СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ
METHOD TO INCREASE SOIL FERTILITY

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к области растениеводства, и может быть использовано при обработке сельхозугодий, предназначенных для выращивания сельскохозяйственных зерновых культур, а также овощных культур.
При повышении плодородия почвы и сельскохозяйственного производства в целом огромную роль играют удобрения. На их долю приходится более 10% в структуре себестоимости и более 25% от прибавки урожая растениеводческой продукции. Однако в последнее время наблюдается снижение доли органических удобрений в формировании урожая сельскохозяйственных культур. Это обусловлено низкой эффективностью органических удобрений относительно эффективности минеральных удобрений.
Наиболее распространенное в сельском хозяйстве органическое удобрение - навоз сельскохозяйственных животных, наряду со значительной ценностью при повышении плодородия почвы, имеет много недостатков, снижающих его эффективность и, следовательно, использование. Так, сохраняющиеся в навозе семена сорных растений, возбудителей заболеваний растений, почвы и животных, живущие в навозе патогенные личинки вносятся в почву вместе с навозом, что требует впоследствии огромных затрат на средства защиты от них и снижает уровень рентабельности органических удобрений. Другим недостатком навоза как органического удобрения по сравнению с минеральными удобрениями является очень малое содержание минеральных компонентов в навозе. Этот показатель делает нерентабельной транспортировку навоза на расстояние более 3-5 км от места складирования навоза.
Давно отмечено, что использование только минеральных удобрений в больших дозах без одновременного применения органических удобрений со временем приводит к снижению их эффективности и, следовательно, рентабельности. Эффективность использования органических и минеральных удобрений возможна только при их совместном сбалансированном применении.
Самая важная причина использования удобрений, особенно органических, в сельскохозяйственном производстве - восстановление ресурсов земли, израсходованных на производство кормов и формирование товарной части урожая.
Известен (RU, патент 2178964) способ повышения плодородия почвы путем внесения фосфорсодержащего сырья (фосфоритной муки) совместно с подкисляющей добавкой (фосфогипсом).
Известен также (RU, патент 2147394) способ повышения плодородия почвы путем внесения композиции, содержащей активный уголь и клиноптилолит, в почву и выращивание культурных растений.
Известен также (RU, патент 2224398) способ повышения плодородия почвы, включающий в себя рыхление, допосевное прикатывание, посев сельскохозяйственных культур, послепосевное прикатывание, в котором основную обработку почвы проводят осенью посредством лущения и мелкой вспашки, весной вносят комплексное азотно-фосфорно-калийное удобрение, дозу рассчитывают по выносу элементов питания урожаем, участок культивируют, прикатывают, проводят посев культур фитомелиорантов, прикатывают.
Известен также (RU, заявка 2000115738) способ повышения плодородия путем внесения органических (солома и озимый сидерат) и минеральных удобрений в комплексе с биопрепаратами (активатор разложения стерни и активатор почвенной микрофлоры).
Известен также (RU, патент 2185047) способ повышения плодородия почвы, включающей внесение в почву органических и минеральных удобрений. При реализации способа измельченную солому в количестве 5 т/га заделывают дисковыми боронами на глубину 10-12 см осенью. Затем высеивают озимый сидерат. Весной проводят вспашку почвы на глубину 20-22 см. Затем вносят комплексные минеральные удобрения на глубину 6-8 см под предпосевную культивацию.
Однако все указанные способы имеют следующие недостатки. Практика показывает, что вносимые поликристаллические удобрения вымываются из почвы, что приводит к неравномерной подкормке необходимыми веществами культур в течение всего периода роста культур и нарушению экологической обстановки. Помимо этого как зерновым, так и сидеральным культурам, для более эффективного роста и развития, необходимы микроэлементы, которых может не оказаться в почве по причине регулярного использования или природной бедности макро- и микроэлементами. Кроме того, при использовании предложенного удобрения не исключена возможность избыточного накопления нитратов в продукции.
Наиболее близким аналогом разработанного способа можно признать (RU, патент 2348136) биологический способ рядково-полосного возделывания растений, преимущественно зерновых, включающий поверхностную обработку почвы, прикатывание стерни, сев семян в полосы, разделенные проходами, причем при посеве озимых культур сразу после уборки урожая предшествующей культуры на поле вносят штаммы полезных бактерий, а также дождевых червей, а затем осуществляют сев и одновременно формируют биологическое ложе путем прикатывания стерни предшествующей культуры вдоль полосы в направлении движения посевного агрегата и присыпания тонким слоем почвы, удаленной с поверхности посевной полосы, которая была проходом предшествующей культуры.
