся в нейтральных почвах, а фитаты железа и
алюминия - в кислых. Вниз по профилю почвы содержание органических фосфатов снижается, они распределяются в почве примерно так
же, как и гумус. Фосфолипиды составляют менее 1% всего органического фосфора, нуклеиновые кислоты — до 10% и инозитолфосфаты
— 30 - 60%. Обнаружены также в небольших количествах фосфоропротеины, сахарофосфаты, глицерофосфаты, нуклеотидные коферменты, соединения фосфатов с аминокислотами и другими соединениями.
По новейшим данным многих авторов, больше половины фосфорорганических соединений представлены новообразованными специфическими фосфогумусными соединениями. Формы этих соединений
пока неясны, хотя некоторые данные позволяют считать, что фосфор в
них связан с гумусовыми кислотами через ион металла.
Исследования кафедры агрохимии БГСХА показали, что в гумусе
дерново-подзолистых почв содержится 0,8 - 3,5 % Р2О5 к его массе.
Причем, как правило, чем меньше гумуса в почве, тем выше его насыщенность органическим фосфором.
Природные фосфорорганические соединения претерпевают в почвах физико-химические изменения в результате реакций хелатообразования, сорбции, химического гидролиза, ферментативных превращений и окислительно-восстановительных реакций. В результате этих
процессов значительная часть органических фосфатов минерализуется
и пополняет запасы потенциально доступных минеральных форм.
Длительное внесение удобрений, особенно органических, увеличивает содержание органических фосфатов, но в меньшей степени, чем
минеральных. Особенностью процесса минерализации органических
фосфатов почвы является достаточно высокая подвижность ее продуктов, которые мало переходят в труднорастворимые соединения.
Процессы превращения недоступных для растений минеральных и
органических соединений фосфора в усвояемую форму протекают
очень медленно. Несмотря на большие общие запасы фосфора в почве,
его доступных соединений содержится обычно мало и, чтобы получать высокие устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур,
необходимо применять фосфорные удобрения.
171
6.5.2 Ассортимент фосфорных удобрений
В Беларуси фосфорсодержащие удобрения производит Гомельский
химический завод. Главными фосфорсодержащими удобрениями являются аммофос и аммонизированный суперфосфат.
Фосфорные и фосфорсодержащие комплексные удобрения по растворимости и усвояемости делятся на три группы: водорастворимые,
цитратно-лимоннорастворимые, труднорастворимые. К водорастворимым относятся простой и двойной суперфосфат и комплексные удобрения (аммофос, диаммонийфосфат, нитроаммофоска, кристаллин и
др.), к цитратно-лимоннорастворимым - преципитат, томасшлак, обесфторенный фосфат, мартеновский фосфатшлак и другие термофосфаты. К труднорастворимым - такие как фосфоритная и костная мука, из
которой фосфор извлекается сильными растворителями (20 %-ной соляной кислотой или смесью соляной и азотной кислот).
В мировой практике фосфатное сырье перерабатывают на удобрения следующими четырьмя основными способами. Самый простой
способ — это измельчение фосфатов в фосфоритную муку. Наиболее
распространенный и изученный способ переработки фосфатного сырья
— разложение фосфатов кислотами: серной, фосфорной и азотной.
Третий способ — электротермическое восстановление фосфатов углеродом в присутствии диоксида кремния с извлечением элементарного фосфора и его последующей переработки в фосфорную кислоту
и ее соли. Этим способом перерабатывается менее качественное сырье, чем при обработке кислотами, но удобрения получают с меньшим
количеством примесей. Четвертый способ — термическая обработка
фосфатов. Например, щелочное разложение при сплавлении и спекании фосфатов с солями щелочных и щелочноземельных металлов,
гидротермическая переработка в присутствии пара. Вследствие дефицита соды и низкого качества удобрений этот способ широко не используется.
Водорастворимые фосфорные удобрения. С у п е р ф о с ф а т
п р о с т о й п о р о ш к о в и д н ы й (СаН2РО4)2 х Н2О + 2СаSО4 х
2Н2О. Содержит не менее 19%, а гранулированный — не менее 20%
усвояемого фосфора в расчете на Р2О5. Это удобрение содержит до 50 55 % СаSО4. Наличие серы благоприятно сказывается на урожайности
клевера, культур семейства крестоцветных (капуста, рапс, брюква,
турнепс и др.), а также картофеля и других сельскохозяйственных
культур.
172
Простой суперфосфат получают обработкой размолотого апатита
или фосфорита серной кислотой. Большая часть фосфора в суперфосфате находится в виде монокальцийфосфата, 5 - 5,5 % массы удобрения — в виде свободной фосфорной кислоты.
В суперфосфате находится небольшое количество дикальцийфосфата СаНРО4 х 2Н2О, а также трикальцийфосфата, фосфатов железа и
алюминия. Усвояемый фосфор в суперфосфате составляет 88 - 98%
общего его содержания.
Простой гранулированный суперфосфат выпускается в виде гранул размером 1 - 4 мм. Он обладает хорошими физическими свойствами: не слеживается, сохраняет хорошую рассеваемость. При гранулировании свободная фосфорная кислота нейтрализуется и суперфосфат высушивается, поэтому количество воды и свободной фосфорной кислоты снижается соответственно до 1 - 4 и 1 - 1,5 %.
Простой суперфосфат можно использовать в качестве основного,
припосевного удобрения и подкормок. В качестве основного удобрения его используют под все культуры, но в первую очередь под культуры положительно отзывающиеся на серу (рапс, капуста и др.). Невысокие концентрации фосфора в удобрении позволяют его вносить в
рядки при посеве зерновых и других культур равномерно в минимальных дозах — 10 - 15 кг Р2О5. Гранулированный суперфосфат
может выпускаться с добавками бора (0,2%), тогда он имеет голубой
цвет.
При нейтрализации свободной кислотности суперфосфата аммиаком получают аммонизированный суперфосфат. А м м о н и з и р ов а н н ы й с у п е р ф о с ф а т высшего сорта, выпускаемый Гомельским химическим заводом, содержит 7 - 8% N и 30 - 33% Р2О5. Его
можно применять под все культуры. В качестве основного внесения
целесообразно использовать для культур, которым нужно больше
фосфора, чем азота (лен, озимые зерновые, (с осени, и др.). При рядковом внесении аммонизированного суперфосфата дозы его устанавливаются по фосфору.
Д в о й н о й с у п е р ф о с ф а т Са(Н2РО4)2 х Н2О производят в
гранулированном виде, содержание Р2О5 в удобрении марки А и Б
соответственно 49 и 43 % Р2О5, свободная кислота в расчете на Р 2О5 не
должна превышать 2,5 - 5%.
По классификации Международной ассоциации производства суперфосфата и сложных удобрений (ИСМА) двойным суперфосфатом
считается удобрение, содержащее 25% Р 2О5, тройным 43 - 44% Р2О5.
173
Поэтому в странах Западной Европы двойной суперфосфат называют
тройным.
Технология производства двойного суперфосфата распадается на
две стадии. Вначале получают фосфорную кислоту. Для этого апатит
(фосфорит) обрабатывают серной кислотой для извлечения фосфорной кислоты. Затем, отделив фильтрованием от гипса, обрабатывают
ее новую порцию высокопроцентного сырья и получают двойной суперфосфат. Двойной суперфосфат в отличие от простого содержит
меньше примесей и в нем отсутствует сера. По внешнему виду весьма
схож с простым гранулированным суперфосфатом, но имеет более
крупные гранулы, к тому же цвет их более темный ( серый или темносерый).
Выпускается также двойной суперфосфат с добавками бора (0,4%)
и других микроэлементов.
Как водорастворимое удобрение двойной суперфосфат является
универсальной формой, используемой под все культуры. По действию
на урожайность сельскохозяйственных культур взятые в эквивалентной дозе по фосфору простой и двойной суперфосфат для большинства сельскохозяйственных культур дают близкий эффект. Лишь под
культуры, положительно реагирующие на серу, двойной суперфосфат
по эффективности уступает простому.
В связи с более высокой концентрацией фосфора в двойном суперфосфате по сравнению с простым для более равномерного распределения фосфора при рядковом внесении дозы двойного суперфосфата
увеличиваются до 20 кг Р2О5.
Для получения высоких урожаев зерновых культур, льна, сахарной
свеклы и других культур целесообразно сочетать внесение суперфосфата в основном удобрении с внесением его в рядки при посеве. При
таком послойном внесении удобрений создаются хорошие условия
питания растений фосфором в первый период роста за счет рядкового
внесения, а в последующие периоды за счет основного удобрения,
внесенного под плуг или глубокую культивацию.
В то же время следует иметь в виду, что при внесении повышенных доз фосфорных удобрений в основное удобрение или высоком
содержании подвижного фосфора в почве применение фосфорных
удобрений в рядки может оказаться неэффективным.
Цитратно- и лимоннорастворимые фосфорные удобрения. П р
ец и п и т а т СаНРО4 х 2Н2О. Содержит 27 - 38% Р2О5. Порошок белого или светло-серого цвета. Получают преципитат нейтрализацией
174
фосфорной кислоты известковым молоком или мелом, а также как
продукт отхода желатинового производства. В воде не растворим, но
растворим в лимоннокислом аммонии и хорошо усваивается.
Это удобрение выпускается в ограниченных количествах. Применяют преципитат только для основного внесения. В этом случае он не
уступает двойному суперфосфату. В Беларуси в настоящее время преципитат практически не используется.
Т е р м о ф о с ф а т ы Nа2О х 3 СаО х Р2О5 + SiО2 составляют особую группу фосфатов, содержащих 20 - 30% лимоннорастворимого
фосфора в расчете на Р2О5. Их получают спеканием или сплавлением
при высокой температуре ( 1200 - 1400 0С) природных фосфатов с содой, сульфатом натрия, кизеритом, бардяным углем, а также сплавлением с магнийсодержащим сырьем. К группе термических фосфатов
относят также шлаки (томасшлак, мартеновский шлак), обесфторенный фосфат и др. Большое распространение термофосфаты получили
на Западе.
Термофосфаты являются перспективными удобрениями. Это связано с тем, что они могут применяться на всех почвах и под все культуры, их можно производить из природных фосфатов, непригодных для
непосредственного внесения в почву, а также трудно поддающихся
химической переработке для получения водорастворимых фосфорных
удобрений.
В Германии из термофосфатов широко распространен р е н а н и й
- ф о с ф а т (25 - 30% Р2О5). Его получают спеканием при температуре
1500 0С фосфоритов с 20% соды и добавкой доменного шлака. Во
Франции выпускается плавленный фосфат под названием ф о с п а л ь
(27 - 29% Р2О5), получаемый прокаливанием при относительно невысоких температурах (550 - 600 0С) измельченного природного алюмокальцийфосфата, импортируемого из Сенегала. Это удобрение применяется отдельно или в составе смешанных удобрений. По данным кафедры агрохимии БГСХА, на дерново-подзолистых почвах под озимую рожь и ячмень действие фоспаля составляет около 70% от двойного суперфосфата.
Ф о с ф а т ш л а к м а р т е н о в с к и й Са4Р2О9 х СаSiО3, —
побочный продукт переработки в мартенах богатых фосфором чугунов. Тонкий, тяжелый, пылящий порошок черного цвета. Фосфатшлак
марки ШФ-10 должен содержать не менее 10% усвояемого фосфора, а
марки ШФ-7 — 7 % Р2О5, влаги - 1%. Применяют в небольших количествах в основном в районах, прилегающих к металлургическим за175
водам. Его можно использовать на всех типах почв только как основное удобрение. Во избежание потерь азота фосфатшлак нельзя смешивать с аммонийными удобрениями. Так как удобрение обладает
щелочными свойствами, его эффективность выше на кислых почвах.
Исследования кафедры агрохимии БГСХА показали, что на дерновоподзолистых суглинистых почвах действие фосфатшлака под озимую
рожь составило 70%, а под ячмень — только 40% от эффективности
двойного суперфосфата.
Т о м а с ш л а к 4СаО х Р2О5 + 4СаО х Р2О5 + СаSiО3 по свойствам аналогичен мартеновскому шлаку. Он является побочным продуктом переработки богатых фосфором чугунов на сталь и железо по
щелочному способу Томаса. Томасшлак содержит 14% усвояемого
фосфора (Р2О5). В мировом производстве фосфорных удобрений томасшлак занимает значительное место, но в странах СНГ используется мало. Применяется так же, как и мартеновский фосфатшлак.
О б е с ф т о р е н н ы й ф о с ф а т содержит 36 % Р2О5. Получают при гидротермической обработке смеси апатита или фосфорита с
небольшим количеством кремнезема ( 2 - 3 % SiO2) при температуре
1450 - 1550 0С. При этом разрушается кристаллическая решетка фторапатита и удаляется фтор в газообразной форме, а фосфор переходит
в усвояемую форму. Это тонкий сыпучий порошок светло-серого или
светло-желтого цвета с зеленоватым оттенком, имеющий легкий “суперфосфатный” запах. Обесфторенный фосфат можно применять как
основное удобрение на всех почвах. Как и томасшлак, его нельзя
смешивать с аммонийными удобрениями. Используют так же, как и
кормовой фосфат для подкормки животных.
