CC BY
106
ПЛОДОРОДИЕ И ОБРАБОТКА ПОЧВЫ
Н.М. Чернышева, С.С. Балабанов, Н.И. Картамышев, В.Ю. Тимонов
Аннотация. В работе излагаются основные факторы плодородия, потери гумуса в почвах за многолетний период возделывания сельскохозяйственных культур в России и за рубежом. Даются критическая оценка существующей теории гумусообразования в обрабатываемых почвах и пути совершенствования ее.
Ключевые слова: плодородие, гумус, минерализация, потеря, гумификация, гумусовый горизонт, рухляк, растения, луговая формация, степная формация, аэробный процесс, анаэробный процесс, беспозвоночные животные.
Плодородие почв определяется комплексом факторов, но ведущим из них является гумус. По выражению Лыкова А.М. гумус есть страж плодородия, поэтому мы и рассмотрим здесь динамику 1умуса под влиянием обработки почвы. К настоящему периоду накоплено достаточно факторов, чтобы утвердительно сказать, что в обрабатываемых почвах мира идет постепенное сокращение гумуса в почвах.
Основными факторами снижения эффективного плодородия являются: истощение запасов гумуса и питательных веществ, ухудшение агрофизических свойств почвы в связи с их дегумификацией (Унгурян В., 1983) [1]. Величины этой дегумификации огромны. По данным Деревянко Р., Бацулы А. и Чесняка Г. (1983) типичные черноземы УССР за 100 лет потеряли 88 т/га |умуса, а южные по отдельным видам -30-75 т/га, что составляет 30-43 % и 25-36 % от исходного содержания. Аналогичное явление наблюдается в Российской Федерации. Так, в Нечерноземной зоне ежегодно теряется 0,6-1,7 т/га (Орлов Д.С., 1981); в ЦЧО (Курская область) 1,0-1,5 т/га (Егоров В.В., 1981) [2]; в Краснодарском крае за 25 лет содержание гумуса в черноземах уменьшилось в среднем на 1,3 % в абсолютных показателях (Егоров В.В., 1981); а в почвах Новосибирской области за 80 лет - в 2 раза и более (Лешков А.И., 1980); в темно-каштановых почвах Алтайского края за
50 лет содержание гумуса снизилось с 2,54 до
1,70 %, т.е. примерно на 30 % (Олифер В.А., 1980).
Аналогичные данные можно привести по другим регионам России и зарубежным странам. Так, среднее содержание гумуса в пахотном слое степных почв прерий Канады, США, Аргентины снизилось на 30-40 %; в освоенных землях Бразилии оно уменьшилось с 6 до 2 % (Ковда В.А., 1981) [3].
И в то же время на целинных землях наблюдается прирост или стабилизация гумуса. В связи с этим, как утверждает Картамышев Н.И. [4], можно с сожалением констатировать, что человек, в отличие от природы, несмотря на большое стремление и желание, не научился пока управлять почвообразовательным процессом. Вся его деятельность в области земледелия зиждется на использовании того, что создала природа. Природа же, в отличие ог человека, создала и продолжает создавать деятельный перегной, плодородие, почву. Задача земледельца- познать природные процессы, явления и способствовать их активному развитию в процессе возделывания с.-х. культур. До сих пор человек пытается энергично вмешиваться в процессы, происходящие в природе, с благородной целью - усовершенствовать эти процессы, обратить немедленно на благо человечества. Но, к сожалению, не достиг положительного результата. Природа нам, по выражению Ф. Энгельса, жестко мстила. Так было с попыткой
Информация об авторах
Чернышева Наталья Михайловна, кандидат сельскохозяйственных наук, старший преподаватель Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова.
Балабанов Сергей Семенович, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова.
Картамышев Николай Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель пауки, заведующий кафедрой земледелия Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова, тел. (4712) 58-31-18.
Тимонов Валерий Юрьевич, агроном-исследователь по оценке, адаптации и внедрению нетрадиционных технологий агрофирма «Камыши», кандидат сельскохозяйственных наук, тел. (4712) 59-54-50.
