Ресурсосберегающие технологии использования растительных остатков

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ

И.В. Русакова, к.б.н.

ВНИИОУРоссельхозакадемии, e-mail: rusakova.iv@yandex.ru

Представлены результаты лабораторного, полевого и вегетационного опытов по изучению эффективности обработки соломы микробиологическими и гуминовыми препаратами в целях ускорения ее разложения. Установлено, что внесение в дерново-подзолистую почву соломы, инокулированной биопрепаратом-деструктором, содержащим консорциум лигнин- и целлюлозоразрушающих микроорганизмов, вызвавшее активизацию роста численности сапрофитной микрофлоры, сопровождалось увеличением содержания микробной биомассы и легко трансформируемого углерода, способствовало снижению фитотоксического (депрессирующего) эффекта, повышению урожайности люпина на 10-13%, сена однолетних трав (люпино-овсяной смеси) на 8-13%. В вегетационном опыте обработка соломы люпина и озимой пшеницы гуматом калия способствовала увеличению надземной биомассы ячменя на 29-32%, корневой - на 11-20% по сравнению с аналогичными видами соломы без обработки препаратом.

Ключевые слова: микробиологический препарат, гумат калия торфяной, солома, дерново-подзолистая почва.

RESOURCESAVING TECHNOLOGIES OF PLANT RESIDUES APPLICATION

I.V. Rusakova

Аге represented the results of laboratory, field and vegetal experiences on the study of effectiveness in processing straw by microbiological and humic preparations for purposes of the acceleration of its decomposition. It is established that the introduction into the sod-podzolic soil of the straw, inoculated by the biological preparation, that caused the making more active of an increase in the number of saprophytic microflora, was accompanied by an increase in the content of the microbial biomass and easily transformed carbon, it contributed to reduction in the phytotoxic (depressant) effect, to increase in the productivity of lupine - by 10-13%, hay of annual grasses (lupine- oat mixture) - on it was eighth 13%. In the vegetal experience working the straw of lupine and winter wheat by humate K it contributed to an increase in the overground biomass of barley by 29-32%, root - to 11-20% in comparison with the analogous forms of straw without the working by preparation.

Keywords: microbiological preparation, humate of potassium of peat, straw, sod-podzolic soil.

В последние годы все большее распространение, особенно в регионах с недостаточным количеством осадков, получают ресурсосберегающие технологии обработки почв (нулевая, плоскорезная, поверхностная), направленные на энергосбережение, снижение деградации почв и сохранение влаги, уменьшение энергетических и трудовых затрат при производстве сельскохозяйственной продукции [1, 2]. Сохранение послеуборочных растительных остатков на поверхности почвы или в верхней части пахотного слоя - один из важнейших, обязательных приемов таких технологий.

Излишки нетоварной части урожая, не нашедшие применения в животноводстве и других отраслях, в России ежегодно составляют не менее 40-64 млн. т. и могут быть использованы в качестве удобрения на площади около 23 млн. га (30% всей посевной площади), что обеспечит в агроценозах возврат в биологический круговорот до 1,4-2,2 т органического вещества и 36-54 кг №К на 1 га. Значительная часть неиспользованной растительной биомассы утилизируется с грубым нарушением экологических норм и законодательства РФ: сжигается сразу после уборки зерновых на полях или, через некоторое время - убранная в скирды. Следует подчеркнуть, что в научной литературе экспериментально не подтверждено санитарное значение выжигания соломы. Этот способ рекомендуется очень редко, как исключение, на сильно пораженных участках полей. При таком варварском способе утилизации отходов растениеводства из биологического круговорота выводится и безвозвратно теряется до

20-25 млн. т углерода, 250 тыс. т азота, дымом, оксидами углерода и азота загрязняется атмосферный воздух, уничтожается полезная почвенная микрофлора и мезо-фауна, ухудшается гумусное и биологическое состояние пахотных почв. Эти факты подтверждают необходимость принятия природоохранными органами законов, запрещающих несанкционированное сжигание растительных остатков, приводящее к серьезным экологическим последствиям: уничтожению органического вещества, снижению плодородия почв, загрязнению воздуха, лесным пожарам.

В начале 70-х годов ХХ в. установлено, что замена вспашки мелкой плоскорезной обработкой с оставлением соломы существенно сдерживает процесс минерализации почвенного органического вещества [3-5]. При этом особое внимание уделяется мульчированию, которое в какой-то степени приближается к роли степного войлока. Главная задача мульчирования - предупреждение и снижение интенсивности проявления водно-эрозионных и дефляционных процессов, накопление и сохранение влаги в почве [6-8]. Мульчирование соломой эффективно и в общехозяйственном, и в ландшафтно-экологическом аспектах. Этот прием не только поддерживает продуктивность почв и рентабельность производства растениеводческой продукции, но и позволяет уменьшить эвтро-фикацию и загрязнение природных вод минеральными веществами и ядохимикатами. Насыщение верхнего (на глубину не более 10-15 см) слоя почвы растительными остатками повышает водоудерживающую и фильтраци-

онную способность почвы, снижает испарение влаги (в периоды повышенного увлажнения органическое вещество впитывает избыточную влагу, а в засушливый период удерживает ее в почве, не допуская высыхания корне-обитаемого слоя), резко уменьшает смыв и поверхностный сток, удерживает от сноса мелкие почвенные частицы, что препятствует развитию эрозионных процессов.