Труднорастворимые фосфорные удобрения. Ф о с ф о р и т н а я
м у к а — тонкий, тяжелый порошок темно-серого (землистого) цвета.
Ее получают размолом фосфорита. Фосфоритная мука выпускается
марки А, Б, В, С с содержанием соответственно не менее 29, 26, 23 и
20 Р2О5 при диаметре частиц не более 0,18 мм. Остаток на сите с отверстиями 0,18 мм не должен превышать 10% от массы фосфоритной
муки.
Фосфор в этом удобрении содержится в виде соединений фторапатита, гидроксил-апатита, карбонат-апатита, т.е. находится в форме
Са3(РО4)2.
Фосфоритная мука — медленнодействующее удобрение, которое
используется для основного внесения. Под влиянием почвенной кислотности она переходит в доступное для растений состояние. В России
176
доля фосфоритной муки в ассортименте фосфорных удобрений составляет 12%. В связи с интенсивным известкованием фосфоритная
мука в Беларусь в последние годы не завозилась. В относительно
больших количествах применяется в Бразилии. В США ее используют
в качестве добавки к смешанным удобрениям. В Японии и некоторых
западно-европейских странах ее выпускают из импортируемого сырья.
Это самое дешевое фосфорное удобрение, и от него в Беларуси преждевременно отказываться. Его целесообразно использовать на кислых
почвах под культуры, способные использовать фосфор из труднорастворимых фосфатов (люпин, горох, гречиха, эспарцет, озимая рожь и
овес).
В и в и а н и т Fe3(РО4)2 х 8 Н2О — болотная руда, в чистом виде
содержащая около 28% Р2О5, а с примесью торфа (торфовивианит) —
от 12 до 26%. По действию приближается к фосфоритной муке. Вивианит залегает обычно небольшими гнездами и прослойками в виде
белесой массы. На воздухе быстро синеет. После добычи, длительного
проветривания ( для перевода закисных соединений в окисные) и подсыхания масса рассыпается на мелкий порошок, удобный для рассева.
Его можно вносить из расчета 90 - 120 кг Р2О5 на 1 га.
Новые и перспективные формы фосфорных удобрений.
С у п е р ф о с или суперфосфатно-фосфоритное удобрение содержит
38 - 41% Р2О5, в том числе 50 - 65% в водорастворимой форме и около
40% составляют ди- и трикальцийфосфаты. Новая форма фосфорного
удобрения по внешнему виду похожа на двойной суперфосфат, но с
несколько меньшим размером гранул ( 1 - 3 мм). Суперфосы — это
фосфориты, частично разложенные экстракционной фосфорной кислотой. На производство суперфоса расходуется на 25 - 30% меньше экстракционной фосфорной кислоты по сравнению с двойным суперфосфатом.
Суперфос используется для основного и припосевного удобрения.
По действию на большинство сельскохозяйственных культур он приближается к двойному суперфосфату. Основное внесение этого удобрения эффективно под картофель, ячмень, лен, овес, гречиху и другие
культуры. Суперфос производится в России.
П о л и ф о с ф а т к а л ь ц и я — перспективное удобрение, содержащее 40 - 60% Р2О5. В зависимости от температур, при которых
получают полифосфаты кальция, они подразделяются на плавленные
и низкотемпературные.
177
В последнее время
большое внимание уделяется кислотнотермическому способу получения полифосфатов кальция. Процесс
плавления фосфорита производится при температуре 1100 - 1200 0С
после взаимодействия его с фосфорной кислотой. Удобрение содержит 55 - 58% цитратнорастворимой Р2О5. Добавление к продукту на
стадии грануляции водорастворимых ортофосфатов обеспечивает необходимое содержание водорастворимого фосфора в удобрении. Разработан также низкотемпературный способ получения полифосфатов
кальция с достаточно высоким содержанием Р 2О5 (40 - 60%).
Конденсированные фосфаты, входящие в состав полифосфата
кальция, в почве гидролизуются до ортофосфатов и, таким образом,
становятся доступными для растений. Полифосфат более эффективен
на карбонатных почвах, где он по действию превосходит суперфосфат. По данным кафедры агрохимии БГСХА, действие низкотемпературного полифосфата кальция с содержанием 41,5% Р 2О5 под ячмень
на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах составляло 70% от
двойного суперфосфата. Полифосфат кальция производят из фосфоритов Каратау. Содержание водорастворимого фосфора в них составляет
16%.
К р а с н ы й ф о с ф о р — самое концентрированное, перспективное фосфорное удобрение, содержит 22,9% Р 2О5. Красный фосфор
применяют с добавками сернокислой меди CuSO4 . 5 Н2О ( в качестве
катализатора) из расчета 1% меди от массы фосфора. Красный фосфор
может быть использован для повышения содержания фосфора в других удобрениях. Так, добавка 20% красного фосфора к простому суперфосфату из фосфоритов Каратау превращает его в высококонцентрированное удобрение, содержащее 48 - 50% Р2О5, хорошо действующее как в первый, так и следующие три - четыре года после внесения.
6.5.3 Взаимодействие фосфорных удобрений с почвой
В отличие от стран Западной Европы, где достигнут оптимальный
уровень содержания подвижного фосфора в почве и фосфорные удобрения вносятся только для компенсации его выноса с урожаями, в Беларуси на почвах, недостаточно окультуренных, необходимо вносить
фосфорные удобрения не только для компенсации выноса, но и увеличения его содержания в почве .
178
В настоящее время фосфорсодержащие удобрения являются очень
дорогими и ощущается их дефицит, поэтому концепция применения
фосфорных удобрений пересматривается в сторону снижения доз. Эти
дозы предусматривают более умеренные темпы увеличения содержания подвижного фосфора на недостаточно окультуренных почвах,
чем это было ранее. Опыты последних лет показали, что на основных
массивах почв с содержанием фосфора ниже оптимального уровня
оптимальные дозы фосфора должны быть в зависимости от его содержания в почве в пределах от 120 до 180% от выноса с урожаями
сельскохозяйственных культур.
Для того, чтобы получить более высокую отдачу от применяемых
фосфорных удобрений, необходимо учитывать их превращение в
почвах.
Между многочисленными формами органических и минеральных
соединений фосфора в почвах существует определенная зависимость,
характерная данному типу почвы. Несмотря на различную растворимость и усвояемость растениями, они, как правило, находятся в относительном динамическом равновесии. При нарушении этого равновесия в определенных условиях, свойственных данной почвенноклиматической зоне и агроценозу, различные формы фосфора способны переходить друг в друга. Эти процессы идут как в естественных
условиях в ходе почвообразовательного процесса, так и при внесении
в почву фосфорных удобрений.
Дерново-подзолистые почвы обладают очень высокой поглотительной способностью в отношении фосфатов, вносимых с удобрениями (890 - 1690 мг/кг почвы). Еще более высокую емкость поглощения
фосфат-ионов имеют дерново-подзолистые заболачиваемые почвы.
Ход и скорость поглощения фосфатов и их трансформация в почвах
обусловливаются прежде всего степенью их кислотности. Реакция
среды вызывает изменение электрического потенциала почвенных
коллоидов. Подкисление почвенного раствора способствует большому поглощению анионов, подщелачивание, наоборот, вызывает их
уменьшение. От рН почвы зависит степень растворимости и ионизации солей щелочноземельных металлов, алюминия, железа, титана,
которые вызывают осаждение фосфора в виде труднорастворимых
соединений.
В настоящее время в агрохимии нет однозначного ответа на вопрос
об оптимальном значении рН почвы, при котором наблюдается минимальное поглощение фосфатов и вследствие этого наибольшее коли179
чество растворимых их форм. Это зависит от почвенно-климатических
и других факторов. В целом многие исследователи считают, что
наибольшая растворимость фосфатов обнаруживается в интервале рН
от 5,0 до 5,5.
На более кислых почвах происходит связывание фосфора, главным
образом, полуторными оксидами алюминия и железа, на менее кислых почвах начинает возрастать связывание фосфора кальцием.
Фосфаты в почве встречаются в виде солей различной основности. По
мере ее повышения растворимость фосфатов в воде все более и более
уменьшается, а вместе с тем падает доступность фосфора для
растений.
Исследования показали, что природа связи поглощенных фосфатионов является преимущественно поверхностно-адсорбционной. При
этом адсорбция по типу первичной адсорбции (хемосорбции), характерной чертой которой является поглощение фосфат-ионов как потенциалопределяющих ионов коллоидной частицы почвы (почвеннопоглощающего комплекса) происходит с образованием внутренней
частицы двойного электрического слоя, что подтверждается наличием
адсорбции катионов раствора соли фосфата как противоиона. Адсорбционное поглощение дерново-подзолистыми почвами составляет
примерно 70 - 80% от общего количества поглощенных фосфатов.
Остальная часть (20 - 30%) поглощается по химическому типу с образованием отдельной твердой фазы, главным образом, труднорастворимых фосфатов алюминия, железа различной основности, а также
фосфатов кальция.
По мере взаимодействия с почвами поверхностно-адсорбированные
фосфат-ионы претерпевают изменения и превращаются в химические
соединения, характерные для данного типа почвообразования и с различной степенью доступности растениям.
Внесенные в дерново-подзолистые почвы водорастворимые формы
фосфорсодержащих удобрений, подчиняясь законам термодинамики, с
течением времени превращаются в более устойчивые формы. На
начальных этапах взаимодействия с почвой происходит образование
рыхлосвязанных фосфатов кальция и аморфных соединений фосфатов
алюминия и железа. Фосфор этих соединений сравнительно легко
усваивается сельскохозяйственными растениями. При длительном
взаимодействии свежеосажденные фосфаты кальция и полуторных
оксидов кристаллизуются и переходят соответственно в более основные и труднорастворимые соединения.
180
В длительных стационарных опытах на дерново-подзолистых легкосуглинистых, супесчаных и песчаных почвах, проводимых кафедрой
агрохимии БГСХА, доказано, что систематическое применение органических и минеральных удобрений приводит к возрастанию общего
содержания фосфора как за счет минеральных, так и органических
форм (И.Р. Вильдфлуш и др., 1999).
На дерново-подзолистой легкосуглинистой почве через 22 года после закладки опыта при навозно-минеральной системе удобрения по
сравнению с контролем накопление фосфатов в почве происходило
примерно в равной степени за счет фосфатов полуторных оксидов и
кальция. Причем в группе фосфатов кальция увеличение происходило в большей мере за счет его легкорастворимых форм, а в группе
фосфатов полутораоксидов фосфаты алюминия среди накопленных
преобладали над фосфатами железа (табл.6.13 ). В то же время в варианте, где применялись только минеральные удобрения, на долю фосфатов пролутораоксидов приходилось 60%, а фосфатов кальция —
40%. Таким образом, сочетание органических и минеральных удобрений способствует сохранению в почве фосфора в более доступной
форме, чем при внесении одних минеральных удобрений.
В опыте Гродненской опытной станции на дерново-подзолистой
супесчаной почве при применении в течение 13 лет N30Р50К50 на неизвесткованном фоне при сильнокислой реакции (рН в КС1 4,0) среди
накопленных фосфатов в почве по сравнению с контролем на долю
фосфатов полутораоксидов приходилось 79% (54% - на фосфаты алюминия и 22% - на фосфаты железа), а на известкованном фоне ( рН сол.
5,5) на фосфаты полутораоксидов лишь 48% и фосфаты кальция 52
% (табл.6.13 ).
При сочетании N30Р50К50 с 10 т/га навоза на известкованном фоне
(при рН в КС1 5,8) фосфорные удобрения в еще большей мере переходили в формы, связанные с кальцием (59%).
На дерново-подзолистых песчаных почвах накопление фосфора в
отличии от суглинистых и супесчаных происходило преимущественно
за счет фосфатов алюминия.
Таким образом, применение органических удобрений и известкование способствуют сохранению фосфатов, вносимых с удобрениями в
более доступной форме, и повышают их эффективность.
Уменьшение связывания фосфатов удобрений с алюминием и железом при применении органических удобрений связано с тем, что при
их использовании оксиды алюминия и железа обволакиваются и упаковываются слоем органических коллоидов (“гумусовой пленкой”).
181
По мнению ряда исследователей, в зависимости от почвенных условий, органическое вещество может выполнять роль конкурента фосфат-ионов за адсорбционные места на поверхности твердой фазы почвы, препятствуя их поглощению. Кроме того, некоторые кислоты,
образующиеся на различных стадиях разложения органического вещества, весьма энергично вытесняют из фосфатов алюминия, железа и
кальция поглощенные фосфат-ионы, пополняя запасы подвижных
фосфатов.
Т а б л и ц а 6.13. Влияние длительного применения удобрений на формы
фосфора в дерново-подзолистых почвах, мг/кг почвы
Внесено на 1 га
севооборота
Р вал.
Р орг.