регулирования, реконструирования почвообразовательного процесса.
Стремление создать мощный гумусовый горизонт, увеличить его мощность, например, с 20 до 30-40 см путем постепенной, ежегодной припашки нескольких сантиметров малоплодородной породы к плодородной почве, а так же путем внесения даже высоких доз органических удобрений, есть нечто иное, как попытка управлять, ускорять почвообразовательный процесс. На деле эта попытка оборачивается не только не увеличением мощности гумусового горизонта и содержания перегноя в нем, а наоборот, сокращением его, выпахиванием, деградацией чернозема.
Почему же так происходит, что вместо ожидаемого воспроизводства плодородия, расширенного воспроизводства, имеется деградация почв? В чем же причина сложившегося положения? Эту причину следует искать в теории процесса, в теоретическом обосновании основных звеньев системы земледелия и в первую очередь в теории обработки почвы, севооборота и т.д.
В.Р. Вильямс впервые обосновавший роль вспашки как приема, создающего оптимальные условия для гумусообразования, исходил из того, что почвообразовательный процесс представляет качественный признак живых растительных организмов, развивающихся на рухляке, а не самого рухляка. Темпы и сам ход этого процесса могут протекать в зависимости от соотношения двух противоположных процессов -создания и разрушения:
- при их равновесии на каком-то этапе количество органического вещества в почве стабилизируется;
- при преобладании процесса создания будет увеличение количества органики;
- при преобладании процесса разрушения, почва с накопленным в ней органическим веществом может снова стать рухляком (Вильямс В.Р., 1922) [5].
Высшая цель земледельца, в условиях сельскохозяйственного производства, определить и создать условия равновесия и преобладания процесса создания. В этом залог простого и расширенного воспроизводства. В.Р. Вильямс и его последователи видели в основе создания таких условий отвальную обработку почвы -вспашку. Одной из задач которой является заделка органики - наземных остатков культурных растений и массы их корневой системы,
откладывающейся в большом количестве у поверхности почвы (по схеме конуса, обращенного вершиной вниз) в глубокие (20 и более см) слои почвы - в условия анаэробного разложения (Вильямс В.Р., 1947), так как только анаэробные бактерии, по В.Р. Вильямсу, способны превращать свежее органическое вещество в гумус. Коль скоро это так, то почвы при наличии вспашки с каждым годом должны были бы не утрачивать, а накапливать гумус. Что же имеется на самом деле, показано выше. К этому следует добавить печальный опыт Ротамстед-ской опытной станции, где ежегодное внесение по 22 т/га навоза в течение 91 года не обеспечило увеличения гумуса в почве. Более того,
В.Р. Вильямс сам подчеркивал, что вспашка, необходимая для обеспечения условий аэро-биозиса с целью создания пищи для растений, есть нечто иное, как полнейшее разрушение гумуса (Вильямс В.Р., 1947). И эту отрицательную сторону вспашки он предложил устранить разумным подбором и использованием культурных растений. При этом он выделял две растительные формации, наиболее сильно влияющие на ход гумусообразовательного процесса: степную и луговую.
Формальное отличие степной растительной формации от луговой травянистой растительной формации заключается в сроке отмирания растений их слагающих. Растения степной формации отмирают летом задолго до наступления зимних заморозков. Растения луговой травянистой формации отмирают с наступлением зимы.
Отложение растительных остатков степной флоры в массе рухляка происходит летом в условиях минимума влажности рухляка и, следовательно, при наличии условий максимальной его аэрации. Поэтому разложение корневых остатков степной флоры происходит в условиях аэробного процесса, быстро, до полной минерализации всех элементов органического вещества. Качественным признаком степной травянистой растительности является то, что под ее покровом (по Вильямсу) в рухляке ни при каких условиях не могут накопиться ни перегной, ни органические остатки.