Способ осуществляют следующим образом.
Сразу после уборки урожая предшествующей культуры производят подготовку поля под сев озимых. Следует иметь в виду, что для осуществления способа в полном соответствии с системой биологического земледелия уборку и обмолот зерна предшественника необходимо производить комбайном, оснащенным измельчителем соломы и, предпочтительно, гусеничным движителем для того, чтобы равномерно разбросать соломенную резку и избежать деформации и уплотнения почвы колесами уборочной техники, так как почву никогда не пашут плугом с оборотным отвалом. Соответственно, способ предусматривает организацию полевых дорог для транспортной техники, чтобы исключить деформацию поверхности поля. Однако допускается более глубокое прикатывание стерни на ширину проходов под формируемое биологическое ложе. Предварительно на поле вносят штаммы полезных бактерий, а также дождевых червей. Сразу после внесения удобрений производят рядково-полосный сев озимых культур сеялкой, которая последовательно и одновременно производит прикатывание стерни, присыпание ее тонким слоем почвы, удаленной с посевной полосы, формируя в проходе биологическое ложе, и высевает семена в загущенные рядки уплотненного семенного ложа с последующим рыхлением посевной полосы.
Преимущество биологического способа рядково-полосного возделывания культур заключается в том, что он исключает энергозатратную обработку почвы отвальным плугом, внесение больших доз химических удобрений под "планируемый" урожай и использование тяжелой техники, так как рыхление, ирригацию, аэрацию, дренаж и удобрение корнеобитаемого слоя почвы осуществляют почвенные бактерии, дождевые черви и корневая система растений. Именно для интенсификации природного почвообразовательного процесса на поле организуют биологическое ложе из органического материала, где для всего почвенного сообщества обеспечено питание и пространство среды обитания, что многократно увеличивает число ее обитателей. Участие человека в обработке почвы сводится к тому, чтобы сохранить и приумножить ее биологическую активность для производства каналов от ходов червей и дрен от высохших корней растений, которые создают идеальную циркуляцию почвенного раствора и газов, сохраняя почву в монолитном и капиллярном состоянии, что человек техническими средствами осуществить никогда не сможет.
Недостатком известного способа следует признать его низкую эффективность, обусловленную недостаточным развитием в почве поголовья дождевых червей и культур полезных бактерий.
Техническая задача, решаемая посредством разработанного способа, состоит в обогащении почвы при возделывании сельскохозяйственных культур.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного способа, состоит в повышении эффективности обогащения почвы при одновременной утилизации отходов сельскохозяйственного производства.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ повышения плодородия почвы с использованием дождевых червей трех типов, а также находящихся с червями в сообществе микроорганизмов. Согласно разработанному способу создают на отдельном поле, на грунте, вблизи зарослей диких растений, многослойную гряду, содержащую слои навоза и отходов сельскохозяйственных культур, выдерживают многослойную гряду до нарастания количества почвенных микроорганизмов и компостных червей до критической массы, создают, по меньшей мере, один протяженный бурт, содержащий слои навоза и органических отходов, обеспечивают условия миграции червей от многослойной гряды до бурта, выдерживают бурты до нарастания количества компостных червей до критической массы, создают на поле севооборота, по меньшей мере, одну многослойную гряду с периодическим добавлением в эти гряды навоза и отходов сельскохозяйственных культур и обеспечивают условия миграции червей от бурта к многослойной гряде, расположенной на поле севооборота.