Р2О5в
Рмин. по Гинзбург-Лебедевой
0,2 м Са - Ca - Al - Fe - Ca - Все
НС1
РI
PII
P
P
PIII
го
Легкосуглинистые почвы
Ивановский стационарный опыт, Горецкий район, Могилевская область (картофель)
Без удобрений
1200
572
80
34
18
80
134 120 386
N50Р50К75
1381
621
150
45
27
108 146 125 451
Навоз 6 т/га +
N25Р37К47
1402
655
170
54
39
110 152 204 480
(эквивалентно
варианту 2)
Супесчаные почвы
Щучинский стационарный опыт, Гродненская область (озимая рожь)
Без удобрений
640
246
67
20
16
77
116 92 321
Навоз 10 т+ N35Р58К58
810
294
185
51
34
110
124 102 422
N68Р73К91
820
280
191
40
30
127
133 107 457
(эквивалентно варарианту 2)
Навоз 20 т+ N38Р58К58
870
305
222
54
34
114
133 116 451
Песчаные почвы
Стационарный опыт колхоза “Припять”, Пинский район, Брестская область
Без удобрений
560
180
152
38
36
85
46 27 232
N60Р90К60
693
185
224
48
50
200
73 36 407
6.5.4 Приемы эффективного использования фосфорных
удобрений
Место и периодичность применения фосфорных удобрений в севообороте определяется биологическими особенностями возделываемых
культур, свойствами почвы и используемых удобрений. При известковании почв и наличии в них достаточного количества органического вещества эффективность фосфорных удобрений значительно возрастает.
182
Наиболее требовательны к фосфору озимая пшеница, картофель,
овощные, кормовые и технические культуры. Ячмень, лен, однолетние
травосмеси и многолетние травы примерно одинаково отзываются
как на непосредственное внесение удобрений, так и на удобрение
предшествующей культуры. Применение фосфорных удобрений с
учетом этих особенностей культур позволяет более рационально разместить фосфорные удобрения в севообороте.
Дозы фосфорных удобрений определяют с учетом уровня планируемой урожайности, биологических особенностей сельскохозяйственных культур, типа, гранулометрического состава и агрохимических свойств почвы, предшественников, соответствующих удобрений.
При допосевном внесении дозы фосфора колеблются от 30 до 90 кг/га
д.в.; более высокие применяют под плодовые, овощные и технические
культуры, средние — под картофель, кукурузу и кормовые
культуры.
В условиях дефицита фосфорных удобрений внесение основных
доз (30 - 40 кг/га д.в.) следует проводить только на пахотных землях с
низким и средним содержанием Р2О5 (менее 150 мг/кг почвы). На
почвах с повышенным содержанием подвижного фосфора (150 - 250
мг/кг почвы) следует ограничиться рядковым внесением фосфора под
наиболее требовательные к фосфорному питанию культуры ( озимую
и яровую пшеницу, зернобобовые, рапс, лен, сахарную свеклу). На
почвах с содержанием подвижного фосфора 250 мг/кг и более фосфорные удобрения можно временно (несколько лет) не применять. Такой
подход позволит получить наиболее высокую окупаемость этих дорогих туков и не приведет к снижению достигнутого уровня содержания
подвижного фосфора в почвах.
Хороший эффект дает внесение небольших доз фосфора во время
сева. При посеве могут вноситься простой и двойной суперфосфат, а
также производимые в настоящее время в республике Гомельским химическим заводом аммофос и аммонизированный суперфосфат. Простой гранулированный суперфосфат вносится под зерновые культуры
в дозе 10 кг/га Р2О5, а более концентрированные удобрения — 15 - 20
кг/га. Урожайность зерновых культур при рядковом внесении фосфора
повышается в среднем на 2,5 ц/га, а оплата 1 кг фосфора урожаем примерно втрое выше, чем при основном разбросном внесении.
Непременным условием эффективного использования фосфорных
удобрений является заделка их вспашкой или глубокой культивацией в
корнеобитаемый слой почвы, так как они малоподвижны. Глубина
вспашки под конкретную культуру определяет и глубину заделки .
Для почв с реакцией, близкой к нейтральной, срок внесения фосфорных удобрений не имеет существенного значения. На кислых
почвах из-за перехода водорастворимых удобрений в труднораство183
римое для растений состояние нельзя допускать, чтобы они долго
находились в почве без растений.
В год внесения из органических удобрений используется 25 - 30%
фосфора, из минеральных при основном внесении — лишь 15 - 20 %,
за ротацию севооборота из органических — 40 - 50, из минеральных
— 30 - 40%.
При рядковом внесении фосфорных удобрений под зерновые культуры коэффициент использования фосфора возрастает в 2 раза по
сравнению с основным.
Важным приемом повышения эффективности фосфорных удобрений является допосевное ленточное внесение. Как показали исследования кафедры агрохимии БГСХА, наиболее высокую прибавку дает
ленточное внесение фосфора вместе с азотом, а еще лучше — всех
трех главных элементов питания. При ленточном внесении фосфорных удобрений коэффициенты использования их растениями увеличиваются на 7 - 10% по сравнению с разбросным . При локальном
внесении основного удобрения дозы минеральных удобрений можно
снижать на 30%.
Внесение фосфорных удобрений в запас, на два - три года, является экономичным приемом, но его можно применять лишь на почвах,
где не выражена фиксация фосфора в труднорастворимых для растений формах. Прежде всего в запас эффективно внесение фосфорных
удобрений под многолетние травы, высеваемые под покров, под плодовые и ягодные культуры. Однако этот способ целесообразно использовать только при наличии достаточного количества удобрений.
Подкормки фосфорными удобрениями применяются для многолетних трав, а также при междурядной обработке пропашных культур,
но лишь если они по какой-либо причине не были внесены в основное
удобрение.
Важно правильно выбрать форму удобрений исходя из почвенных
условий и возделываемой культуры. На почвах слабокислых или близких к нейтральным, с низким содержанием подвижного фосфора
предпочтительнее легкорастворимые фосфорные удобрения. На почвах, достаточно обеспеченных подвижным фосфором, а также при
выращивании культур, интенсивно его использующих из труднорастворимых соединений (люпин, горох и др.), формы удобрений не имеют большого значения.
Усвоение фосфора растениями, эффективность фосфорных удобрений и остаточных фосфатов в почве возрастают при достаточной
обеспеченности азотом и другими элементами питания, в том числе
микроэлементами. В свою очередь, оптимальное содержание в почве
фосфора повышает эффективность других видов удобрений.
6.6. Калийные удобрения
184
Наряду с азотом и фосфором в формировании урожая важную роль
играет и калий. Потребление растениями калия в значительной степени обусловлено запасами этого элемента в почве, степенью его подвижности и доступности растениям. Наиболее эффективно применение калийных удобрений на почвах легкого гранулометрического состава и торфяно-болотных.
6.6.1. Роль калия в жизни растений, содержание и формы его
состояния в почве
Физиологическая роль калия для растений заключается в том, что
он обеспечивает течение такого важного процесса, как фотосинтез,
активизирует деятельность многих ферментов, участвует в углеводном и азотном обмене. При недостатке калия тормозится синтез белка, в результате нарушается весь азотный обмен. Недостаток калия
особенно сильно проявляется при питании растений аммонийным азотом.
Калий находится почти во всех органах и тканях растений, но чаще
всего в неодинаковых количествах. Так, в соломе зерновых культур
его гораздо больше, чем в зерне. В ботве картофеля значительно
больше, чем в клубнях. Особенно много калия содержат молодые растения, в которых энергично делятся клетки. Наибольшее накопление
калия в растениях в большинстве случаев совпадает с периодом цветения.
В зерне содержание калия составляет 0,6 - 0,7 %, в соломе — 1,2 1,8, в клубнях картофеля, корнеплодах — 0,3 - 0,6% на сырую массу.
Физиологическая роль калия в жизни растений проявляется прежде всего в поддержании благоприятных (для жизни клетки) физикохимических свойств протоплазмы — ее оводненность, вязкость,
набухаемость, эластичность и других, что имеет большое значение
для нормального обмена веществ.
Способность калия увеличивать гидрофильность (оводненность)
растительных клеток, поддерживать тургор и объясняет его большое
значение в повышении зимостойкости и засухоустойчивости растений.
Хорошее калийное питание предотвращает развитие грибных заболеваний. У зерновых повышается устойчивость к поражению мучнистой росой и ржавчиной, у овощных, картофеля и корнеплодов — к
гнилям, увеличивается срок хранения растениеводческой продукции.
Недостаток калия тормозит развитие растений, приводит к значительному снижению урожая и ухудшению его качества. Явные внешние признаки калийного голодания проявляются у растений при снижении содержания в них калия в 3 - 5 раз по сравнению с нормальным. Один из наиболее специфических признаков — краевой “запал”.
185
При этом края и кончики листьев, прежде всего нижних, буреют, приобретают “обожженный” вид, на пластинках появляются мелкие ржавые пятна.
Большое значение калия связано с содержанием в растениях радиоактивного изотопа калия 40К. На его долю приходится 0,011%, 39К
93,08 и 41К — 6,91%. 40К излучает бета- и гама- лучи. Считают, что
оба вида излучений создают дополнительную внутриклеточную энергию (излучение полезно для растений).
Следует отметить, что радиационный фон земли в немалой степени
обусловлен 40К. Радиоактивный изотоп калия является важным глубинным источником тепла нашей планеты.
Более интенсивное поглощение калия свойственно молодым растениям. Установлено, что яровая пшеница в фазе кущения потребляет
25,4% калия, в фазе выхода в трубку — 42,1 и колошения — 100%. В
корнеплодах калий в наибольшом количестве накапливается в июле августе. Однако поступление его идет до момента уборки.
При недостатке калия в питательной среде происходит отток его
из более старых органов в молодые, где он используется повторно
(реутилизируется).
Для предотвращения избыточного накопления нитратов растения
должны быть обеспечены калием, так как при его недостатке тормозится синтез белков и углеводов и накапливается небелковый азот
(нитраты).
В отличие от азота и фосфора калий не входит в состав органических соединений — содержится почти целиком в минеральной ионной
форме в виде растворимых солей клеточного сока и лишь частично
образует прочные адсорбционные комплексы. Он содержится в цитоплазме и вакуолях, а в ядре отсутствует. Около 20% калия удерживается в клетках в обменно-поглощенном состоянии коллоидами цитоплазмы, до 1% необменно поглощается митохондриями, а примерно
80% находится в клеточном соке и легко извлекается водой. Поэтому
калий вымывается из растений дождями, особенно из старых.
Исследования, проведенные Белорусским НИИ почвоведения и агрохимии, показали, что потребление азота и фосфора ячменем непрерывно возрастает от фазы кущения до полной спелости. В то же время
увеличение потребления калия наблюдается до фазы колошения, когда оно достигает максимума, а к фазе полной спелости снижается в
два раза (табл.6.14). В результате частичного растительного опада,
вымывания дождями вынос калия урожаями различных сельскохозяйственных культур убывает на 20 - 50% по сравнению с периодом их
интенсивного развития. Так, после сильных дождей растения сахарной свеклы теряют до 50% калия. Особенно сильно теряется калий
186
из листьев в ночное время. На свету калий более прочно удерживается
цитоплазмой.
Повышая активность ферментов, участвующих в углеводном обмене, в частности сахарозы и амилазы, калий усиливает отток сахаров
из листьев в другие органы. Этим объясняется положительное действие калийных удобрений на накопление крахмала в клубнях картофеля, сахара — в сахарной свекле и других корнеплодах, плодах и
овощах. Недостаток калия может снизить содержание крахмала в
клубнях на 5 - 6 %. Калий усиливает также синтез высокомолекулярных углеводов (целлюлозы, гемицеллюлозы), а также пектиновых
веществ. Это приводит к утолщению клеточных стенок соломины зерновых, что повышает устойчивость хлебов к полеганию.
Оптимальное калийное питание способствует усиленному образованию лубяных волокон у льна, что способствует большому выходу
волокна.
Имеются данные о положительном влиянии калия на вкусовые качества плодов. Калий способствует образованию богатой энергией
АТФ, которая участвует в процессах фотосинтетического и окислительного фосфорилирования.
Т а б л и ц а 6.14. Влияние уровней питания на потребление питательных
элементов ячменем
Условия питания
Без удобрений
N60Р70К120
Стадии развития
Кущение
Первый узел
Второй узел
Последний лист
Колошение
Полная спелость
Кущение
Первый узел
Второй узел
Последний лист
Колошение
Полная спелость
Урожайность
зерна, ц/га
31,2
56,8
N
Потребление, кг/га
Р2О5
К2О
10
15
21
30
41
47
20
36
77
103
104
109
2
4
8
13
21
28
5
10
24
36
46
52
14
25
37
68
96
42
28
57
145
200
284
139
Калий необходим также животным и человеку. Человек должен
ежедневно получать 2,5 - 5 г калия. Соли калия необходимы для нормальной работы сердца и других органов, способствуют выведению
избыточной жидкости из организма. При заболеваниях сердца назначают препараты содержащие калий. Много калия в изюме, картофеле
(жареном, печеном).
187
Корма считаются оптимальными по содержанию калия при содержании 0,7 - 1% ( в расчете на сухое вещество).
Общие запасы калия в почве весьма велики по сравнению с азотом
и фосфором. Содержание валового калия в почвах составляет от 0,5 до
4 % и определяется их гранулометрическим составом. Чем больше в
почве находится глинистых частиц, тем больше в ней калия. В тяжелых глинистых почвах содержание калия достигает 3 - 4%, суглинистых — 2 - 2,5, на бедных песчаных почвах оно падает до 0,7 - 1,0%.
