Текст книги "Переход от традиционного к биоорганическому земледелию в Республике Беларусь. (Методические рекомендации)"

Глава 7. Удобрения в биоорганическом земледелии

7.1. Стимулирование естественных процессов в земледелии

В биоорганическом земледелии растения получают питательные вещества за счет естественного круговорота, чего часто недостаточно, чтобы получать высокую урожайность и поддерживать устойчивое плодородие почвы. Отчуждение товарной продукции с урожаем требует не только возместить вынос макро – и микроэлементов из почвы, но и обеспечить воспроизводство плодородия почвы, создать положительный баланс гумуса, поддерживать близкие к оптимальным водно-физические и биологические свойства почвы, тем самым стимулировать естественные процессы, позволяющие гармонично развиваться культурным растениям, продуцируя устойчивые уровни растениеводческой продукции полноценного биохимического состава и высокой питательной ценности.

В эколого-биоорганическом севообороте, как показывает мировая практика, вполне успешно можно сохранять и приумножать плодородие почвы посредством стимулирования естественных процессов путем создания лучших условий для интенсификации биологического режима и гармонизации сопряженных с ним процессов. В связи с этим наряду со стимулированием естественных процессов необходимо вносить достаточное количество высококачественных органических удобрений и природных минералов. По согласованию с сертификационной инспекцией разрешается вносить: из фосфорных в виде труднорастворимых фосфатов – фосфоритную муку, из калийных – сульфат калия и др., включая хелатные, формы микроудобрений, в том числе на основе гуминовых веществ (приложение 1).

Безусловно, важная роль в пополнении запасов питательных веществ воспроизводства гумуса принадлежит почвенным микроорганизмам, посредством которых создается резерв доступных элементов питания. Поэтому всестороннее стимулирование почвенных микроорганизмов и фауны является неотъемлемой частью замкнутого круговорота веществ как важного принципа биоорганического земледелия, который коренным образом отличается от традиционного земледелия, где главной задачей является обеспечение растений интенсивным синтетическим минеральным питанием с целью получения более высоких урожаев.

В биоорганическом земледелии основная задача заключается в активизации естественных почвенных ресурсов, лежащих в основе продукционного процесса в системе почва-удобрение-растение, что позволяет им развиваться в определенной степени как саморегулируемой системе более высокого уровня. Занятость пахотных земель в течение всего вегетационного периода вегетирующими растениями является возобновляемым источником органического вещества, положительно влияющим на агроэкосистему Эколого-биоорганические севообороты должны соответствовать замкнутому производственному циклу, где воедино связываются земледелие и животноводство. В таком циклически замкнутом хозяйстве создаются лучшие условия для производства экологически чистых продуктов питания высокого качества, не загрязняющих окружающую среду.

Организация замкнутого круговорота питательных веществ в биоорганическом земледелии имеет свои проблемы, так как часть продукции выводится из системы и реализуется на внутреннем рынке, в детских учреждениях, больницах, домах престарелых, для школьного питания и др. Однако при правильном ведении хозяйства с учетом внесения органических удобрений – навоза, компостов, соломы, сапропелей, возделывания промежуточных культур, биологической фиксации азота, дополнительного внесения природных органоминеральных удобрений – известняков, серу-, фосфорсодержащих и других удобрений, разрешенных к использованию, можно достигнуть практически замкнутого круговорота веществ, как это происходит в естественных экосистемах.

7.2. Заготовка ферментируемого навоза

Навоз крупного рогатого скота на соломенной подстилке, который планируется вносить после уборки гречихи (проса) под посадку картофеля (кукурузы), рекомендуется вывозить рано весной за год до внесения его под пропашные культуры на специально отведенную площадку для приготовления ферментируемого навоза (компоста). Для получения ферментируемого органического удобрения мы рекомендуем следующую технологию. Вывезенный в апреле навоз бульдозером оформляется в один большой бурт. В мае бурт навоза обрабатывается 3–4 раза биопрепаратом «Байкал ЭМ-1» или «Тамир» (Россия). Обработка проводится опрыскивателями с установкой дозы – 2,5 л препарата и 2,5 л патоки на 250 л воды, что дает возможность более равномерно внести биопрепарат. После этого на площадке, где складировался навоз, бульдозером снимается 5–7 см слоя почвы, пропитанного жижей навоза, для укрытия бурта.