Особенностью разработанного способа является использование трех типов дождевых червей, изначально присутствующих в природе. Первоначально в многослойную гряду на запах гниющих отходов сельскохозяйственных культур мигрируют компостные черви, входящие в сообщество с микроорганизмами, способными разлагать отходы сельскохозяйственного производства (ботва культурных растений, сорные растения, клубни, корнеплоды, зерно и т.д.), а также навоз сельскохозяйственных животных и птиц. Сообщество компостных червей и микроорганизмов способно при благоприятных внешних условиях (температура окружающей среды, влажность, наличие доступа воздуха) переработать в течение сезона примерно сорокасантиметровый слой смеси навоза и сельскохозяйственных отходов. При этом происходит активное размножение компостных дождевых червей и образование как продукта жизнедеятельности сообщества биогумуса. При образовании значительного количества биогумуса под многослойную гряду приходят поверхностные дождевые черви, питающиеся биогумусом, образованным компостными дождевыми червями и микроорганизмами. Поверхностные дождевые черви частично затаскивают как частицы биогумуса, так и продукты его переработки поверхностными дождевыми червями в приповерхностный слой почвы под многослойной грядой, а также в ее окрестности. Одновременно взрослые особи компостных дождевых червей, количество которых достигло критической массы для кормовой базы, содержащейся в многослойной гряде, начинают мигрировать из многослойной гряды. Поскольку поблизости в зоне улавливания ими запахов расположен, по меньшей мере, один протяженный бурт, также сложенный из отходов сельскохозяйственного производства и навоза, причем отходы начинают подгнивать и генерировать запах пищи для компостных червей, взрослые компостные дождевые черви, вместе с культурами почвенных микроорганизмов, закрепившихся на поверхности тел червей, и собственной микрофлорой, размещенной в кишечнике червей, мигрируют в протяженный бурт. Попавшие в протяженный бурт компостные черви начинают совместно с микроорганизмами перерабатывать содержимое бурта на биогумус, постепенно распределяясь по всему объему бурта. Одновременно с этим поверхностные почвенные дождевые черви, находящиеся в области многослойной гряды, заполняют свои поры биогумусом из многослойной гряды, а также продуктами своей жизнедеятельности. При этом активно происходит процесс размножения поверхностных червей и присущих им сообществ микроорганизмов. На запах биогумуса и продуктов его переработки в приповерхностный слой почвы в область многослойной кучи поднимаются глубинные почвенные дождевые черви, которые в свою очередь осуществляют рыхление грунта, обогащение его биогумусом и продуктами его переработки, а также минералами, привнесенными ими из глубины почвы. Поскольку для поверхностных и глубинных дождевых червей наличествуют достаточно благоприятные условия, происходит их активное размножение, достижение критической массы для единицы объема грунта с последующей миграцией вслед за компостными дождевыми червями.
Компостные дождевые черви, освоив объем протяженных буртов и размножившись там до состояния критической массы на единицу объема грунта, мигрируют дальше на многослойные гряды, расположенные на полях севооборота. При этом происходит разрыхление почвы и насыщение ее питательными веществами.
За компостными дождевыми червями по тому же маршруту мигрируют поверхностные и глубинные черви. При этом происходит обработка сельскохозяйственных полей с повышением их плодородия.
Предпочтительно высота многослойной гряды составляет 35-45 см. Это количество материала за полевой сезон способно переработать сообщество дождевых червей и почвенных микроорганизмов.
Иногда для ускорения процесса развития сообщества в многослойную гряду подсаживают компостных червей и почвенные микроорганизмы. Практически, если не происходит непредвиденных действий типа пожара или наводнения, а также техногенной катастрофы, процедуру подсадки осуществляют только при инициировании способа. Стадия подсадки может быть осуществлена также для случая реализации способа в неблагоприятных внешних условиях, когда сезон развития червей оказывается слишком короток, и поголовье дождевых червей в многослойной куче за один сезон не успевает развиться до необходимого для миграции количества.
Предпочтительно используют протяженный бурт высотой 35-45 см. Это количество кормовой базы дождевые черви и находящиеся с ними в сообществе микроорганизмы перерабатывают за один сезон. Для облегчения миграции компостных дождевых червей протяженный бурт создают на расстоянии не свыше 100 м от многослойной гряды. Это расстояние взрослая здоровая особь компостного дождевого червя может преодолеть на одну ночь по поверхности земли. Преимущественно протяженный бурт размещают перпендикулярно протяженной стороне многослойной гряды. Это позволяет внести компостных дождевых червей из одной многослойной гряды в различные бурты. Если по техническим причинам между протяженным буртом и многослойной грядой слишком большое расстояние, то в протяженный бурт подсаживают компостных червей и микроорганизмы. Предпочтительно подсадку проводят из многослойной гряды, расположенной вблизи бурта. Это сокращает время на адаптацию червей к новому месту обитания. В случае необходимости переноса осенью содержимого многослойных гряд и буртов необходимо часть, прилегающую к почве, не ворошить и тем более не удалять с места их расположения. Это позволит весной активно продолжить процесс.
В предпочтительном варианте многослойные гряды размещают перпендикулярно направлению протяженного бурта. Это позволяет осуществить сразу заселение мигрирующими червями всех видов значительной части многослойной гряды. Для облегчения миграции дождевых червей предпочтительно многослойную гряду размещают на расстоянии не свыше 100 м от протяженного бурта, при этом их располагают параллельно друг другу на расстоянии от 50 до 100 м друг от друга.