Технология нулевой обработки почвы - no-till (без вспашки) предполагает отказ от перепахивания почвы, посев по стерне, использование измельченной соломы на удобрение, применение промежуточных культур. Посев производится по пожнивным остаткам, которые образуют мульчирующий слой, сохраняющий влагу, защищающий почву от водной и ветровой эрозии, регулирующий температурный режим на поверхности почвы. Такая технология требует хорошо выровненной поверхности поля, очень качественного измельчения и равномерного распределения соломенной резки по полю, специальной техники, за один проход выполняющей как минимум три операции: обработку почвы, внесение минеральных удо -брений и посев, осуществления мер борьбы с сорняками с использованием гербицидов. Сравнение энергозатрат при различных системах обработки свидетельствует о значительных преимуществах минимизации обработки в части экономии энергоресурсов (до 50-80%). Вспашка же дает лучшие результаты при высокой засоренности и отсутствии или недостатке средств защиты растений. Оставление пожнивных остатков и стерни на поверхности поля оказывает заметное положительное влияние на урожайность в засушливые годы (снегозадержание).

Наряду с реальными экономическими и агроэколо-гическими преимуществами ресурсосберегающих технологий, локализация в верхних слоях почвы высоких доз растительной биомассы с широким отношением C: N может сопровождаться рядом нежелательных эффектов, связанных с замедлением процессов ее разложения и негативно отражающихся на продуктивности: ухудшение фитосанитарного состояния почв и посевов, размножение вредных организмов (патогенной микрофлоры и вредителей сельскохозяйственных растений), ухудшение азотного режима. Так, практиками часто отмечается, что широкое применение под зерновые колосовые поверхностных обработок на фоне оставления соломы способствует интенсивному развитию болезней и вредителей и сопровождается повышением засоренности посевов и

увеличением спектра злаковых и многолетних сорняков. Для ускорения трансформации растительных остатков зерновых культур и предотвращения или снижения отрицательных эффектов наряду с качественным измельчением и равномерным распределением по поверхности поля необходимо найти способы оптимизации условий их разложения и гумификации.

В ГНУ ВНИИОУ в лабораторных, вегетационных и полевых опытах проведены экспериментальные научные исследования по оценке эффективности использования методов утилизации растительных остатков, предполагающих более полное их вовлечение в биологический круговорот с применением микробиологических (содержащих активные штаммы лигнин- и целлюлозораз-рушающих микроорганизмов) и гуминовых препаратов, производимых на основе различных органогенных субстратов (торфа, вермикомпостов и др.) Установлено, что обработка соломы злаковых культур биопрепаратом-деструктором перед заделкой в почву обеспечила значительное возрастание биологической активности и увеличение коэффициента ее гумификации на 52-66% [9]. Внесение в дерново-подзолистую почву инокулиро-ванной биопрепаратом соломы, вызвавшее активизацию роста численности сапрофитной микрофлоры, сопровождалось также увеличением содержания микробной биомассы (Смб) и легко трансформируемого углерода, экстрагируемого горячей водой (С ), соответственно - на 115-130 и 13-15 мг/кг почвы. В условиях вегетационного опыта инокулирование соломы биопрепаратом, обеспечившее увеличение биологической активности почвы, способствовало устранению фитотоксичности и отрицательного ингибирующего действия соломы на рост и накопление биомассы ячменя. В результате исследований, проведенных в полевом опыте на дерново-подзолистой супесчаной почве, установлено, что обработка биопрепаратом соломы озимой пшеницы (под люпин) и соломы ячменя (под однолетние травы) способствовала увеличению биологической активности почвы в 1,3; содержания легкоразлагаемых форм органического вещества (Сэгв) и микробной биомассы - 1,2 раза, снижению поражен-ности люпина антракнозом - на 17-20%, повышению урожайности люпина - на 10-13, сена однолетних трав (люпино-овсяной смеси) - на 8-13 % (табл. 1).