Отложение растительных остатков луговой флоры в массе рухляка происходит в начале зимы. Разложение остатков луговых растений происходит весной по опаиванию рухляка, в условиях первого количественного максимума влажности, следовательно, в условиях первого
количественного минимума аэрации, т.е. в условиях господства анаэробиозиса. В связи с этим накопление органических остатков и перегноя в массе рухляка под покровом луговой травянистой растительной формации неизбежно. Это качественный признак, отличающий эту формацию от степной травянистой формации. Рухляк под покровом луговой травянистой формации при всяких условиях должен накопить в своей массе, как растительные остатки, так и перегной (Вильямс В.Р., 1947). Итак, основные условия эффективного гумусообразо-вания, по В.Р. Вильямсу состоят в следующем:
- отвальная вспашка на глубину не менее 20 см как средства создания анаэробных условий для разложения растительных остатков и улучшения афофизических свойств почвы путем запашки верхнего 10-сантиметрового слоя, утратившего плодородие, структуру и прочность, и укрытия этого бесструктурного слоя нижними, не утратившими структуру слоями почвы мощностью не менее 10 см;
- ежегодность отвальной обработки (вспашки), в связи с тем что структура верхнего горизонта полностью разрушается в течение одного лета. Поэтому каждый год необходимо сбрасывать на дно борозды десятисантиметровый, утративший плодородие и структуру слой почвы и покрывать его почвой нижних структурных горизонтов. Каждый год необходимо запахивать (помещать в анаэробные условия) растительные остатки с целью их гумификации;
- преимущественное возделывание и использование в хозяйственных целях растений луговой растительной формации.
Эти положения и явились теоретической основой обработки почвы и гумусообразования в ней. Однако с момента их сформирования прошло много лет, сельскохозяйственная наука ушла далеко вперед, накоплены новые факты, позволяющие по-новому оценить явления и процессы, увидеть недоработки и неточности в существующей теории. Эти неточности, на наш взгляд, заключаются в следующем:
а) в недостаточной обоснованности необходимости ежегодной отвальной обработки почвы на глубину не менее 20 см с целью регулирования аг рофизических свойств ее. В превышении значимости фактора интенсивного глубокого рыхления почвы. В требовании неукоснительного ежегодного выполнения его без учета условий сельскохозяйственного произ-
водства и характеристики самой почвы (рухляка);
б) в признании неизбежности ежегодной отвальной обработки - вспашки почвы на глубину не менее 20 см с целью заделки органических остатков культурных растений в анаэробные условия и целью создания мощного (более 20 см) гомогенного корнеобитаемого слоя, с целью исключения дифференциации обрабатываемого слоя почвы по плодородию. В признании факта дифференциации верхних слоев почвы по плодородию в качестве одной из основных причин низкой урожайности возделываемых культур;
в) в неверном толковании причин отсутствия процесса гумусообразования при степной растительной формации и активного протекания его при луговой растительной формации;
г) в недооценке роли почвенных беспозвоночных животных в гумусообразовании.
Глубокое научное обоснование значимости и процесса протекания названных факторов и, в связи с этим, необходимости их осуществления с учетом изменившихся условий сельскохозяйственного производства, будет служить теоретической основой совершенствования системы основной обработки почвы (Карта-мышев Н.И., 1985, 2006).
Правильность сделанных выводов подтверждается результатами работы многих исследователей.
Г лубокая вспашка, вспашка с почвоуглублением и рыхление подпахотного горизонта до 40-90 см, с одной стороны, обеспечивают прибавки урожая сельскохозяйственных культур в зависимости от типа почв на 2,3-17,1 % (Doty
С., 1975; Hohere [6]; Swain R., 1975), а с другой
- способствует быстрому расходованию органической части почвы, снижению потенциального плодородия. Так, только тринадцатилетняя интенсивная отвальная обработка южного карбонатного чернозема уменьшает содержание гумуса в верхнем 20-и сантиметровом слое почвы на 10 %, а тридцатилетняя на 20 % (Зайцева А.А., 1968). Аналогичные результаты получены на черноземных почвах в Курском государственном заповеднике им. Алехина.