Желательно, чтобы технологические дорожки, применяемые для передвижения по полю сельскохозяйственной техники, были выделены. При этом нежелательно передвижение сельскохозяйственной техники по полю вне указанных дорожек. Это обусловлено тем фактом, что миграция поверхностных и глубинных дождевых червей через уплотненный давлением сельскохозяйственный грунт затруднена. Дождевые черви будут легче мигрировать через неуплотненный грунт.
Поскольку дождевые черви очень чувствительны к наружной температуре и влажности окружающей среды, желательно осуществлять мульчирование поверхности протяженного бурта и многослойной гряды. Это позволяет сохранить практически постоянную влажность под слоем мульчирующего материала. Для мульчирования предпочтительно использовать слой соломы или ботвы растений толщиной 4-6 см. В случае подгнивания мульчирующего слоя со стороны бурта или гряды желательно снаружи увеличить мульчирующий слой.
Для увеличения качества компостируемого органического материала необходимо обеспечить многократное поедание органики в пищевой цепочке - микроорганизмы → черви → микроорганизмы → черви → микроорганизмы → черви…
С этой целью органика должна быть предоставлена почвенным сообществам, включающим микроорганизмы и червей, на длительный срок, составляющий не менее 6 месяцев. Только при таком условии в компосте оптимально увеличивается концентрация микроорганизмов, дождевых червей и биологически активных веществ. Значительное количество этих компонентов и делает компост особо ценным органическим удобрением. Для практического осуществления указанной схемы необходимо использовать разработанную технологию превращения органического сырья в биомассу, насыщенную почвенными организмами, а также создать все условия для жизни и развития указанных организмов, которые могут жить только в условиях почвы.
Большое значение имеет выбор участка, на котором будет реализована разработанная технология повышения плодородия почвы.
Участок должен располагаться вблизи (не свыше 50-100 м) от нетронутого хозяйственной деятельностью человека природного ландшафта, в крайнем случае, мало затронутого деятельностью человека (пастбище, сенокос, участок поля, граничащий с оврагом, лесом и т.д.). Выбранный участок желательно охранять от излишнего посещения людьми, не участвующими в производстве высококачественного органического удобрения, исключить проходы значительного количества людей, прогонов скота, прохода колесной и гусеничной техники.
Площадь выбранного участка должна обеспечить его работу в течение более 3-5 лет и должна составлять не менее одного гектара. Однако желательно для уверенного использования технологии использовать участок площадью до 10 гектаров.
Необходимо использовать ровную территорию, без оврагов, канав, пригорков и других неровностей. Уклон участка допускается незначительный. В том случае если уклона участка невозможно избежать, то желательно использовать минимальный уклон.
Необходимым условием реализации разработанного способа является прилегание используемого участка к полю севооборота сельскохозяйственного предприятия, или, по крайней мере, используемый участок должен быть расположен вблизи поля севооборота.
2
2
Освоение участка начинают с организации территории, причем переработке органического сырья методом компостирования предшествует стадия работ по созданию инкубатория (маточника, многослойной гряды) для разведения почвенных организмов. Для инкубатория выделяют площадку площадью примерно 500 м. На выделенной площадке создают первые компостеры - многослойные гряды по 20-30 м каждая для планомерного заселения их сообществами почвообразующих организмов. На соседней площадке площадью примерно около одного гектара размещают контуры будущих буртов для компостирования, а также оставляют свободные площадки для последующего подсева многолетних трав. Для отпугивания грызунов, поедающих дождевых червей, желательно высаживать донник белый и донник желтый. В дальнейшем травостой многолетних растений регулярно подкашивают в течение вегетационного периода. Скошенную траву используют в качестве мульчирующего покрытия многослойных гряд и буртов, а также в качестве добавки к компостируемой массе. Для компостирования можно использовать как свежескошенную траву, так и подсушенную.
На площадках инкубатория и компостных буртов располагают постоянные технологические дороги. Суммарно территория, занятая под дороги, бурты и инкубаторий, не должна превышать половины площади участка. Это обязательное условие для обеспечения жизни почвенных организмов, поскольку они могут функционировать только при наличии цепочек: атмосфера + почва + растения + почвообразующие организмы + органическое вещество для усвоения.
На территории необходимо разместить вагончики или административно-бытовые помещения для отдыха, укрытия от дождя, для хранения инструментов, спецодежды и других целей.
Поскольку на участке необходимо присутствие растений (многолетних трав), то по возможности бурты и инкубаторий длинными сторонами желательно располагать вдоль направления «север - юг» для создания лучшей освещенности растений. При наличии на участке уклонов длинные стороны буртов и инкубатория желательно располагать поперек склона, а освещенность многолетних трав увеличить за счет расширения полос, занятых многолетними травами. Это позволит предотвратить поверхностный сток и создать наилучшие условия роста многолетних трав.