Микробиологические препараты «Байкал ЭМ-1» и «Тамир» рекомендованы для ускорения разложения растительных остатков и других компонентов в различных компостах [14]. В их состав входит набор естественных штаммов микроорганизмов, для которых навоз является источником питания. Компост, как показывали наши наблюдения, значительно уменьшался в объеме в результате ферментации органического вещества полезной микрофлорой. Этот метод разложения органических остатков является не только эффективным, но и безвредным для окружающей среды. Заготовленный ферментированный навоз вносился навозоразбрасывателями в дозе 40–60 т/га.

7.3. Солома и другие растительные отходы

Значительным резервом в эколого-биоорганических севооборотах является солома. Ее использование способствует обогащению почвы органическим веществом, повышению в определенной мере фиксации азота свободноживущими микроорганизмами и улучшению физических и биологических свойств почвы.

Солома является ценным органическим удобрением. Из одной тонны соломы может синтезироваться гумуса около 180 кг, а из одной тонны соломистого навоза – 50–60 кг [6, 8]. Солома содержит большое количество безазотистых веществ: целлюлозы – 33–35 %, гемицеллюлозы – 20–22 %, лигнина – 18–22 %. Широкое отношение углерода к азоту (80–98:1) сдерживает биохимическое разложение соломы. В результате происходит сильная иммобилизация азота почвы микроорганизмами. В первый год после запашки соломы небобовые культуры испытывают недостаток азота, что негативно сказывается на их продуктивности. Применение бобовых сидератов в качестве промежуточных культур устраняет этот недостаток. Нежная зеленая масса сидерата, будучи заделанной в почву, быстро минерализуется, высвобождая, иногда в избытке, питательные вещества, что часто приводит к непроизводительным их потерям. Отношение углерода к азоту сидерата составляет 10–15:1. При совместном же использовании зеленого удобрения бобовых культур и соломы разложение органического вещества протекает при отношении С: N в пределах 20–30:1, т. е. близко к классическому органическому удобрению – навозу, где отношение углерода к азоту около 25:1. С учетом этого при уборке покровной культуры комбайном измельченная солома зерновых распределяется по подсевному клеверу и доннику, а при использовании пожнивных культур в севооборотах измельченная солома равномерно распределяется по поверхности почвы. В этот же день или на следующий поля севооборотов с измельченной соломой обрабатываются биопрепаратом «Байкал ЭМ-1» и заделываются дискаторами с одновременным высевом узколистного люпина, пелюшки и других в качестве пожнивной культуры на корм и зеленое удобрение.

7.4. Удобрения на основе сапропеля и торфа

С учетом природно-территориальной специфики Беларуси и больших ресурсов таких органических и органоминеральных материалов естественного происхождения, как торф (около 4,2 млрд т) и сапропель (около 2,8 млрд м³ в озерах и 1 млрд м³ под торфом), экологической безупречности, большого разнообразия и богатого состава органического вещества, уникальных и благоприятных водно-физических, физико-химических и биологических свойств, что в целом определяет высокую комплексную эффективность использования удобрений на их основе, принимая во внимание колоссальный более чем 70-летний опыт масштабного использования таких удобрений в нашей стране, РФ, Украине, странах Балтии и др., считаем вполне обоснованным и целесообразным применение названных видов удобрений в биологическом земледелии Беларуси.

Напряженный баланс гумуса, сложившийся за последние два десятилетия на пашне республики и требующий планомерного разрешения, также свидетельствует в пользу необходимости использования торфонавозных, навозно-сапропелевых, пометно-сапропелевых и других компостов как удобрительно-мелиорирующих средств природного происхождения, что может быть весьма эффективным на стадии перевода полей с низким уровнем плодородия почв, в том числе легкого гранулометрического состава, от традиционного к биоорганическому земледелию.

