Растительные остатки в поле могут быть как проблемой, так и ресурсом. Их измельчение и заделка требуют финансовых затрат, но в то же время улучшают здоровье почвы. Сжигать их, или оставлять гнить в поле — решение отнюдь не праздное.
После осеннего сбора урожая в поле остаются незерновые части растений. Отходы производства — солома, стебли и листья — лишь на первый взгляд кажутся мусором. Богатые углеродом и питательными веществами растительные остатки могут обогатить почву после изнуряющего сезона и помочь сэкономить на удобрениях.
Незерновые части растений
Растительные остатки составляют большую часть биомассы культур, на формирование которых уходит значительная часть ресурсов почвы. Солома у злаковых культур, стебли и стержни початков у кукурузы, стебли и корзинки у подсолнечника — содержат значительный питательный потенциал для почвы и растений будущих урожаев.
По данным Национальной академии аграрных наук Украины, соотношение зерновой части урожая к незерновой составляет:
зерновые культуры (пшеница, ячмень) — 1:1;
кукуруза — 1:1,3;
подсолнечник — 1:2.
Круговорот питательных веществ в почве
Сохранение растительных остатков в поле повышает биоразнообразие почвы, поддерживает здоровье микробиологического сообщества, помогает улучшать и защищать почву. Учёные утверждают, что микробная биомасса почвы и ферментативная активность могут выступать в качестве заместителей качества почвы.
Здоровое и разнообразное микробное сообщество, стимулирует процессы рециркуляции питательных веществ. Почвенные микробы расщепляют пожнивные остатки, высвобождая азот, фосфор, калий и другие питательные вещества обратно в почву, делая их доступными для растений.
Углеродный цикл
Разложение пожнивных остатков почвенными микробами — важная часть углеродного цикла. Накопленный растениями в течение вегетационного периода углерод сохраняется в растительных остатках и может быть использован микробами в пищу, сохраняясь в почве в химически стабильной форме.
Таким образом, сохранение растительных остатков улучшает функции почвы, помогая культурам лучше расти и обеспечивая устойчивость производства.
Использование растительных остатков
В разных технологиях подготовка поля включает разное использование растительных остатков: измельчение и заделка почву, уборка с поля (использование для создания удобрений и кормов), мульчирование, сжигание. В каждом случае растительные остатки оказывают различный эффект на качество почвы.
Повторное использование растительных остатков улучшает качества почв:
- микробную и ферментативную активность;
- богатство питательными элементами;
- биоразнообразие и наличие естественных хищников насекомых.
Важность повторного использования растительных остатков
%20(1).jpg)
Недостаток минерального и органического удобрения почв на украинских полях и применение неверных методов управления растительными остатками (сжигание, вспашка стерни) уже привело к значительной деградации почв. Согласно исследованиям в период с 2000 по 2012 годы аграрии вносили менее 1 т/га органических удобрений (норма внесение для бездефицитного гумусного баланса от 8 до 14 т/га). Как результат, ежегодные потери гумуса в Украине 0,6-0,7 т/га, и 0,05% потери запасов гумуса каждые пять лет.
Растительные остатки — главный компонент для улучшения качества почв в условиях дефицита удобрений. Время их гумификации 3-3,5 года для нейтральных почв обеспеченных питательными элементами, 4-5 лет на кислых тяжёлых почвах, более длительному разложению способствует низкая биологическая активность почв.
В Украине растительные остатки часто используются в качестве удобрений. Одна из причин этого — сокращение поголовья крупного рогатого скота, что определяет уменьшение использования органических удобрений и увеличение стоимости минеральных удобрений. Однако заделанные в почву стебли растений ещё не удобрения. Для усвоения растительных остатков должен пройти процесс гумификации.
Внесение азотных удобрений для гумификации растительных остатков
Заделка растительных остатков — способ улучшения качества почвы и обогащения её необходимыми для роста растений питательными элементами. Чтобы ускорить процесс гумификации вместе с растительными остатками в почву вносятся аммонийные формы азотных удобрений. Иначе, вместо ожидаемого стимулирования роста культур, получаем дефицит азота в почве и развитие хлороза.
Часто аграрии пренебрегают технологией правильной заделки растительных остатков, что может привести к эффекту обратному ожидаемому. Для скорейшего усвоения растительных остатков одновременно с заделкой необходимо вносить в почву азот. Если не вносить минеральные азотные удобрения, необходимое для гумификации количество будет мобилизовано из почвы, что создаст дефицит азота для выращиваемых культур.
Отношение углерода к азоту в соломе 60-100 к 1. Для минерализации растительной массы используется азот из почвы, пока соотношение не станет 20 к 1. Таким образом, с 1 га поля аккумулируется 40-50 кг азота, который недополучат растения.
Эксперты рекомендуют вносить 10-12 кг удобрений на тонну соломы. Благодаря этому 40-50% соломы будет гумифицировано уже на протяжении 6-8 месяцев. Оставшаяся часть в будущем также превратится в органическое удобрение.
Помимо недостатка азота ингибиторное действие растительных остатков (в частности соломы) связано с наличием растворимых форм органических соединений с фитотоксическим эффектом (задержкой роста корневой системы, нарушение обмена веществ). Депрессивный эффект водной вытяжки соломы выше в анаэробных условиях, но снижается при внесении азота.