При подготовке инкубатория необходимо смоделировать условия обитания почвенных организмов в природе. В природных условиях каждый вид существует при наличии всех комфортных условий его жизни - место жизни, пища, тепло, влажность, защищенность от врагов, защищенность от вредных факторов. Компостная куча, многослойная гряда, бурт должны максимально соответствовать комфортным условиям обитания почвенных организмов в природе. Обязательным условием при укладке указанных сооружений на территории инкубатория является отсутствие искусственных сред обитания почвенных организмов, а именно - ящиков, бетонированных ям, бетонированных полов и т.д. Инкубаторий, как и бурт, должен располагаться на почве в окружении живых растений.
Толщина слоя компостируемого материала должна обеспечивать аэробные условия, между почвой и слоем компостируемого материала лучше всего постелить слой соломы толщиной около 5 см, что позволит улучшить аэрацию. Со всех сторон слой компостируемого материала желательно укрыть слоем соломы толщиной около 5 см. Этот слой защитит от солнечной радиации и обеспечит доступ воздуха и влаги.
В компостируемый материал можно добавить готовый компост, что позволяет ускорить процесс размножения почвенных организмов. Однако в естественных условиях происходит процесс миграции соответствующих организмов из почвы в компостируемый материал инкубатория. В бурты почвенные организмы могут мигрировать как из почвы под буртом, так и из перенаселенного инкубатория. Иногда для ускорения компостирования желательно ввести в компостируемый материал культуры эффективных микроорганизмов, имеющихся в продаже. Также, кроме естественной миграции дождевых червей всех типов из окружающей среды, можно поместить в почву около компостируемого материала дождевых червей различных типов. Для наибольшей эффективности компостирования желательно использовать дождевых червей нескольких видов, поскольку каждый вид дождевых червей специализирован на переработке определенного вида органики и у каждого вида дождевых червей свои, присущие данному виду микроорганизмы.
Начало поедания микроорганизмами и червями компоста означает полную безвредность и безопасность компостируемых материалов.
Компостирование происходит следующим образом. Вначале органические отводы и навоз съедают микроорганизмы, затем в компостной куче (многослойная гряда, инкубаторий, бурт) поселяются компостные дождевые черви. В предпочтительном варианте они мигрируют в компостную кучу из окружающей среды. Компостные дождевые черви съедают не только органические отходы и навоз, но и продукты метаболизма микроорганизмов. После переработки компостными дождевыми червями значительной части компостной кучи в компостную кучу мигрируют почвенные дождевые черви, которые, перерабатывая продукты метаболизма компостных дождевых червей, растаскивают их и продукты своего метаболизма по почве, улучшая тем самым плодородие почвы.
Популяция компостных дождевых червей, проделывая свои ходы, наращивает в компосте количество капролитов (специфические выделения дождевых червей) и одновременно оптимизирует среду своего обитания (компост) по соотношению «влага - воздух». При наличии компостных дождевых червей в компосте улучшаются условия аэрации компостируемого материала.
Почвенные дождевые черви проникают в компост, уже переработанный микроорганизмами и компостными дождевыми червями, снизу, из почвы и возвращаются в почву. Они уходят из компоста в почву, захватывая частички готового компоста, принося из почвы в компост частицы почвы. Таким образом, происходит перемешивание слоев: почва ↔ компост. При этом компост обогащается выделениями почвенных червей и сопутствующих им микроорганизмов, а также минералами.
После почвенных дождевых червей в компост начинают проникать со стороны почвы и глубинные дождевые черви. Они также переносят минералы и свои выделения в компост и перемещают частички готового компоста в почву, осуществляя перемешивание компоста и почвы.
При появлении в готовом компосте почвенных и тем более глубинных дождевых червей можно увеличить толщину компостируемого материала (многослойной гряды или бурта) путем добавления навоза сельскохозяйственных животных и органических отходов. Куча компостируемого материала начинает расти в высоту. Однако экспериментально установлено, что высота готового компоста не должна превышать один метр.
Каждый новый слой добавленного материала необходимо укрывать мульчирующим слоем. При подготовке многослойной гряды и буртов толщину мульчирующего слоя необходимо увеличить до 20-25 см. Это позволит на больший период времени бурту оставаться защищенным от холода, что увеличит период работы обитателей бурта и способствует повышению количества полезных компонентов в готовом компосте.