Торф как важный компонент компостов ценен своим органическим веществом, более 90 % которого представлено природными биополимерами – гуминовыми кислотами, фульвокислотами, лигнином, полисахаридами и др. Особенно ценным свойством торфа является его высокая влагоемкость, благодаря которой он хорошо удерживает влагу, обладает способностью одновременно улучшать агрофизические, биологические и агрохимические свойства почв.

Торф и сапропель – хорошие адсорбенты аммиачного азота, что позволяет производить высококачественные навозно-сапропелевые и пометно-сапропелевые компосты. Важным является то, что их аммонизация, которая происходит при смешивании с навозом или птичьим пометом, на 20–30 % повышает влагоемкость и снижает фильтрационную способность. Торфонавозные компосты улучшают агрохимические и водно-физические свойства дерново-подзолистых почв: возрастает влагоемкость, пополняются запасы активных форм гумуса, увеличивается содержание минеральных форм азота, оснований и степень насыщенности ими поглощающего комплекса, что благоприятствует активизации биологических процессов. Доказано, что в процессе компостирования, сопряженного с биохимической и физико-химической модификациями торфа и сапропеля, происходит увеличение доли азота в составе легкогидролизуемой фракции их органического вещества.

Сапропель имеет значительно более богатый химический состав по сравнению с торфом, где обнаружено более 30 различных видов минералов (мусковит, биотит, глауконит, полевые шпаты и др.), способен обогащать почву не только органическим веществом и азотом, но и минералами, исключительно важными для формирования высокоплодородных почв. Систематическое применение сапропелевых удобрений, содержащих большое количество илистой фракции, способствует постепенному улучшению минералогического состава песчаных почв. В отличие от торфа влагоемкость разных типов сапропеля невысокая и варьируется чаще всего в пределах 86–95 %, а высокозольные образцы сапропеля обладают еще меньшей влагоемкостью – около 56–65 %. Четыре типа сапропеля (органический, кремнеземистый, карбонатный и смешанный) существенно различаются по этим показателям, поэтому оказывают разное воздействие на почву и растения. Для примера приведен состав сапропеля оз. Прибыловичи Лельчицкого района Гомельской области (табл. 5).

Таблица 5. Агрохимическая характеристика сапропелевых удобрений оз. Прибыловичи

Примечание. а. с. в. – абсолютно сухое вещество.

Принципиально важным для расширения практики использования сапропелевых удобрений в Беларуси является то, что, согласно Директиве Евросоюза (Regulations № 354/2014 от 8 апреля 2014 г., Official Journal of the European Union, L 106/11. EGTOP/2/2011 Final Report on Fertilizers and soil conditioners) [16], с 2014 г. сапропелевые удобрения разрешены к использованию в органическом земледелии стран Европы. Они должны быть свободны от загрязнений пестицидами, стойкими органическими загрязнителями и нефтепродуктами. Максимальное содержание тяжелых металлов должно быть менее: кадмия 0,7 мг/кг, меди 70,0, никеля 25,0, свинца 45,0, цинка 200,0, ртути 0,4, хрома (общ.) 70,0 мг/кг в расчете на сухое вещество.

Компенсацию снижения производства и добычи такого традиционного компонента органических удобрений, как торф, в значительной мере можно разрешить за счет вовлечения в активный хозяйственный оборот отходов промышленного животноводства, растениеводства, которые при существующих технологиях остаются не в полной мере востребованными в силу относительно невысокой эффективности. Наши работы совместно с «НПЦ НАН Беларуси по биоресурсам» показали, что в результате биологической переработки органических отходов (птичьего помета, отходов растениеводства, овощеводства и плодоводства) методом вермикультивирования в готовом биогумусе содержание гуминоподобных веществ возросло по сравнению с исходным состоянием на 5 % и более в зависимости от вида субстрата. При этом содержание гуминовых кислот в вермигумусе также увеличилось существенно.