Использование микробиологических препаратов
Более эффективным, чем заделка растительных остатков в почву с внесением азотных минеральных удобрений, может быть использование микробиологических препаратов содержащих высокоэффективные штаммы и консорциумы микроорганизмов-деструкторов, для инокуляции растительных остатков. Их применение ускоряет процесс минерализации и гумификации, уничтожает патогенны, уменьшая фитотоксичность растительных остатков. Внесённые микроорганизмы расселяются на растительных остатках питаясь ими, способствуя образованию гумуса и доступных для растений форм макро и микроэлементов.
Измельчение растительных остатков
%20(1).jpg)
Эффективность использования растительных остатков во многом зависит от их качественного измельчения (во время уборки урожая, или перед заделкой в почву). Современные модели зерноуборочных комбайнов обязательно оборудуются измельчителями, которые не только дробят стебли растений, но и равномерно распределяют их по всей ширине захвата.
Масса измельчённых незерновых частей растений, которую следует заделать в почву, определяется исходя из: качества земель, количества внесённых в почву удобрений, выноса культурами питательных элементов. Согласно рекомендациям необходимо оставлять до 70% соломы пшеницы, до 60% остатков кукурузы и подсолнечника.
Неравномерное распределение растительных остатков по полю может создать благоприятные условия для расселения грибов, выделяющих ферменты, содержащие вредные для растений фенольные соединения, приводит к забиванию почвообрабатывающих орудий, усложняет посев (невозможно выполнить заделку семян на необходимую глубину), уменьшает эффективность почвенных гербицидов.
Глубина заделки
При заделке растительных остатков создаются благоприятные условия для размножения, как полезных микробов, так и тех, что увеличивают патогенную нагрузку на почву и распространение болезней растений.
Растительные остатки лучше минерализуются в аэробных условиях. Заделка растительных остатков в верхних слоях почвы создаёт оптимальные условия для жизнедеятельности аэробных микроорганизмов, улучшается водоудерживающая способность почвы, но замедляются процессы жизнедеятельности облигатных бактерий (при высоких температурах).
При глубокой заделке затрудняется доступ к кислороду и при разложении остатков образуются летучие жирные кислоты, негативно воздействующие на корневую систему растений.
Также в анаэробных условиях выше депрессивный эффект водной вытяжки растительных остатках (в частности соломы). Это связано с наличием растворимых форм органических соединений с фитотоксическим эффектом, вызывающих задержку роста корневой системы и нарушение обмена веществ. Эффект снижается при внесении азота.
Соблюдение севооборота
Внесение растительных остатков в почву ухудшает её фитосанитарное состояние. По причине их длительной гумификации, заделку растительных остатков целесообразнее использовать перед посевом яровых культур. Важно следить за соблюдением севооборота. Патогенны и вредители, сохранённые в почве, способны снизить урожайность злаковой культуры-последователя.
Увеличение биоразнообразия
Повышение биоразнообразия — ещё один положительный эффект повторного применения пожнивных остатков. Он способствует опылению растений и борьбе с вредителями за счёт естественных хищников. Для увеличения биоразнообразия используются методы диверсификации производства. В разрезе обращения с пожнивными остатками, поддержку биоразнообразия почвы обеспечит мульчирование пожнивных остатков с добавлением органических удобрений.
Экологичность отрасли
Помимо решения локальных задач улучшения качества почв и питания растений, растительные остатки помогают решать глобальные проблемы отрасли. Сегодня на сельское хозяйство приходится почти 13,5% от общего количества выбросов парниковых газов в результате хозяйственной деятельности человека. Отрасль ответственна за 25% глобальных выбросов CO2. Важное значение для климата имеет способность связывать и удерживать углерод в почве.
Цель Парижского соглашения по сокращению выбросов парниковых газов на 40 процентов к 2030 году возможна, если позволить пожнивным остаткам сельскохозяйственных культур гнить в почве. Остатки сельскохозяйственных культур, разлагающиеся под действием микробов, образуют химически устойчивый формы углерода.
Исследователи установили, что фрагменты мёртвых растений играют даже более значительную роль в образовании и связывании углерода в почве, чем это когда-то предполагалось. Ткани растений уже содержат углерод, поглощённый растениями из атмосферы посредством фотосинтеза. Этот углерод остаётся в почве при гниении растений. Также растительные остатки позволяют углероду накапливаться в почве примерно в четыре раза дольше, чем если бы он был внесён.
Эффекту накопления углерода способствует взаимодействие растительных остатков с грибами, белые нити которых разрастаются вокруг фрагментов растений. Они потребляют углерод из растительного вещества, накапливая его в почве.
Сжигание растительных остатков
.jpg)
Сжигание растительных остатков наиболее радикальный метод решения "проблемы" растительных остатков. Такой метод оставляет почву незащищённой, делая её уязвимой для эрозии. В основном сжигание стерни используется для разовой экономии топлива, необходимого на её заделку в почву.
Экономика сжигания стерни.
Расход топлива для заделки растительных остатков в сухую почву — от 10 до 12 л/га. При актуальной стоимости $1,046 за 1 литр дизельного топлива, затраты превышают $1 тыс на каждые 100 га.
Использование в качестве удобрений остатков зерновых культур (пшеницы) с добавкой 10 кг азотных удобрений на 1 тонну остатков в 11 раз дешевле использования эквивалентного количества минеральных удобрений.
Сжигание стерни имеет краткосрочные преимущества для доступности питательных веществ в почве (увеличение содержания азота), но подобный эффект наблюдается лишь около семи дней.
Также исследователи обнаружили некоторое снижение микробной активности после ежегодного сжигания растительных остатков. Зола химически устойчива, но не является источником питательных веществ для микробов.
В целом, у учёных нет сведений о долгосрочном положительном влиянии сжигания стерни на питательные вещества, биологические циклы или здоровье почвы.