Обеднение верхнего горизонта под действием интенсивной глубокой отвальной обработки происходит, с одной стороны, за счет более быстрой минерализации органической части почвы, приводящей к ухудшению агрофизических свойств, а, с другой стороны, за счет вовлечения в верхний горизонт нижних, обед-
ненных слоев почвы. Для восполнения потерь органической части почвы, происшедших за 15 лет за счет глубокой обработки, систематического припахивания тонкого, менее плодородного слоя, по данным французских исследователей необходимо увеличить запас органического вещества в почве в среднем на 15 т/га, внести в почву в виде пожнивных остатков, си-дератов, соломы и т.п. около 150 т/га, что практически невозможно (ТЬеуепе! в. [7], Рпёеску, 1980).
Замена интенсивной отвальной обработки глубоким плоскорезным рыхлением не устраняет отмеченных выше недостатков, хотя и способствует большему накоплению влаги и сокращению смыва почвы. Обеспечивая хорошие условия для жизнедеятельности аэробных микроорганизмов в обрабатываемом слое почвы (0-30 см), содержащем наибольшее количество органического вещества (гумуса), плоскорезная обработка так же, как и вспашка, способствует быстрой минерализации его. Больше того, не обеспечивая эффективной заделки органических удобрений и пожнивных остатков, она увеличивает потери элементов питания и в связи с этим не может способствовать увеличению эффективного и потенциального почвенного плодородия. Поэтому не случайно, что увеличение урожая сельскохозяйственных культур, выращиваемых по плоскорезной обработке, особенно при длительном применении, её наблюдается (по сравнению со вспашкой) лишь на фоне высоких доз минерального питании.
Несовершенство существующих систем обработки почвы все четче проявляется и в сельскохозяйственной практике. Неслучайно значительный рост выработки гектаров эталонной пахоты на один физический гектар не сопровождается ростом урожайности сельскохозяйственных культур (Новолоцкий А.С., 1972) [8].
Резюме:
Плодородие почвы следует отождествлять с содержанием гумуса в ней. Стабильное и продолжительное расширенное воспроизводство плодородия - увеличение содержания гумуса в почве возможно при исключении глубокой отвальной обработки повсеместно, за исключением особых случаев типа солонцовых и им подобным почвам. Но и в этом случае успеху будет содействовать внесение высоких доз органических удобрений.
Список использованных источников
1 Унгурян, В. Лимитирующие факторы и пути воспроизводства плодородия черноземов Молдавии / В. Унгурян // Проблемы повышения продуктивности черноземных почв.-Харьков, 1983 .-С. 10-11.
2 Егоров, В.В. Некоторые вопросы повышения плодородия почв / В.В. Егоров // Почвоведение.-1981 .-№10.-С. 71-79.
3 Ковда, В.А. Советское почвоведение на службе сельского хозяйства СССР/ В.А. Ковда. -Пущино, 1981 .-С.45-46.
4 Картамышев, Н.И. Критика теории В.Р. Вильямса о гумусообразовании в обрабатываемых почвах / Н.И. Картамышев// Научные труды. - Брянск, 2006.-С. 107-125.
5 Вильямс, В.Р. Общее земледелие. Естественноисторические основы производства/В.Р. Вильямс. - М., 1922.-С.298-308.
6 НоЬеге Водепй-исМЬагкеЦ с1игсЬ Tieflockrung.-1976.-P. 1-6.
7 ТЬеуепе! в. ЬаррогоГ опсНзэетеЩ ёсэ ЬЬоигБ // СиШуаг.-1976.-№77.-Р. 38-40.
8 Новолоцкий, А.С. Вопросы минимали-зации обработки почвы, минимальная обработка почв/ А.С. Новолоцкий.-М.: ВНИИТЭСХ, 1972.-Ч.1.-С. 3-8.