По степени подвижности и доступности для растений содержащиеся в почве соединения калия подразделяются на следующие формы:
1. Калий почвенного раствора или водорастворимый представлен
различными солями: соляной, угольной, серной, азотной, фосфорной
и других кислот ( хлориды, карбонаты, сульфаты, нитраты, фосфаты
и т.д.);
2. Калий поглощенный или обменный, входящий в состав катионов
почвенного поглощающего комплекса. Легкая доступность обменного калия обусловлена способностью его переходить в почвенный раствор.
Определяется обменный калий в почве по методу Кирсанова в вытяжке 0,2 м НС1 или
по методу Масловой в вытяжке 1 м
СН3СООNН4;
3. Калий необменный или фиксированный, который не экстрагируется из почвы растворами нейтральных солей и слабых кислот. Он
включает в себя природный фиксированный и искусственно фиксированный калий.
Природный фиксированный калий — это калий кристаллической
решетки. Он удерживается в решетке глинистых минералов силами,
обусловливающими соединение отрицательно заряженных алюмосиликатных пакетов в целостную структуру. Искусственно фиксированный калий — это калий, внедрившийся в межпакетные пространства
кристалической решетки, когда она была в растянутом состоянии, при
применении удобрений из солевых растворов. Искуственно фиксированный калий растениями используется лучше, чем природный фиксированный. Определение необменного калия производится по методу Пчелкина в вытяжке 2 м НС1 или методом ВИУА в вытяжке 10%
НС1;
4. Калий, входящий в состав безводных силикатов, находящихся в
составе минералов (алюмосиликатов — полевых шпатов и слюд).
Этот калий находится в труднорастворимом состоянии.
188
Формы калия могут переходить друг в друга. Эти процессы можно
выразить следующим образом:
К
К
К
К
водорастворимый обменный
необменный
входящий в
состав безводных силикатов
Небольшое количество калия также входит в состав плазмы микроорганизмов (даже в хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах его содержание не превышает 25 кг/га и в связи с этим эта форма
калия практического значения в питании растений не имеет).
Наиболее легко усваивается растениями водорастворимый калий,
но поскольку его содержание незначительно (1 - 10, реже 15 - 20 мг/кг
почвы), он не может характеризовать обеспеченность растений калийным питанием.
Разграничение водорастворимой и обменной формы калия весьма
условно, так как в зависимости от влажности, температуры и других
факторов содержание водорастворимого калия может увеличиваться
или уменьшаться за счет обменного.
Ближайшим резервом для перехода калия в почвенный раствор и
для усвоения растениями является калий, содержащийся в почве в
поглощенном состоянии.
В литературе часто встречаются термины “обменный”, “усвояемый”, “подвижный”, однако между этими формами большой разницы
нет, так как количество их зависит от типа почвы и от метода определения. Содержание обменного калия в почве часто называют фактором емкости. Обменный калий составляет примерно 0,5% от валового
в дерново-подзолистых почвах.
Согласно современным представлениям ионы обменного калия
неравнозначны по занимаемым ими позициям (сорбционным) в ППК
почвы. Наименее прочно связаны ионы калия, которые сорбируются и
удерживаются на планарных поверхностях кристаллов, несколько
прочнее - на углах и ребрах. Калий, занимающий эти сорбционные
позиции, относится к категории интенсивно обменного, так как ионы
его относительно быстро переходят в почвенный раствор.
Наиболее прочно связаны ионы обменного калия в межпакетных
гексональных пустотах решетки и клинообразных позициях ее боковых граней. Этот калий называют экстенсивно обменным.
В дерново-подзолистых почвах на долю обменного калия приходится 0,8 - 1,5% от общего. По принятой в Беларуси группировке по
содержанию обменного калия почвы Беларуси в среднем имеют сред189
нюю обеспеченность обменным калием (174 мг/кг почвы). Оптимальными уровнями содержания подвижных форм калия для севооборотов с преобладанием зерновых культур, многолетних трав, льна являются: для дерново-подзолистых суглинистых почв — 200 - 250 мг,
супесчаных — 170 - 230 и песчаных — 100 - 150 мг/кг почвы. При
этом потребление калия из почвенных запасов может достигать за
период вегетации 180 - 200 кг/га. Однако только 50% пахотных угодий республики имеют оптимальный калийный режим, 11% — очень
низкое содержание (менее 80 мг/кг) и около 12% — избыточное.
Для характеристики калийного режима почв кроме содержания подвижного (обменного) калия большое значение имеет такой дополнительный показатель, как степень насыщенности почвенного поглощающего комплекса калием в % от емкости катионного обмена (ЕКО).
Это позволяет контролировать содержание подвижных форм калия в
почве на уровне, необходимом для формирования заданных урожаев, и
избежать потерь калия от вымывания осадками на легких почвах.
По данным И.М. Богдевича (1995), оптимальными уровнями насыщенности гумусового горизонта (ЕКО) являются: для суглинистых
почв — 4,0 - 5,0; супесчаных — 3,5 - 4,0 и песчаных — 3,0 - 3,5 % от
емкости катионного обмена. На супесчаных и песчаных почвах
насыщение гумусового горизонта обменным калием не должно превышать 3,5 - 4% от ЕКО, ибо калий “течет” вниз по профилю.
6.6.2. Ассортимент и приемы рационального применения
калийных удобрений
Сырьем для производства калийных удобрений являются природные калийные соли. Крупнейшие месторождения хлористых калийных
солей на территории стран СНГ — Соликамское и Белорусское (карналлит и сильвинит).
Соликамское месторождение является крупнейшим в мире. Запасы
калия в нем оцениваются в 12 млрд. тонн. Прикарпатское месторождение (Западная Украина) представлено преимущественно сернокислыми солями (шенит, лангбейнит и каинит).
Производимые в СНГ калийные удобрения по химическому составу подразделяются на хлоридные (хлористый калий, калийная соль)
и сульфатные (сульфат калия, калимагнезия и калимаг). В зависмости от содержания калия и технологии производства калийные удобрения подразделяются на концентрированные (хлористый и серно190
кислый калий), смешанные (калийные соли) и размолотые природные соли (сильвинит и каинит). Кроме того, в качестве калийсодержащих удобрений могут использоваться отходы промышленности —
цементная пыль и древесная зола.
Главным калийным удобрением является хлористый калий (КС1),
на долю которого в мировом производстве калийных удобрений приходится 80%, а в Беларуси — 95%. Содержит это удобрение 57 - 60%
К2О. Получают хлористый калий разделением сильвинита на хлориды
калия и натрия гидроциклонным, галургическим, флотоционным
способами.
При гидроциклонном способе получают крупнокристаллический
хлористый калий путем разделения хлоридов калия и натрия по
удельной массе в специальных аппаратах.
Галургический способ получения хлористого калия основан на
различной растворимости этих солей при повышении температуры до
90 - 100 0С. При этом в растворах, насыщенных обеими солями, содержание хлористого калия увеличивается примерно в два раза, а
хлористого натрия уменьшается. При последующем охлаждении раствора до 20 - 25 0С хлористый калий кристаллизуется, а хлористый
натрий остается в растворе. После высушивания образовавшихся
кристаллов получается мелкокристаллический хлористый калий, который при хранении слеживается. Грануляция улучшает физические
свойства удобрений.
Флотоционный способ производства хлористого калия позволяет
получать удобрение с хорошими физическими свойствами. При этом
для отделения КС1 от NаС1 в сильвинит добавляют поверхностноактивные вещества (амины), которые адсорбируются только на поверхности кристаллов КС1. При интенсивной продувке кристаллы
КС1 всплывают, а NаС1 оседают. Флотационный хлористый калий
имеет крупные естественные кристаллы розового цвета. Реагенты,
удержанные поверхностью кристаллов
хлористого калия, резко
уменьшают гигроскопичность и слеживаемость удобрений. Применяется хлористый калий под все культуры и на любых почвах.
Сернокислый калий (сульфат калия К2SO4) — мелкокристаллическая соль белого и серого цвета, хорошо растворимая в воде. Содержит
46 - 50% К2О, влажность 1,2%. Ранее производилось небольшое количество сернокислого калия. В связи с большой стоимостью в последнее время в Беларуси это удобрение практически не использовалось.
191
Удобрение обладает хорошими физическими свойствами и может
применяться на всех почвах и под все культуры, но прежде всего его
целесообразно использовать под культуры, чувствительные к хлору
(картофель, гречиха, лук, огурцы и другие).
Калийная соль (КС1 + КС1 х n NaCl) — кристаллическая соль серого цвета с включением розовых кристаллов. Получают смешиванием
хлористого калия с размолотым сильвинитом или каинитом. При смешивании с сильвинитом получают калийную соль с содержанием 40%
К2О, а каинитом - 30% К2О. В Беларуси налажено производство 40%
калийной соли. Хорошее удобрение для культур, отзывчивых на
натрий и малочувствительных к хлору (сахарная и столовая свекла,
кормовые корнеплоды). Для сельскохозяйственных культур, чувствительных к избытку хлора, калийная соль менее пригодна, чем хлористый калий.
Цементная пыль — отход цементной промышленности, содержит
10 - 12 % калия. Калий в этом удобрении находится в виде солей карбонатов, бикарбонатов, сульфатов и незначительно в виде силикатов.
Применяется в первую очередь под культуры, чувствительные к хлору.
Древесная зола. По своему составу является калийно-фосфатноизвестковым удобрением. Калий в золе содержится преимущественно
в форме углекислого калия К2СО3 (поташа). В удобрении содержится 7
- 15% К2О. Более богата калием зола лиственных пород. Применяется
на кислых почвах в дозах 5 – 6 ц/га. Как бесхлорное является хорошим удобрением для культур, чувствительных к хлору.
Калийные удобрения хорошо растворимы в воде и после внесения
вступают во взаимодействие с почвенно-поглощающим комплексом
Са++
К+
+
ППК ] Н
+ 6КС1
ППК ] К + + НС1+СаС12 + А1С13
+++
Al
К+
К+
К+
К+
Катионы калия, обменно поглощаясь почвой, одновременно вытесняют из слоя компенсирующих ионов ППК эквивалентное количество
других катионов (водорода, кальция, алюминия и др.), что отражается
на реакции почвенного раствора. По своему характеру все калийные
удобрения физиологически кислые: растения значительно интенсивнее
потребляют катионы калия, чем сопутствующий ему анион С1- или
192
SO4-2 . Однако физиологическая кислотность их значительно меньше,
чем аммонийных азотных удобрений, и проявляется только при длительном применении под культуры, потребляющие большое количество калия (корнеплоды, картофель, гречиха, овощи).
Растения хорошо усваивают не только водорастворимый и обменный калий, но частично и необменный ( на тяжелых почвах в большей
степени, чем на легких). Запасы подвижного калия пополняются в
результате выветривания минералов. С другой стороны, обменный
калий в почве может переходить в необменное состояние. Существенным фактором снижения доступности внесенного калийного удобрения сельскохозяйственным культурам следует считать его необменную
фиксацию, которая связана с вхождением ионов калия в межпакетное
пространство кристаллов вместе с раствором при набухании минералов. Количество фиксированного калия может достигать в почвах легкого гранулометрического состава 200, а в тяжелых — 500 кг/га.
На фиксацию калия почвами сильное влияние оказывает реакция
среды (рН): подкисление ослабляет фиксацию, повышает подвижность
калия в почве и доступность его растениям. Систематическое внесение
калийных удобрений в дерново-подзолистые почвы, как показали
многочисленные исследования, обогащает их подвижным калием
лучше, чем черноземные, в которых калий накапливается преимущественно в необменной форме.
Кафедрой агрохимии в течение двух ротаций пятипольного севооборота на трех смоделированных уровнях по величине рН, содержанию
подвижных форм фосфора и калия изучалось влияние удобрений на
продуктивность севооборота и изменение агрохимических свойств в
дерново-подзолистой легкосуглинистой почве (табл. 6.15 ).
Исследования показали, что длительное применение калийных
удобрений способствовало увеличению содержания в почве калия за
счет обменных и необменных форм. Однако в большей мере в почве
накапливался обменный калий.
Таким образом, вносимые калийные
удобрения в дерновоподзолистых почвах сохраняются в основном в доступной для растений форме.
Важное условие эффективного применения калийных удобрений
— хорошее обеспечение растений азотом и фосфором.
Средние прибавки урожая от калийных удобрений в неблагоприятные годы значительно выше. В частности, установлено, что пасмур-
193
ная, прохладная и влажная погода ослабляет усвоение калия из почвенных запасов и делает более актуальным внесение удобрений.
Сбалансированное калийное питание способствует получению
продукции высокого качества, более экономному расходованию влаги,
таких элементов, как азот и фосфор на формирование единицы товарного урожая.
Потребление калия зависит от биологических особенностей сельскохозяйственных культур. Особенно много потребляют калия свекла,
капуста, гречиха, озимый рапс и другие культуры, меньше зерновые
— ячмень, овес, пшеница. При средней урожайности зерновые культуры потребляют 60 - 90 кг К2О, а картофель, овощные, сахарная
свекла — до 180 - 400 кг.
Прибавка урожая зерновых культур, ярового и озимого рапса от
калийных удобрений составляет 2 - 3 ц/га. Окупаемость 1 кг К2О при
применении под зерновые культуры — 3 - 5 кг зерна. В последние годы каждый рубль, затраченный на применение калийных удобрений,
окупается 1,18 рубля.