В отличие от торфа использование сапропеля как удобрения возможно без предварительного компостирования, однако, как показали многолетние исследования, смешивание сапропеля с навозом или птичьим пометом с последующим компостированием существенно повышает эффективность таких удобрений.

В состав сапропеля входят микроэлементы: Mn-200-1000, Zn-10-400, В-10-200, Cu-2-60, Мо-2-20, Со-2-15 [13].

Сапропелевые удобрения в большей мере, чем торф, стимулируют развитие микробиологических процессов, что обеспечивает самоочищение почвы, ускоряет процесс разложения, что важно на начальной стадии подготовки полей к переводу на органическое земледелие. Сапропелевые удобрения благодаря содержанию микроэлементов, высокой биологической активности, активизации азотфиксирующих микроорганизмов и других свойств способны повышать качество сельскохозяйственной продукции и снижать в ней содержание нитратов, а карбонатный сапропель наряду с нейтрализацией избыточной кислотности почв положительно влияет на связывание радионуклидов.

К настоящему времени разработан широкий ряд продукции, приготавливаемой как на основе сапропеля, так и с его добавками [11]. В Республике Беларусь создана новая серия органических и органоминеральных удобрений на основе сапропеля и торфа, характеризующаяся как комплексностью, так и специфической направленностью действия, обеспечивающая минимизацию использования торфа при одновременном повышении агроэкологической ценности создаваемых удобрений [1]. Эта продукция производится предприятиями РО «Белагросервис» Минсельхозпрода Республики Беларусь и др.

Внесение сапропелевых удобрений в высоких (120 т/га и более) дозах проявляет мелиорирующий эффект, резко улучшает водоудерживающую способность и структуру почв, увеличивает мощность гумусового горизонта, уменьшает объемную массу почв, улучшает агрохимические свойства: понижается кислотность, возрастают сумма обменных оснований, степень насыщенности основаниями, содержание азота, подвижных форм фосфора и калия. Возрастает биологическая активность почвы, интенсифицируется деятельность аммонификаторов и бактерий, ассимилирующих подвижные формы азота, снижается транслокация тяжелых металлов, которые могут присутствовать в навозе. Одновременно создается значительный резерв относительно стойкого к минерализации органического материала, оптимизируется фосфатный режим почв.

Наиболее распространены навозно-сапропелевые компосты, получаемые добавкой к сапропелю полужидкого навоза (в зависимости от влажности исходных материалов на 1 т сапропеля приходится 40–60 % навоза) с последующим компостированием, что дает возможность значительно повысить качество и эффективность сапропелевых удобрений благодаря микробиологическому разложению органических компонентов и переходу их в усвояемые растениями формы, связыванию легколетучих азотных соединений навоза.

Технология приготовления навозно-сапропелевых компостов практически ничем не отличается от приготовления торфонавозных компостов, за исключением более узкого соотношения сапропеля и навоза ввиду меньшей влагоемкости первого в сравнении с торфом. Для оптимального протекания процесса компостирования, как показали наши исследования, исходный сапропель должен иметь влажность не более 60 %, соотношение C/N 15:1-20:1, пористость не менее 50–70 %, рН_KCl 6–8. Правильно сформированный штабель разогревается под влиянием микробиологических процессов до температуры 55–65 °C. При этой температуре в течение периода компостирования большая часть семян сорной растительности, а также возбудители болезней утрачивают жизнеспособность. Продолжительность процесса компостирования в летнее время составляет 2–3 мес., в зимнее – до 6 мес.