В опытах с использованием жидкого гуминового препарата (гумат калия торфяной с содержанием углеро-

1. Эффективность использования биопрепарата Баркон для обработки соломы

Показатель Варианты опыта

без удобрений солома + NPK солома + Баркон + NPK солома солома + Баркон

Суммарная БА, % 100 174 223 122 149

С , мг/кг почвы 148 205 242 165 188

Смб, мг/кг почвы 289 372 439 333 386

Урожайность люпина (зерно), ц/га 8,3 10,3 11,3 6,8 7,7

Урожайность однолетних трав (сено), ц/га 45 68 73 38 43

Пораженность люпина антракнозом, % 15 25 20 30 25

2. Влияние Гумата К на численность микроорганизмов и содержание гумусовых веществ в компостируемой соломе

Вариант Численность микроорганизмов, 109 КОЕ/г почвы Содержание углерода в 0,1М ^4Р2О7 вытяжке, мг/л С :Сф гк фк

аммонифицирующие амилолити-ческие целлюлозо-разлагающие микро-мицеты

Собщ. С гк

1. СОП 8,65 13,10 0,42 11,79 18,7 6,2 0,50

2. СОП + Гумат К 17,52 29,79 0,73 16,89 30,2 12,6 0,72

3. СЛ 30,03 35,09 0,53 3,68 13,8 5,0 0,57

4. СЛ + Гумат К 45,26 46,17 0,75 7,29 26,0 10,7 0,70

да 17,9 г/л) установлено, что компостирование соломы озимой пшеницы (СОП) и люпина (СЛ) с гуматом калия сопровождалось значительным увеличением численности сапрофитных микроорганизмов: аммонифицирующих - в 2,03-1,51 раза; амилолитических - в 2,27-1,32; целлюлозоразлагающих - 1,74-1,42; микромицетов - в 1,43-1,98 раза, соответственно, по сравнению с контрольными образцами соломы. Активизация деятельности сапрофитной микрофлоры, участвующей в деструкции соломы озимой пшеницы и люпина, сопровождалась увеличением содержания углерода гумусовых веществ, извлекаемых из компостируемых субстратов 0,1 М пиро-фосфатом натрия: С - в 1,61-1,88; С - в 2,03-2,14;

т т г общ. ' ' ' гк ' ' '

Сгк:Сфк - в 1,44-1,23 раза (табл. 2).

Результаты вегетационного опыта позволили установить стимулирующее влияние обработки соломы озимой пшеницы и люпина гуматом на накопление биомассы ячменя. Так, на вариантах с внесением в почву соломы с гуматом калия показатели надземной биомассы ячменя были на 32 (СОП + Гумат К) - 29% (СЛ + Гумат К), корневой - на 20 (СОП + Гумат К) - 11% (СЛ + Гумат К) выше по сравнению с аналогичными видами соломы без обработки препаратом.

Результаты исследований позволяют сделать заключение о том, что использование биопрепаратов на

основе консорциума лигнин- и целлюлозоразрушающих микроорганизмов-деструкторов и гуминовых препаратов для инокулирования соломы перед внесением ее в почву в качестве удобрения способствует трансформации соломы зерновых и зернобобовых культур в направлении активизации гумификационных процессов, увеличению коэффициента ее гумификации, повышению содержания в почве общего органического и легко-разлагаемого углерода, снижению фитотоксического (депрессирующего) эффекта, положительно влияет на рост и развитие растений.

Использование микробиологических и гуминовых препаратов для ускорения разложения фитомассы позволит в перспективе обеспечить условия более эффективной утилизации пожнивных остатков и нетоварной части урожая зерновых и зернобобовых культур для оптимизации гумусного состояния пахотных почв.

Особенно эффективно применение биопрепаратов-деструкторов в специализированных, насыщенных зерновыми культурами севооборотах и в ресурсосбрега-ющих, когда необходимо обеспечить условия скорейшего разложения растительной биомассы, применяемой в качестве удобрения, для предотвращения ее негативного влияния и усиления положительного действия.

Литература

1. Кирюшин В.И. Минимизация обработки почвы: итоги дискуссии // Земледелие, 2007, № 4. - С. 28-30.

2. Носов Г.И., Крюков И.В. Современные ресурсосберегающие технологии - важный фактор устойчивого роста АПК // Земледелие, 2005, № 3. - С. 14-16.

3. Черепанов Г.Г. роль послеуборочных остатков в почвозащитном земледелии: обзорная информация. - М.: ВНИИТЭИагро-пром, 1991 - 52 с.

4. Еськов А.И. Повысить эффективность использования органических удобрений // Земледелие, 2008, № 4. - С. 18-19.

5. Кирюшин В.И. Минимизация обработки почвы: перспективы и противоречия // Земледелие, 2006, № 5. - С. 12-14.

6. Белолюбцев А.И., Кочетов И.С., Чебаненко С.И. Роль мульчирующей обработки в проявлении водной эрозии дерново-подзолистых почв // Агрохимический вестник, 1999, № 5. - С. 26-27.

7. Кильдюшкин В.М., Бураевский В.К. Совершенствование систем основной обработки почвы // Земледелие, 2007, № 2. -С. 24-25.

8. Романенко А.А., Мазитов Н.К. Противозасушливая энергосберегающая система обработки почвы // Земледелие, 2011, № 3. -С. 30-31.

9. Русакова И.В. Влияние биопрепарата Баркон на процесс гумификации соломы // Агрохимия, 2011, № 1. - С. 50-58.