Для зерновых культур дозы калия составляют 60 - 120 кг, а для
культур с повышенной потребностью в калии ( свекла, картофель,
рапс, плодовые , овощные) они увеличиваются до 90 - 180 кг. Действие калийных удобрений усиливается на известкованных почвах.
Т а б л и ц а 6.15. Влияние удобрений и уровней плодородия почвы на
формы калия в почве, мг/кг
Внесено в среднем на 1 га
по севообороту
рН в КС1
К2О в 0,005
НСl СаС12
Обменный
калий в 0,2
НС1
Необменный
калий в 10%
НС1
60
66
84
120
145
145
380
395
400
72
133
141
170
220
225
430
440
460
Фон I
1. Контроль
2. N54Р57К72
3. N75Р86К102
5,0
4,9
4,8
1. Контроль
2. N54Р57К72
3. N75Р86К102
5,7
5,6
5,6
Фон II
Фон III
1. Контроль
6,3
118
2. N54Р57К72
6,2
144
3. N75Р86К102
6,2
173
П р и м е ч а н и е. Фон I - низкий уровень плодородия
фон III - высокий.
194
215
255
265
почвы, фон II
430
445
450
- средний,
Поэтому дозы калийных удобрений на известкованных почвах
должны быть на 15 - 20% больше, особенно при выращивании льна,
картофеля, люпина, трав, кукурузы.
В связи с резким повышением цен на минеральные удобрения и
экологическими ограничениями на их применение в последнее время
прослеживается тенденция к снижению доз удобрений, в том числе
калийных.
Наиболее рациональная схема применения калийных удобрений
должна предусматривать внесение основных доз калия на 120 - 140%
возмещающих вынос с урожаями на слабообеспеченных по содержанию подвижного калия почвах ( менее 140 мг/кг). На почвах с высоким содержанием калия (более 300 мг/кг) калийные удобрения можно
временно не применять. При содержании калия 141 - 300 мг/кг почвы
должно предусматриваться внесение доз калийных удобрений, позволяющих компенсировать вынос калия с урожаями сельскохозяйственных культур.
Вносить калийные удобрения в первую очередь следует под культуры интенсивного усвоения калия: картофель, сахарную свеклу, кормовые корнеплоды, многолетние травы. Это способствует повышению продуктивности севооборотов и эффективности использования
калия растениями.
Действие форм калийных удобрений зависит от биологических
особенностей отдельных культур, доз и почвенных условий. Разные
формы в равной степени повышают урожайность зерновых культур,
трав, ранних и среднеспелых сортов картофеля. В улучшении качества
урожая (повышение крахмалистости картофеля и кормовой ценности
бобовых трав, улучшение качества льно – волокна), а также в увеличении урожая культур, чувствительных к хлору (гречиха, просо и др.)
бесхлорные формы имеют преимущество перед хлористыми. Для сахарной свеклы и кормовых корнеплодов наиболее приемлема 40% калийная соль.
В последнее время разработаны медленнодействующие калийные
удобрения. В опытах Белорусского НИИ почвоведения и агрохимии
применение медленнодействующего хлористого калия повышало урожайность зерновых культур и картофеля на 5 - 20%. Особенно эффективны медленнодействующие калийные удобрения на легких почвах.
Калийные удобрения вносятся в основное, припосевное удобрение
и подкормки. Основное удобрение может быть внесено вразброс, ло195
кально, а на почвах связного гранулометрического состава в запас на
2 - 3 года.
Как показали исследования, проведенные в Белорусской ГСХА,
под зерновые и другие сельскохозяйственные культуры наиболее эффективным было локальное внесение удобрений. Эффективно вносить
на связных почвах в запас калийные удобрения совместно с фосфорными под многолетние травы. Однако вносить в запас можно удобрения только при наличии их в хозяйстве в достаточном количестве.
Калийные удобрения оказывают большое влияние на качество картофеля. Высокие концентрации лимонной кислоты и витамина С при
повышении содержания в клубнях калия снижают вероятность заболевания их мякоти черной пятнистостью, изменения окраски сырой мякоти и потемнения ее при варке. Лучшее созревание клубней повышает прочность их кожуры, снижает чувствительность к повреждениям при механической уборке и улучшает лежкость. При этом снижается концентрация восстановленных сахаров, что уменьшает опасность того, что при производстве чипсов и картофеля фри появятся
продукты слишком темного цвета, с плохим вкусом.
При повышенных дозах калия может наблюдаться неблагоприятное
соотношение в травах между калием и суммой кальция и магния.
К
При отношений
более 2,2 возникает опасность заболеваСа  Mg
ния крупного рогатого скота гипомагниевой титанией, сопровождающейся судорожными приступами. Поэтому подкормки многолетних
трав на пашне, а также на пастбищах рекомендуется проводить дробно
из расчета не более 50 - 60 кг К2О.
Более опасными являются примеси хлора в калийных удобрениях.
Хлор может загрязнять грунтовые воды. Повышенное содержание
хлора отрицательно сказывается на многих показателях качества урожая. В частности, происходит снижение крахмала в клубнях картофеля вследствие активизации фермента амилазы.
Под влиянием хлора снижается содержание углеводов в плодовых
и ягодных культурах. Содержание хлора в сухом веществе более 0,1%
считается повышенным, а продукция оценивается как второсортная.
При ежегодном применении калийных удобрений на связных почвах их лучше вносить осенью ( при этом ограничивается отрицательное действие хлора вследствие его частичного вымывания из почвы),
а на легких почвах — под предпосевную обработку весной или частично в подкормку.
196
Исследованиями Белорусского НИИ почвоведения и агрохимии
установлено, что из 1 га дерново-подзолистых почв разного гранулометрического состава может вымываться от 8 до 15 кг калия, торфяноболотных — до 10 кг. От эрозии, в зависимости от степени эродированности почв, теряется от 5 до 25 кг/га калия. По данным, полученным в ВИУА, вымывание калия бывает наибольшим, когда вносят в
почву хлориды или нитраты, меньшим было вымывание сульфата калия и наименьшим фосфата калия.
Поступление калия в почву с органическими удобрениями, с атмосферными осадками и семенами не может компенсировать вынос калия с урожаями сельскохозяйственных культур, а также в результате
вымывания из почвы и потерь от эрозии. Поэтому для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур, повышения плодородия почв важную роль играет применение минеральных калийных
удобрений. Наиболее эффективны последние на почвах легкого гранулометрического состава (супесчаных и песчаных), а также торфяноболотных, содержащих мало калия.
6.7. Микроудобрения
6.7.1 Значение микроэлементов
Растения не могут нормально развиваться без микроэлементов.
Микроэлементы входят в состав важнейших физиологически активных
веществ и участвуют в процессах синтеза белков, углеводов, витаминов, жиров. Под влиянием микроэлементов улучшается процесс фотосинтеза, транспорта ассимилятов, происходит процесс фиксации атмосферного азота и восстановления нитратов в растениях. Они положительно влияют на развитие семян и их посевные качества. Под влиянием микроэлементов растения становятся более устойчивыми к неблагоприятным условиям атмосферной почвенной засухи, пониженным и
повышенным температурам, поражению вредителями и болезнями. В
результате применения микроэлементов в некоторых случаях удается
сократить сроки созревания сельскохозяйственных культур.
Оптимизация питания растений, повышение эффективности внесения удобрений в огромной степени связаны с обеспечением оптимального соотношения в почве макро- и микроэлементов. Причем это важно не только для роста урожая, но и повышения качества продукции
растениеводства и животноводства. Следует учитывать также и то, что
197
новые высокопродуктивные сорта имеют интенсивный обмен веществ,
который требует достаточной обеспеченности всеми элементами питания, включая и микроэлементы.
Интенсификация земледелия усиливает потребность в микроэлементах. Это связано с ростом урожайности сельскохозяйственных
культур и увеличением выноса ими микроэлементов. Потребность в
микроудобрениях растет и в связи с ростом применения концентрированных минеральных удобрений, лучше очищенных, в которых микроэлементы содержатся в незначительных количествах. Это не обеспечивает восполнение расхода микроэлементов.
Особенно сильно потребность в микроудобрениях возрастает при
внесении повышенных доз азота, фосфора и калия. Это связано с тем,
что при внесении высоких доз фосфора уменьшается доступность растениям цинка, калия, бора, азотных — меди, молибдена. Известкование затрудняет доступность многих микроэлементов.
На почвах с низким содержанием микроэлементов внесение микроудобрений может повысить урожай на 10 - 15% и более. При применении микроудобрений существенно улучшается и качество продукции,
так как они положительно влияют на накопление белков и углеводов.
Микроэлементный состав сельскохозяйственной продукции — важный
показатель ее биологической ценности. Отклонения содержания микроэлементов от оптимального в сторону уменьшения или увеличения
имеют прямое отношение к проблеме здоровья человека и животных.
Несбалансированность элементного состава кормов и пищевых
продуктов по микроэлементам приводит к нарушению минерального
обмена, что является причиной и стартовым механизмом возникновения многих заболеваний, в том числе сердечно-сосудистых, онкологических и других. Например, первичный дефицит меди, а также неблагоприятное соотношение этого элемента с цинком приводят к биохимическим сдвигам, которые можно рассматривать в качестве факторов
риска ишемической болезни сердца. Имеющиеся данные указывают на
то, что необходимо обратить внимание на нормирование питания человека по цинку, меди и селену. Систематическое потребление этих
микроэлементов с пищей и лекарственными препаратами в будущем
станет одним из путей профилактики ишемической болезни и атеросклероза.
Имеются сведения о положительном влиянии кобальтовых добавок
на сопротивляемость раковой агрессии.
198
Таким образом, содержание микроэлементов в растениеводческой
продукции имеет большое значение для здоровья человека и сельскохозяйственных животных, и задача агрохимиков с помощью микроудобрений получать продукцию с оптимальным содержанием микроэлементов.
Многочисленные эксперименты показали, что с помощью условий
почвенного питания микроэлементный состав сельскохозяйственных
культур может быть подвергнут существенной коррекции, хотя пределы содержания микроэлементов отличаются друг от друга. Так, содержание меди, цинка, марганца в семенах зерновых и зернобобовых
культур можно с помощью микроудобрений увеличить примерно в
два раза. Гораздо более высокое повышение концентрации молибдена
отмечено при внесении молибденовокислого аммония.
Очень часто в растениеводческой продукции недостает селена, который необходим для человека. Опыты с овощными культурами показали, что можно достичь обогащения овощной продукции этим элементом без снижения продуктивности.
Необходимость в некоторых случаях снижения содержания микроэлементов в растениеводческой продукции может быть достигнута
путем известкования почвы. Таким образом, агрохимическими приемами можно регулировать содержание микроэлементов, доводя их до
оптимального (а в определенных случаях до заданного уровня) в пищевых продуктах на основе диетологических и медицинских рекомендаций.
К сожалению, химическая промышленность не удовлетворяет потребность сельского хозяйства в микроудобрениях, поэтому применение их крайне ограничено. Отсюда стоит вопрос их рационального
использования. Рациональное использование микроудобрений, как и
макроудобрений, в хозяйствах должно быть обеспечено только на основе крупномасштабных карт содержания микроэлементов в почвах
хозяйств.
Применение микроудобрений является важным элементом высокой
культуры земледелия. Поэтому вносить их в первую очередь следует
при возделывании сельскохозяйственных культур по интенсивным
технологиям с высоким уровнем планируемых урожаев, а также на
почвах с низким содержанием микроэлементов.
Основными источниками поступления микроэлементов в почву являются материнские почвообразующие породы. Чем больше микроэлементов в материнской породе, тем, как правило, больше их в поч199
ве. В почвообразующих породах Беларуси с увеличением содержания
частиц физической глины растет количество микроэлементов. Так, в
моренных лессовидных суглинках содержание кобальта, хрома, стронция в 2 - 2,5 раза, а никеля, ванадия, титана, бария, бора, марганца в 3 4 раза больше, чем в песках. Самые высокие концентрации всех исследуемых микроэлементов, за исключением бора, характерны для
озерно-ледниковых глин. Торфяно-болотные почвы бедны микроэлементами.
Содержание микроэлементов увеличивается с накоплением в почве
органического вещества. Внесение навоза, компостов и других органических удобрений обогащает почву не только макро-, но и микроэлементами.
В настоящее время для республики наиболее важными микроэлементами являются медь, бор, цинк и молибден.
6.7. 2. Борные удобрения
Бор играет важную роль в жизни растений. Он улучшает углеводный обмен, влияет на белковый и нуклеиновый обмен. При его недостатке нарушается синтез, превращение и передвижение углеводов,
формирование репродуктивных органов. Бор активизирует ряд ферментов и способствует прорастанию пыльцы, увеличению количества
цветков и плодов. При недостатке бора нарушается процесс созревания семян. Считается, что основная физиологическая роль бора заключается в участии в обмене ауксионов и фенольных соединений.
Регулирование количества ауксионов и фенолов, по-видимому, является основной физиологической функцией бора.
Бор необходим растениям в течение всей жизни. Он не может реутилизироваться в растениях, поэтому при его недостатке особенно
страдают молодые растущие органы. Происходят заболевание и отмирание точек роста.
При недостатке бора лен поражается бактериозом (кальциевым
хлорозом), что резко снижает урожай и качество волокна. У сахарной
и кормовой свеклы дефицит бора вызывает поражение гнилью сердечка и появление дуплистости корнеплодов.