Сравнение действия сапропелевых и других органических удобрений на урожай показало, что сапропель с содержанием органического вещества около 60 % по своей удобрительной ценности приближается к соломистому навозу и торфонавозному компосту, а иногда и превосходит его. Так, внесение сапропелевых удобрений в дозах 60 и 80 т/га обеспечило прибавку урожая ячменя от 3,4 до 16,1 ц/га, торфонавозного компоста в таких же дозах – на 2,8–10,7 ц/га. Применение 65 т/га сапропеля оз. Червоное (эквивалентное по содержанию азота 40 т/га навоза) дало такую же прибавку урожая картофеля (82 ц/га). Урожайность озимой пшеницы в опытах по сравнению действия сапропеля и навоза (по 70 т/га) была 39,1 и 38,0 ц/га соответственно (контроль – 18,1 ц/га).

Использование местных известковых сапропелей, обладающих высокой нейтрализующей способностью, на кислых дерново-подзолистых почвах вместо извести или доломитовой муки может быть более эффективным, так как они не только компенсируют недостаток кальция, но и служат источником многих других элементов и органического вещества.

Нормы внесения сапропелевых удобрений зависят от исходного гумусного состояния почвы и типа эколого-биоорганического севооборота. Сапропелевые удобрения органического и кремнеземистого типа и компосты на их основе рекомендуется вносить под картофель, кукурузу и сахарную свеклу в дозах 60–80 т/га, под озимую рожь – в дозах 30–40, под морковь, огурцы и томаты – 80–100 т/га. Для дерново-подзолистых супесчаных и песчаных почв оптимальными являются дозы до 80–100 т/га сапропелевых удобрений кремнеземистого и смешанного типа.

Глава 8. Агротехнология возделывания гречихи и картофеля в биоорганическом земледелии

8.1. Технология возделывания гречихи в эколого-биоорганических севооборотах

Гречиха менее требовательна к плодородию почвы, внесению удобрений, борьбе с сорняками, чем другие культуры. В эколого-биоорганических севооборотах гречиху следует размещать не по зяблевой вспашке, а по промежуточным культурам, выращиваемым на корм и зеленое удобрение. В наших работах 2011–2013 гг. в качестве промежуточных культур использовали клевер и донник, которые подсевали под ячмень, и узколистный люпин, выращиваемый пожнивно после уборки ячменя на зерно. В среднем под гречиху было внесено пожнивных остатков и мульчи на зеленое удобрение: клевера – 19,2 т/га, донника – 13,4 и пожнивных остатков узколистного люпина – 14,4 т/га.

Полученные результаты по урожаю гречихи на зерно показали (табл. 6), что использование всей растительной массы наземной и корневой системы промежуточных культур на зеленое удобрение было менее эффективным. Использование же на зеленое удобрение только пожнивно-корневых остатков люпина, донника и клевера, убираемых на высоком срезе (не ниже 20–25 см от почвы), а надземной массы – на корм скоту дало положительные результаты. Урожайность зерна гречихи в эколого-биоорганических севооборотах была даже несколько выше, чем в традиционном севообороте с внесением минеральных удобрений. Однако эта разница была в пределах ошибки опыта.

Гречиха, как и другая зерновая культура, в период образования репродуктивных органов нуждается в дополнительной подкормке элементами питания, но в этот период войти в ее посевы невозможно, так как это приводит к большим потерям. В связи с этим потенциал в плодообразовании гречихи резко снижается. Совсем другое происходит в биоорганическом земледелии. Заделанное в почву перед посевом гречихи органическое вещество растительной массы бобовых культур, богатой биологическим азотом, совместно с биопрепаратами «Восток ЭМ-1» и «Байкал ЭМ-1» минерализуется, обеспечивая растущее растение в период формирования репродуктивных органов необходимыми элементами питания, что положительно влияет на плодообразование, а следовательно, и на урожайность (табл. 6).

Таблица 6. Урожайность зерна гречихи в традиционном и в эколого-биоорганических севооборотах

Примечание. ПК – промежуточная культура.

Биометрический анализ подтверждает, что в эколого-биоорганических севооборотах масса 1000 зерен была заметно выше, чем в контроле, и даже выше, чем по полному минеральному удобрению (NPK). Так, в традиционном севообороте, где вносились минеральные удобрения, масса 1000 зерен составила 23,90 г, тогда как в биологических севооборотах – не ниже 26,55 г.