Недостаток бора вызывает поражение паршой картофеля, у бобовых культур нарушается развитие клубеньков на корнях и снижается
симбиотическая фиксация азота, замедляется рост и формирование
репродуктивных органов, у плодовых культур появляется суховер200
шинность, развиваются наружная пятнистость и опробкование тканей
плодов.
Особенно большую роль играет бор на известкованных дерновоподзолистых почвах, так как известкование уменьшает доступность
бора, закрепляет его в почве и задерживает поступление в растения.
Усиливают потребность в боре и повышенные дозы калийных удобрений.
Более отзывчивы на бор сахарная свекла, кормовые корнеплоды,
лен, клевер, люцерна, гречиха, горох, подсолнечник, кукуруза, овощные и плодово-ягодные культуры, менее — все зерновые культуры.
Избыток бора вызывает у растений токсикоз, при этом бор прежде
всего накапливается в листьях. Избыток бора вызывает своеобразный
ожог нижних листьев, появляется краевой некроз, листья желтеют,
отмирают и опадают. Зерновые культуры от избытка бора могут страдать уже при содержании подвижного бора 0,7 - 8,8 мг на 1 кг почвы,
а люцерна и свекла могут переносить концентрацию в почве свыше 25
мг на 1 кг почвы. Содержание бора в подвижной форме свыше 30 мг
на 1 кг почвы является причиной тяжелых заболеваний не только растений, но и животных.
Валовое содержание бора в дерново-подзолистых почвах составляет в среднем 7,8 - 27,0 мг/кг почвы, подвижных форм — 0,17 - 0,31
мг/кг, увеличиваясь при переходе от песчаных к суглинистым и глинистым почвам. В торфяно-болотных в среднем 16,5 и подвижного —
1,85 мг/кг почвы.
Окультуренные почвы богаче бором, как валовым, так и подвижным. Было установлено, что в дерново-подзолистых почвах очень
небольшой процент (менее 2) общего бора переходит в водную вытяжку, что характеризует очень низкую подвижность бора в этих почвах. Низкую подвижность бора в почвах (особенно легких) можно
объяснить тем, что борная кислота слабо фиксируется почвой и может
вымываться осадками, а также наличием труднорастворимых борных
соединений, к которым относятся и борсодержащие минералы (турмалин и другие). В Беларуси 4% пахотных почв имеет низкую обеспеченность подвижным бором. В среднем по республике содержание на
пашне подвижного бора составляет 0,68 мг/кг почвы, т.е. имеет среднюю обеспеченность.
Значительная часть бора в почвах связана с органическим веществом. Борорганические соединения в дерново-подзолистых, торфяно-
201
болотных и других почвах играют очень важную роль в определении
борного режима почвы.
Согласно расчетам Белорусского НИИ почвоведения и агрохимии,
ежегодная потребность республики в боре составляет 48 т. Основными
производителями борного сырья являются США, Турция и Аргентина.
На США приходится около 90% общих запасов борного сырья (1
млрд. тонн В2 О3). В СНГ наиболее крупными месторождениями являются Индерское (Казахстан) и Дальневосточное (Россия).
Т а б л и ц а 6.16. Градация по содержанию подвижных форм микроэлементов, мг/кг почвы
Группа по
обеспеченности
I (низкая)
II (средняя)
III (высокая)
IV (избыточная)
Группа по
обеспеченности
I (низкая)
II (средняя)
III (высокая)
IV (избыточная)
Бор
Менее 0,3
0,31-0,70
0,71-1,00
Более 1,0
Бор
Менее 1,0
1,1-2,0
2,1-3,0
3,1-5,0
Минеральные почвы
Медь
Цинк
Менее 1,5
Менее 3
1,6-3,0
3,1-5,0
3,1-5,0
5,1-10,0
5,1-7,0
10,1-16,0
Торфяно-болотные почвы
Медь
Цинк
Менее 5,0
Менее 10,0
5,1-9,0
10,1-15,0
9,1-12,0
15,1-30,0
12,1-18,0
30,1-50,0
Молибден
Менее 0,1
0,1-0,2
0,21-0,4
Более 0,4
Молибден
Менее 0,5
0,6-0,9
Более 0,9
—
В условиях недостатка борных удобрений в первую очередь они
должны использоваться под лен, сахарную свеклу, семенники многолетних бобовых трав и рапс на почвах I и II группы по содержанию
подвижного бора.
Группировка почв по содержанию подвижных форм микроэлементов приведена в табл. 6.16. На почвах III группы обеспеченности
применение борных удобрений исключается. В качестве борных
удобрений применяется борная кислота и комплексные борсодержащие удобрения.
Борная кислота (Н3ВО3) — мелкокристаллический порошок белого цвета. Содержит 17,3 % бора, хорошо растворима в воде. Ее применяют для предпосевной обработки семян и некорневых подкормок
(табл.6.17, 6.18).
Разработана технология получения микроудобрений путем включения их в однокомпонентные или сложные удобрения. К таким удобрениям относятся: простой суперфосфат, обогащенный бором (0,2%
бора), двойной суперфосфат с бором (0,4% бора), аммофос с бором
(0,8% бора), нитроаммофоска с бором (0,17% бора). Дозы бора в основное внесение приведены в табл. 6.18. При внесении в рядки (лен,
202
свекла и др.) доза внесения борсодержащего удобрения определяется
по фосфору.
Т а б л и ц а 6.17. Нормы расхода микроудобрений для обработки семян, г
на 1 ц семян
Культуры
Сульфат
меди
50-60
150-200
-
Борная
кислота
20-40
20-30
150-200
30-50
20-30
Сульфат
цинка
80-100
200-250
40-60
-
Зерновые
Зернобобовые
Сахарная и кормовая свекла
Картофель* (на 1 т)
Многолетние злаковые травы
Семенники многолетних злаковых
трав**
Кукуруза
20-40
80-100
Лен
100-200
100-150
150-200
* — обрабатывается без NаКМЦ, расход воды увеличивается в 2 раза .
** — обрабатывается сухим способом.
Молибдат
аммония
15-20
15-20
-
Т а б л и ц а 6.18. Технологическая схема применения микроудобрений под
сельскохозяйственные культуры
Культуры
Микро- Основное
Некорневая подкормка
элемент внесение, г/га д.в. время применения
кг/га
Озимые и яровые зерновые
Медь
0,5-1
20-30
Кущение, выход
в трубку
Зернобобовые
Бор
0,5
20 - 25
Бутонизация
Молибден
30
Бутонизация
Сахарная свекла,
Бор
0,5-0,8
25-35
3 - 4 настоящих
кормовые корнеплоды
листа
Лен
Бор
0,5-1,0
50-90
Фаза
Цинк
1,5
110-180
елочки
Картофель
Бор
0,4-0,8
35-40
Высота куста
Медь
2,0
20-25
25 см
Крестоцветные (рапс и др.)
Бор
0,5
40-50
Бутонизация
Кукуруза
Цинк
1,0-2,0
15-20
3 - 4 листа
Многолетние злаковые травы
Медь
0,8-1,5
25-35
Начало вегетации
Цинк
0,7-1,2
55-65
или после 1 укоса
Многолетние бобовые травы
Медь
3,0
25-35
Начало вегетации
Цинк
1,0-3,0
55-65
или после 1 укоса
Семенники
многолетних Молиббобовых трав
ден
80-90
Бутонизация
Бор
45-50
203
Из-за меньших затрат из борсодержащих удобрений в основном
используют борную кислоту, она применяется для обработки семян и
некорневых подкормок (табл.6.17, 6.18).
6.7.3. Медные удобрения
Физиологическая роль меди в растениях в значительной мере
определяется вхождением ее в состав медьсодержащих белков и ферментов (цитохромоксидазы, полифенолоксидазы и др.). Она играет
важную роль в окислительных процессах, дыхательных, в образовании хлорофилла, углеводном и белковом обмене, активизирует фотосинтез.
Под влиянием меди (так же, как и бора) ускоряется созревание
урожая, интенсифицируются защитные свойства растений, снижается
вероятность заболевания мучнистой росой, фитофторозом, паршой,
пятнистостью листьев, черной ножкой.
Хороший уровень обеспечения медью повышает устойчивость растений к различным видам головни, полеганию, способствует увеличению засухо, -морозо- и жароустойчивости растений.
Валовое содержание меди в автоморфных дерново-подзолистых
почвах Беларуси составляет в среднем 4,7 - 10,5 мг/кг, увеличиваясь
при переходе от почв легкого гранулометрического состава к тяжелым. Бедны медью торфяно-болотные почвы. Медь сравнительно мало
распространена в природе. Она находится преимущественно в соединениях с серой, железом, кислородом. Медь входит в состав более
двухсот минералов (медный колчедан, медный блеск, малахит, лазурит
и др.). Слабо обеспечены подвижными формами меди 35,4% пахотных
почв Беларуси. Средневзвешенное содержание подвижной меди в почвах Беларуси составляет 2,09 мг/кг почвы, т.е. они являются среднеобеспеченными.
Медь находится в почвенном растворе в поглощенном органическими и минеральными коллоидами состоянии (в обменной и необменной формах), в виде труднорастворимых солей и гидратов оксидов
меди, металлорганических комплексов и как составная часть некоторых минералов. В торфяно-болотных почвах медь содержится в малодоступных для растений металлорганических соединениях, и здесь
медные удобрения проявляют особо высокое действие.
Под влиянием известкования снижается подвижность меди, поэтому на нейтральных и слабощелочных почвах растения испытывают
204
недостаток меди. Возрастает потребность в меди и в условиях применения повышенных доз азотных удобрений.
Дерново-подзолистые почвы Беларуси по содержанию подвижной
меди (в I М НСI вытяжке) подразделяются на 4 группы (табл.6.16).
Содержание меди в растениях определяется рядом факторов, важнейшими из которых являются биологические особенности самого
растения и содержание подвижной меди в почве. В растениях ее содержится от 3 до 15 мг на 1 кг сухого вещества.
Медь оказывает влияние на образование в почвах нитратов. С урожаями различных культур меди выносится 7 - 327 г с 1 га.
Особенно чувствительны к недостатку меди овес, ячмень и пшеница.
При недостатке меди в кормах животные сильно худеют, шерсть у
них, как и при сухотке, становится всклокоченной, рост молодняка
замедляется. Животные теряют аппетит и усиленно лижут всевозможные несъедобные предметы. В связи с этим медная болезнь получила
название лизухи.
Медные удобрения наиболее эффективны на торфяно-болотных
почвах, и на дерново-подзолистых легкого гранулометрического состава и заболоченных. Наиболее отзывчивыми культурами на медь
являются ячмень, овес, пшеница, травы, лен, корнеплоды, луговой
клевер, сахарная и кормовая свекла, овощные и плодово-ягодные культуры. В качестве медных удобрений наиболее широко используется
сульфат
меди.
Сульфат меди (медный купорос) CuSO4 х 5H2O. Содержит 23,4 —
24,9% Cu. Это кристаллический порошок серо-голубого цвета, хорошо
растворимый в воде. Медный купорос широко применяется для обработки семян (табл.6.17) и некорневых подкормок (табл.6.18) сельскохозяйственных культур. Эффективность некорневых подкормок зерновых культур медью особенно возрастает в засушливые годы.
Гродненским объединением “Азот” отработана технология получения КАС с медью (0,5 и 0,05% Cu), которые можно использовать для
основного внесения и подкормки. Для некорневых подкормок, по расчетам НИГПИПА, потребность Беларуси в медных удобрениях составляет 82 т д.в. В России отработана технология получения хлористого калия и аммофоса с содержанием 0,7% и 0,9 % меди соответственно.
205
6.7.4. Цинковые удобрения
Цинк входит в состав 30 ферментов (карбоангидразы, многих дегидрогеназ, щелочной фосфатазы и др.) и принимает участие в белковом, фосфорном обмене, синтезе аскорбиновой кислоты, тиамина и
ростовых веществ, повышает водоудерживающую силу растений.
Цинковое голодание приводит к нарушению углеводного обмена,
задерживает образование сахарозы, крахмала и хлорофилла. Содержание цинка в растениях колеблется от 15 до 22 мг на 1 кг сухого вещества, с урожаем его выносится 0,075 - 2,2 кг/га.
Наиболее чувствительны к недостатку цинка кукуруза, лен, плодовые и бобовые культуры. У яблони, вишни, абрикоса при недостатке
цинка наблюдается мелколистность и розеточность.
Валовое содержание цинка в автоморфных дерново-подзолистых
почвах Беларуси составляет в среднем 16,0 - 46,6 мг/кг.
Цинк широко распространен в природе и входит в состав 64 минералов, из которых наибольшее практическое значение имеют сфалерит, цинкит, смитсонит.
Меньше всего цинка содержится в нейтральных дерновоподзолистых почвах, кислые дерново-подзолистые почвы обычно отличаются повышенным содержанием подвижного цинка.
Содержание подвижного цинка в почвах снижается под влиянием
известкования и внесения повышенных доз фосфорных удобрений.
Снижение подвижности цинка при внесении фосфорных удобрений
связано с образованием в почве труднорастворимых фосфатов цинка.
Низкое содержание подвижного цинка отмечается и в почвах, богатых
фосфором.
Дерново-подзолистые почвы Беларуси по содержанию подвижного
цинка (в I М НСI вытяжке) подразделяются на 4 группы (табл.6.16).
В Беларуси 55% пахотных земель слабообеспечены подвижным
цинком. Средневзвешенное содержание подвижного цинка в пахотных почвах республики составляет 3,98 мг/кг, т.е. являются средним.
Общая ежегодная потребность в цинке для некорневых подкормок, по
расчетам НИГПИПА, составляет 10,6 т. д.в.
Недостаток цинка у животных наблюдается при содержании его в
корме менее 25 - 30 мг/кг. При этом у молодых животных наблюдается
замедление роста, развитие кожных болезней и выпадение шерсти, а у
взрослых — истощение, общее ослабление организма и возникает
бесплодие.
206
Наиболее распространенным цинковым удобрением является сернокислый цинк Zn SO4 х 7 Н2О, содержащий 21 - 23 % цинка. Дозы
сульфата цинка для обработки семян и некорневой подкормки приведены в табл.6.17, 6.18. На Гомельском химическом заводе отработана
технология получения аммофоса и аммофосфата с содержанием 0,8%
В и 1,5% Zn, которые можно использовать для основного внесения под
сахарную свеклу, кормовые корнеплоды, картофель, кукурузу, лен.
Дозы цинка для основного внесения и обработки семян приведены в
табл. 6.17 и 6.18. Однако в связи с дороговизной и недостатком микроудобрений в первую очередь следует предусмотреть некорневые подкормки сернокислым цинком посевов кукурузы и льна (табл. 6.18).
6.7.5. Молибденовые удобрения
Молибден входит в состав фермента нитратредуктазы, участвует в
восстановлении нитратов в растениях. Он входит также в фермент
нитрогеназу, участвующую в фиксации атмосферного азота микроорганизмами как свободноживущими (азотобактер и др.), так и клубеньковыми бактериями, живущими на корнях бобовых культур. При недостатке молибдена тормозится процесс восстановления нитратов в
растениях, замедляется биосинтез аминокислот, амидов, белков и в
растениях в повышенных количествах накапливаются нитраты. Это
приводит не только к снижению урожая, но ухудшению его качества.
Валовое содержание молибдена в автоморфных дерновоподзолистых почвах Беларуси составляет 0,17 - 0,7 мг/кг почвы, увеличиваясь при переходе от песчаных почв к супесчаным и суглинистым.
Молибден находится в почве в виде водорастворимых или связанных соединений. Его подвижность зависит от степени разрушения
первичных и вторичных минералов. Часть молибдена удерживается в
обменной форме почвенными коллоидами. Некоторое количество молибдена закреплено и в органических соединениях, минерализация
которых способствует переходу его в подвижные формы.
Растениям доступна лишь незначительная часть общего количества молибдена, поэтому важно учитывать содержание его подвижных
форм, доступных для растений. По степени обеспеченности доступными формами молибдена дерново-подзолистые почвы делятся на четыре группы (табл.6.16). В кислых почвах молибден образует труднодоступные для растений соединения с железом, алюминием и марган207
цем. Известкование кислых почв способствует мобилизации почвенного молибдена, а значит, и потребность в нем резко уменьшается.
Причем, как показали исследования, при известковании поступление
молибдена в значительно большей мере увеличивается в бобовые, чем
в злаковые растения. Подвижность молибдена увеличивается и при
внесении фосфора. В растениях молибдена содержится очень мало —
0,1 -0,93 мг на 1 кг сухого вещества. Сельскохозяйственные культуры
с 1 га выносят от 1 до 22,8 г молибдена. Больше его потребляют растения семейства бобовых. Вынос молибдена увеличивается при внесении
молибдена и повышенных доз фосфора.
Потребность пахотных земель Беларуси для некорневых подкормок молибденом, по данным НИГПИПА, составляет 5,4 т д.в.
Наиболее распространенным молибденовым удобрением является
молибдат аммония (NH4)6Мо7О244Н2О, содержащий 50 - 52% Мо.
Дозы этого удобрения для обработки семян бобовых трав, а также для
некорневой подкормки зернобобовых, сахарной и кормовой свеклы
приведены в табл.6.17, 6.18. Гомельским химическим заводом отработана технология получения аммофоса и аммофосфата с содержанием
0,8% В и 1,4% Мо, которые могут использоваться под зернобобовые,
овощи, семенники бобовых трав для основного и припосевного удобрения. Дозы этих удобрений устанавливаются по фосфору.
6.7.6. Эффективные способы применения микроудобрений
Достичь оптимальных концентраций доступных для растений форм
микроэлементов в почве трудно в связи с вымыванием их или закреплением в почвах. Создание заданных оптимальных уровней содержания микроэлементов в почвах проводят только в тех случаях, когда
почвы генетически бедны тем или иным микроэлементом. Однако при
этом следует соблюдать осторожность, так как избыточное содержание микроэлементов оказывает отрицательное действие на урожай и
качество сельскохозяйственных культур.
Внесение микроэлементов в почву в виде удобрений предусматривается только на почвах с низкой обеспеченностью этими элементами
питания (I группа), на среднеобеспеченных почвах (II группа) применять их рекомендуется путем обработки семян и некорневых подкормок, на высокообеспеченных (III группа) или при избыточном содержании (IV группа) внесение микроэлементов должно быть исключено.
208
Решение проблемы использования микроудобрений путем внесения в почву осуществляется созданием промышленных форм минеральных удобрений с добавками микроэлементов. Это позволяет при
небольших нормах применения более равномерно распределить их по
удобряемой площади и сократить расход на их внесение.
Результаты опытов, проведенные научно-исследовательскими институтами Российской Федерации (ВИУА, НИУИФ), показали, что по
оценке агрохимической эффективности способы внесения микроэлементов располагаются следующим образом: 1 - совместное внесение с
макроудобрениями, 2 - предпосевная обработка семян, 3 - некорневая
подкормка. Однако в связи с дефицитом микроудобрений, дороговизной, опасностью передозировок и загрязнением окружающей среды
(так как многие микроэлементы являются тяжелыми металлами), основными способами применения микроудобрений должны стать внесение их в инкрустирующие составы при предпосевной подготовке
семян или некорневые подкормки.
Обработка семян микроэлементами является составным звеном
комплексной предпосевной обработки семенного материала. Для этих
целей использует сульфат цинка, борную кислоту, молибдат аммония.
Дозы применения микроудобрений приведены в табл.6.17 Это мероприятие проводят одновременно с протравливанием. Для обеспечения
санитарных условий при проведении этих работ, а также для повышения эффективности используемых средств семена обрабатывают с
применением пленкообразователей. В Беларуси для этих целей широко
используются 2% раствор натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы
(полимер NaКМЦ). Расход его составляет при заблаговременном протравливании, за 2 и более месяца до сева крупносемянных бобовых
культур (люпин, горох, вика, пелюшка и др.) при влажности семян не
более 12%, 10 л на 1 т семян, при предпосевной обработке (если влажность зерна выше 12%) — 15 л. Для обработки мелкосемянных бобовых культур (клевер, люцерна и др.) расход 1% раствора NаКМЦ составляет 2 л на 1 ц семян. Борную кислоту и сульфат цинка растворяют
при температуре 50 - 60 0С. Затем в раствор микроэлементов медленно
вливают раствор полимера. Это смешивание должно производиться
при постоянном перемешивании и при температуре растворов 20 - 25
0
С. При более высокой температуре смешивание не рекомендуется, так
как полимер выпадает в нерастворимый осадок.
Семенной материал обрабатывают на машинах ПС-10, ПСШ-5,
“Мобитокс” с приставкой.
209
В России прилипатель NаКМЦ рекомендуется заменить на МиБАС.
МиБАС — водный концентрат микроэлементсодержащих производных природного полимера — лигнина. Его отличительной особенностью является то, что он наносится на поверхность семян растений в
виде тонкой и эластичной микроэлементсодержащей пленки ( полимерной) с регулируемой скоростью растворения в воде.
Выпускается МиБАС с содержанием меди, цинка, молибдена и
других микроэлементов. Композиции МиБАС хорошо совмещаются с
различными средствами защиты растений. После нанесения на поверхность семян добавленные средства защиты растений встраиваются
в структуру микроэлементсодержащей полимерной пленки, поэтому
практически исключается осыпаемость пестицидов с поверхности
семян. Осыпаемость пестицидов при использовании МиБАС по сравнению с NаКМЦ в 4 - 11 раз ниже. Использование при инкрустации
семян МиБАС по сравнению с NаКМЦ существенно повышает эффективность применения под сельскохозяйственные культуры микроэлементов и пестицидов.
Некорневые подкормки растений микроэлементами проводят на
посевах, размещенных по почвах I и II группы обеспеченности. Для
внекорневых подкормок используют сульфат меди, сульфат цинка,
борную кислоту, молибдат аммония. Указанные в табл. 6.17 дозы
микроудобрений растворяют в небольшом количестве теплой воды (t =
20 - 25 оС) и затем смешивают с гектарной нормой воды при самостоятельном приеме внесения микроэлементов, с раствором азотных удобрений или ядохимикатов — при совмещении операций.
Опрыскивают растения в безветренную погоду, в утренние или вечерние часы. В дождливую погоду раствор микроэлементов с поверхности листьев смывается.
Применение микроудобрений осуществляется в первую очередь
при возделывании сельскохозяйственных культур по интенсивным
технологиям. Они повышают устойчивость растений к неблагоприятным условиям погоды, болезням и вредителям.
При правильном применении микроудобрений с учетом содержания в почве микроэлементов урожайность зерновых культур при использовании меди повышается на 3 - 5 ц/га, борные удобрения повышают урожайность зернобобовых культур на 2 ц, сахарной и кормовой свеклы — на 30 - 40, картофеля — на 25-30, семян бобовых культур -- на 0,5 ц/га.
210
Прибавка урожая зерновых культур от использования цинковых
удобрений составляет 1 - 2 ц, сахарной и кормовой свеклы — 25 - 30,
картофеля — 15 - 20, льнововолокна и семян — по 0,3. Применение
молибденовых удобрений повышает урожайность зернобобовых культур на 2,5 - 3,5 ц/га, семян бобовых трав — на 0,3, сена многолетних
бобовых трав — на 4 - 5 ц/га.
Сравнительно недавно учеными Украины было предложено новое
комплексное микроудобрение “Миком” на основе металлов (хелатов), в разработке которого приняли участие белорусские и российские
ученые. На Украине налажено производство этого удобрения, которое
может использоваться для некорневых подкормок и обработки семян.
Исследования показали, что сами комплексонаты обладают фунгицидным действием и пленкообразующим свойством, их применение
позволяет снижать расход ядохимикатов. Удобрение содержит медь,
бор, цинк, молибден, кобальт и марганец. Некорневые подкормки
“Микомом” зерновых культур применяются в фазе выхода в трубку в
дозе 2 л/га, а для обработки семян используется 3 кг этого удобрения
на 1 т семян.
По данным Белорусского НИИ почвоведения и агрохимии, некорневая подкормка озимой ржи сорта Пуховчанка “Микомом” в стадию
выхода в трубку повышала урожайность зерна на 2,3 ц/га. Предпосевная обработка семян и некорневая подкормка посевов ячменя Сябра
позволяла получить от 1,2 до 6,3 ц/га зерна. При некорневой обработке
посевов однократно в стадии трубкования было дополнительно получено 3,4 ц/га, двукратно в стадии кущения и трубкования – 6,3 ц/га
зерна ячменя.
6.8. Комплексные удобрения
Комплексными удобрениями называются минеральные удобрения,
содержащие не менее двух главных элементов питания. По составу
они подразделяются на двойные (например, азотно-фосфорные, азотно-калийные, фосфорно-калийные) и тройные (азотно-фосфорнокалийные). По способу производства их делят на сложные, сложносмешанные и смешанные удобрения. Кроме того, выделяют жидкие комплексные удобрения (ЖКУ), для производства которых используют жидкие, газообразные и твердые исходные продукты и различные суспензированные добавки.
211
Для сложных удобрений характерна высокая концентрация основных питательных элементов и отсутствие либо малое количество балластных веществ, что позволяет уменьшить общую физическую массу
минеральных удобрений и объем их перевозок, а следовательно, значительно снизить расходы на их транспортировку, хранение и внесение в почву.
При внесении комплексных удобрений по сравнению с эквивалентной смесью однокомпонентных за счет более равномерного распределения питательных элементов и повышения их позиционной доступности происходит некоторое повышение урожайности. Благодаря
наличию в них нескольких ионов нередко наблюдается синергизм, что
способствует лучшему использованию питательных элементов растениями.
Сложное минеральное удобрение — это комплексное твердое или
жидкое минеральное удобрение, в котором все частицы, кристаллы
или гранулы имеют одинаковый или близкий химический состав (аммофос, диаммофос и др.).
Сложно-смешанное удобрение — удобрение, полученное смешиванием готовых однокомпонентных и сложных удобрений и введением в смесь жидких и газообразных продуктов (кристаллин).
Смешанное минеральное удобрение — комплексное минеральное удобрение, полученное путем механического смешивания готовых
порошковидных, кристаллических или гранулированных удобрений.
Их получают в заводских условиях либо тукосмесительных установках
на местах использования удобрений.
Аммофос (NН4Н2РО4 ) содержит 10 - 12% азота и 46 - 52% фосфора. Получают нейтрализацией фосфорной кислоты аммиаком. Удобрение мало гигроскопично, хорошо растворимо в воде. Аммофос является наиболее распространенным в Беларуси сложным удобрением.
Аммофос вносят в качестве основного удобрения в рядки при посеве под лен, картофель, зерновые, сахарную свеклу и другие культуры. В 2001 - 2005 гг. планируется использовать 208 тыс. тонн. д.в. в
фосфоре с
аммофосом.
Аммофосфат содержит 6% азота и 45 - 46% фосфора. Это новое
азотно-фосфорное удобрение содержит около 70% фосфора в водорастворимой форме.
Технология получения аммофосфата включает следующие стадии:
разложение фосфоритов в большом избытке экстракционной фосфорной кислоты, нейтрализация аммиаком кислых продуктов (фосфатных
212
пульп), гранулирование, сушка продукта. Аммофосфат выпускается
на базе оборудования цехов аммофоса с доукомплектованием их отделением разложения фосфоритов. Технология получения аммофосфата
позволяет на 15% сократить расход серной кислоты и энергоресурсов
и на 20% увеличить степень использования сырья по сравнению с
аммофосом.
По результатам рентгенофазного анализа, основной фазой образцов
аммофосфата является NН4Н2РО4. Кроме того, в его состав входят
СаНРО4, Са(Н2РО4) и др. соединения.
По агрономической эффективности аммофосфат приближается к
аммофосу. Используется аналогично.
Нитрофоска — полное азотно-фосфорно-калийное удобрение, содержащее 11% азота, 10 % фосфора в усвояемой форме и 6% в водорастворимой, 11% калия.
Получают ее преимущественно способом азотнокислотного и
сернокислотного разложения апатита с добавкой в горячую массу
хлористого калия и последующим гранулированием. Готовый продукт представляет собой смесь различных солей: аммиачной селитры,
хлористого аммония, аммофоса, преципитата, суперфосфата, калийной
селитры, хлористого калия, гипса и примесей. Если не добавляется
хлористый калий, то получают нитрофос (22% N и 23% Р 2 О5).
Нитрофоска эффективна как при основном, так и припосевном внесении под многие сельскохозяйственные культуры.
Нитроаммофоска — высококонцентрированное удобрение, содержащее по 17 - 18% азота, фосфора и калия. Производят путем аммонизации смесей азотной и фосфорной кислот или азотнокислотного
разложения апатита, в результате которого образуется аммиачная селитра, аммофос или диаммофос (в зависимости от степени аммонизации). Раствор упаривают и добавляют соли калия, затем перемешивают, подсушивают и гранулируют. Без добавления солей калия получают нитроаммофос, который содержит 23 - 24% азота и фосфора. Нитроаммофоска является универсальным удобрением, пригодным как
для основного, так и припосевного внесения под зерновые, картофель,
сахарную свеклу и другие сельскохозяйственные культуры.
Азофоска содержит по 16% азота, фосфора и калия. Она имеет
весьма сложный химический состав. Ее получают методом азотнокислого разложения фосфатного сырья. Если хлористый калий не вводится, получают двойное азотно-фосфорное удобрение. Применяют азофоску также как нитрофоску.
213
Жидкие комплексные удобрения (ЖКУ) представляют собой
водный раствор или суспензии, содержащие два и более элементов
питания. Наиболее распространенным жидким удобрением является
ЖК, содержащее 10% азота и 34% фосфора. Производится на основе
полифосфорных кислот. Оно не выпадает в осадок даже при температуре - 17 0С.
В отличие от жидкого аммиака для транспортировки, хранения и
внесения ЖКУ не нужна аппаратура с высоким давлением. Применяют ЖКУ в качестве допосевного удобрения, во время сева и при подкормке, последняя может быть и поверхностной. ЖКУ в Беларуси широко применялись ранее. В последние годы это удобрение в республике не использовалось.
КГУ — комплексное гранулированное удобрение на основе
торфа. В качестве органической составляющей для его получения
используется в основном торф со степенью разложения от 35 до 45%.
В качестве минеральных удобрений используют мочевину, двойной
суперфосфат и хлористый калий. Удобрин — органо-минеральное
удобрение, состоит из 35% высококачественного низинного торфа и
минеральных удобрений. Содержит 10% азота, 10% фосфора и не менее 13% калия. Повышает урожай на 10 - 20% по сравнению с эквивалентным количеством торфа и минеральных удобрений и обладает
свойством долгодействия, высокой биологической активностью. Особенно эффективно применение этого удобрения на легких почвах. При
использовании удобрина в овощах и картофеле меньше накапливается
нитратов.
Основным производителем комплексных удобрений в Беларуси является Гомельский химический завод. Производство удобрений с заданным соотношением N:Р2О5: К2О для различных сельскохозяйственных культур энергетически обоснованно и позволяет существенно
повысить окупаемость минеральных удобрений.
Для льна и озимых зерновых культур выпускается удобрение с содержанием 5% N, 16% Р2О5 и 35% К2О.
Планируется производство комплексных удобрений для яровых
зерновых культур и картофеля марки 16:12:20 и для сахарной свеклы
марки 16:9:12 ( с бором и марганцем).
Тукосмеси могут готовиться как на заводах, так и непосредственно
в хозяйствах. Основное требование к гранулированным удобрениям -хорошая сыпучесть неслежавшихся туков.
214
Качество тукосмесей в значительной мере определяется соотношением в их составе питательных элементов. Смеси с преобладанием
фосфора и калия (или одного из этих элементов) над азотом, как правило, более сухие и сыпучие, чем смеси с выровненным соотношением питательных элементов или с преобладанием азота над фосфором
и калием.
Состав смесей должен удовлетворять следующим условиям: обеспечивать почву необходимыми для растений питательными элементами в усвояемом состоянии, отвечать требованиям удобряемой культуры, кроме того, при составлении смеси надо иметь в виду, вносится
она в виде основного, припосевного удобрения или в качестве подкормки в период роста и развития растений. В зависимости от этого
могут меняться состав, формы и дозы удобрений.
При подборе удобрений для тукосмесей необходимо обращать
внимание на равный гранулометрический состав и соблюдать правила
смешивания, так как не все удобрения можно смешивать друг с другом. В результате химических реакций между ними могут ухудшаться физические свойства, или уменьшаться растворимость, или
произойдет потеря необходимых питательных элементов.
7. БАКТЕРИАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ
Бактериальные удобрения – это препараты высокоактивных микроорганизмов, улучшающих условия питания сельскохозяйственных
культур. Наиболее широкое распространение получили препараты,
содержащие азотфиксирующие микроорганизмы. Биологический азот
в почве накапливается в результате симбиотической, несимбиотической и ассоциативной азотфиксации. Симбиотическую азотфиксацию
осуществляют клубеньковые бактерии, локализованные в клубеньках
на корнях бобовых культур. В симбиозе с клубеньковыми бактериями
бобовые способны удовлетворить до 60 – 90% своей потребности в
азоте за счет биологической азотфиксации.
Однолетние зернобобовые культуры (люпин, горох и др.) за сезон
связывают на один гектар от 50 до 100 кг азота, примерно половина
его остается в почве, многолетние бобовые травы (клевер, люцерна) -150 – 300 кг и больше, 70 – 100 кг его остается в почве с корнями и
пожнивными остатками.
Наиболее эффективным бактериальным удобрением является ризоторфин. Он используется для повышения азотонакопительной способности бобовых культур. Ризоторфин – культура клубеньковых бактерий, размноженных в стерильном торфе с частицами 0,25 мм. Мелкие
частицы способствует лучшей прилипаемости к семенам бобовых
215
культур. Ризоторфин выпускается в полиэтиленовых пакетах, которые
не рекомендуется открывать до применения. В грамме ризоторфина
должно содержаться не менее 2,5 млрд. клубеньковых бактерий. При
меньшем содержаниии он не пригоден для применения. Дозы внесения
ризоторфина – 200 г/га.
Ризоторфин изготавливается для люпина, гороха, вики, кормовых
бобов, фасоли, сераделлы, клевера. люцерны и т.д. Применяют ризоторфин только под те культуры, для которых он приготовлен. Хранят
бактериальные препараты при положительной температуре в сухом
помещении отдельно от пестицидов. Для препарата ,предназначенного
под люпин и сераделлу, оптимальная температура хранения 12-14 0 С,
горох, вику, кормовые бобы, клевер, люцерну - 3-5 0 С. Срок годности
6 месяцев.
При обработке семян ризоторфином следует применять растворы
прилипающих веществ: латекс (42% раствор синтетического каучука),
гуммиарабик, NаКМЦ, ПВС, обрат и т. д. Гуммиарабик применяют для
обработки семян в виде 40% водного раствора, NаКМЦ (натриевая
соль карбоксиметилцеллюзы – 1% водный раствор, ПВС (поливиниловый спирт) – 2,5% раствор. Обрат получают в результате сепарации
цельного молока. Обработку семян ризоторфином можно совмещать с
обработкой микроудобрениями и пестицидами.
Растворы NаКМЦ и ПВС приготавливают из дневной потребности
семян для высева, норм рабочего раствора на 1 ц семян, их количества,
а также полимера, микроудобрения, пестицида. В качестве прилипателя готовят 1% раствор полимера NаКМЦ или 2,5% ПВС из расчета
1,5 л на 1 ц крупносемянных и 2 л мелкосемянных бобовых культур.
При введении в раствор бора или молибдена эти элементы предварительно растворяют в воде. На 15 л раствора полимера берут 200 г
борной кислоты или 150 г молибденовокислого аммония, которые
растворяют в 1 л теплой воды.
Растворы полимера и микроудобрений смешивают при непрерывном перемешивании. Температура растворов должна быть 20 – 25 0С.
При более высоких температурах полимер может выпасть в нерастворимый осадок. Ризоторфин следует просеять через сито с ячейками 0,5
мм и при перемешивании ввести в раствор полимера, температура которого не должна превышать 250С. Для механизированной обработки
семян ризоторфином используют те же машины, что и для протравливания – типа ПС-10, «Мобитокс - супер» и др. Семена, обработанные
ризоторфином, необходимо высеять в тот же день. При невозможности
их использования обработку следует повторить.
По данным НИГПИПА, обработка ризоторфином обеспечивает
прибавку зерна бобовых культур(люпин, горох, кормовые бобы) 1,5 –
3,0 ц/га, сена клевера – 2,0 – 5,0, люцерны – 5,0 – 12,0 ц/га. Более высокая эффективность ризоторфина установлена на почвах легкого
216
гранулометрического состава, что связано с меньшей активностью
природной популяции азотфиксаторов.
Разработана также промышленная биотехнология получения гранулированного ризоторфина, испытана его сравнительная эффективность. На крупносемянных бобовых культурах его эффект на 10 – 12%
выше по сравнению с порошковидной формой препарата. Доза его
применения для мелкосемянных – 1, крупносемянных бобовых культур – 10 кг/га.
Разработана и проходит испытание и сапропелевая форма препарата (сапронит). Исследования показали, что в ряде случаев урожайность
бобовых от его применения выше, чем от ризоторфина. С 1993 года на
Несвижском биохимическом заводе прекращено производство ризоторфина. Необходимо возобновить его производство в Беларуси вновь
или наладить выпуск сапронита.
На основе азотобактера (свободноживущего азотфиксатора) методами генной инженерии в ИГИЦ АН Беларуси создан бактериальный
препарат ризофил. По результатам испытаний, ризофил повышает
урожайность томатов и огурцов в среднем на 25%, заменяя 20% азота
минеральных удобрений биологически фиксированным.
Улучшить азотное питание небобовых культур способны ассоциативные азотфиксаторы. Размеры ассоциативной азотфиксации различны и, согласно литературным данным, в зависимости от вида растений и почвенно-климатической зоны колеблются от 3 – 50 кг азота
за год в странах с умеренным климатом до 200 – 600 кг в странах с
тропическим климатом.
Среди активных форм ассоциативных азотфиксаторов следует выделить азоспириллу. Эти микроорганизмы размещаются в верхних
слоях растительной ткани корней и в благоприятных условиях могут
обеспечить до 40 – 50% потребности растений в азоте.
Перспективным является азобактерин – бактериальное удобрение
на основе азоспириллы, разработанное в Белорусском НИИ агрохимии
и почвоведения. Азобактерин на основе торфа содержит 10 9 – 1011 бактерий на 1 га препарата. Семена, соответствующие норме высева, обрабатываются рабочей смесью, состоящей из 250 г гектарной порции
биопрепарата и 1,0 – 1,5 л прилипателя (2% раствор натриевой соли
карбоксилметилцеллюлозы технической). Обработку семян можно
производить машинами для протравливания семян (ПС - 10 и другие).
Применение азобактерина в опытах НИГПИПА и кафедры агрохимии БГСХА обеспечивало прибавку зерна ячменя в среднем за 3 года 6
– 9 ц/га, многолетних злаковых трав – 10 ц сена на гектар.
Обработка семян ячменя азобактерином была эквивалентна действию 30 – 40 кг/га минерального азота, в отдельных случаях она дает
возможность снижать дозы азотных удобрений под ячмень наполови217