Способы использования соломы на удобрение. 1 страница

Глава 12. Органические и бактериальные удобрения

Значение, виды и объемы использования органических

Удобрений

 

Органические удобрения содержат питательные элементы в форме органических соединений растительного и животного происхождения. Они используются на протяжении тысячелетий. В Китае и Японии органические удобрения начали применять более 3 тыс. лет назад. В странах Западной и Восточной Европы – в XIV–XV вв. использовали навоз, в Средней Азии с давних времен – зеленое удобрение. В современном мировом сельском хозяйстве ежегодно используется 3–4 млрд. т органических удобрений.

Органическим удобрением принадлежит важная роль в повышении плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур. Без их систематического применения нельзя рассчитывать на высокие и устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур, особенно на песчаных и супесчаных почвах. Академик Д. Н. Прянишников писал: «Как бы ни было велико производство минеральных удобрений в стране, навоз никогда не потеряет своего значения как одно из главнейших удобрений в сельском хозяйстве».

В современном сельском хозяйстве органическим удобрениям принадлежит особая роль в сохранении почвенного плодородия на фоне повышения урожайности возделываемых культур. При интенсивном ведении земледелия минерализация гумуса существенно возрастает и недостаточные дозы органических удобрений могут привести к снижению почвенного плодородия. Поэтому в настоящее время поддержание бездефицитного баланса гумуса в почвах с оптимальным его содержанием и положительного – в почвах с низким содержанием, является первоочередной задачей сельскохозяйственного производства и её решение непосредственно связано с применением органических удобрений.

Органические удобрения оказывают многостороннее действие на все агрономически важные функции почвы и позволяют вовлечь в хозяйственно-биологический круговорот элементы минерального питания, отчуждаемые с урожаем сельскохозяйственных культур.

Систематическое применение органических удобрений способствует: накоплению гумуса, улучшает физико-химические свойства почвы; увеличивает запас питательных веществ, понижает кислотность, повышает содержание поглощённых оснований, поглотительную способность и буферность, влагоёмкость, скважность и водопроницаемость, обогащает почву микрофлорой усиливает её биологическую активность и выделение углекислоты, уменьшает сопротивление почвы при механической обработке, создаёт оптимальные условия для минерального питания растений, повышает устойчивость растений при неблагоприятных погодных условиях.

За счет органических удобрений в Беларуси компенсируется около 30 – 40 % выноса питательных элементов с урожаем сельскохозяйственных культур. Под влиянием органического вещества навоза активизируются микробиологические процессы в почве, в результате чего повышается растворимость, а следовательно, и доступность растениям элементов минерального питания. Например, нерастворимые фосфаты кальция, железа, алюминия и другие формы переходят в соединения, усвояемые растениями. Фосфор же, потребленный микроорганизмами и закрепленный в плазме при их отмирании, переходит в легкоусвояемые растениями соединения.

Около 75 % органических удобрений от внесённого количества минерализуется и участвует в питании растений, 25 % гумифицируется и идёт на восполнение потерь почвенного гумуса с навозом в почву возвращается часть питательных элементов, поглощенных растениями в предыдущие годы. Одна тонна подстилочного навоза в среднем содержит 5 кг азота, 2,5 кг фосфора, 6 кг калия, а также ряд микроэлементов – 15 г марганца, 1,1 г бора, 2,5 г меди, 10 г цинка, 0,15 г кобальта.

Органические удобрения являются источником углекислого газа, который насыщает не только почвенный воздух, но и приземный слой атмосферы. Воздух над унавоженным полем обогащается СО₂, что существенно улучшает воздушное питание растений. Углекислота, выделяющаяся при разложении навоза, положительно действует и на процессы, протекающие в почве. Повышается подвижность почвенных фосфатов. При мощном развитии растений и густом травостое углекислота, образующаяся при разложении навоза, почти полностью усваивается растениями. Особенно большое значение это имеет для защищенного грунта.

При внесении 30 т/га навоза в почве за сутки образуется до 200 кг/га углекислого газа. При урожайности зерновых 50 ц/га растения на 1 га расходуют около 200 кг СО₂ в сутки, а картофель и овощи при урожайности 250 ц/га – 150 кг СО₂. В опытах посевы сахарной свеклы, использовавшие дополнительно углекислоту, образующуюся при разложении навоза, дали урожайность и выход сахара на 25 % больше, чем в контроле без органических удобрений. Внесение 60 т/га навоза под огурцы на супесчаной почве повысило их урожайность на 43 %, в том числе за счет образования СО₂ – на 20 %.

При сложившейся системе содержания животных в сельскохозяйственных организациях республики для подстилки необходимо 4500 тыс. тонн соломы и 2860 тыс. тонн торфа для компостирования с полужидким навозом. В целом по республике выход подстилочного навоза составляет 50 %, полужидкого – 20 %, жидкого – 30 %. Ежегодно на почвы пахотных земель республики необходимо вносить 55,7 млн. тонн навоза и компостов, или 12,1 тонн на 1 га пашни.

Среднегодовые дозы органических удобрений в севооборотах для поддержания бездефицитного баланса гумуса зависят от типа и гранулометрического состава почвы, биологических особенностей возделываемых культур.

Наиболее интенсивно минерализация гумуса протекает в почвах под пропашными культурами. Положительный баланс гумуса при возделывании без внесения органических удобрений способны обеспечить только многолетние травы. Поэтому при расчете доз органических удобрений для поддержания бездефицитного баланса гумуса необходимо учитывать соотношение между пропашными культурами и многолетними травами: чем меньше многолетних трав приходится на 1 га пропашных, тем выше должны быть дозы органических удобрений.

При структуре посевных площадей, когда на 1 га пропашных приходилось 0,8 га многолетних трав для поддержания бездефицитного баланса гумуса в почвах пахотных земель необходимо вносить не менее 12 т/га органических удобрений или 55,7 млн. тонн (табл. 12.1). С учетом имеющегося поголовья скота может быть заготовлено 46,8 млн. тонн навоза и компостов и 9,7 млн. тонн условного навоза за счет запашки соломы. В сумме это составит 56,5 млн. тонн органических удобрений (12,1 т/га), что в целом может обеспечить бездефицитный баланс гумуса.

Для учета внесения различных видов органических удобрений (форма 9-сх) по их способности к гумусообразованию используются следующие коэффициенты перевода в условный навоз: все виды подстилочного навоза – 1; полужидкий бесподстилочный навоз – 05; жидкий навоз – 0,2; навозные стоки – 0,06; куриный помет – 1,7; подстилочный помет – 2,0; торфо-пометный компост – 1,3; сапропелевые удобрения органического типа – 0,5; сапропелевые удобрения смешанного типа – 0,3; солома зерновых, крупяных и крестоцветных культур – 3,5 (с учетом дополнительного внесения азота); солома зернобобовых культур и кукурузы (с учетом дополнительного внесения азота) – 1,8; ботва – 0,5.

 

12.1. Потребность и возможные объемы производства органических удобрений

в Республике Беларусь

 

Область	Потребность для бездефицитного баланса гумуса	Возможное накопление органических удобрений, млн. т условного навоза
за счет навоза и компостов	за счет запашки соломы	всего
млн. т	т/га			млн. т	т/га
Брестская	9,8	14,6	8,4	1,7	10,1	15,0
Витебская	6,6	8,5	7,4	1,0	8,4	10,8
Гомельская	10,5	15,3	6,7	1,9	8,6	12,5
Гродненская	8,7	12,3	7,9	1,6	9,5	13,4
Минская	12,9	11,9	11,8	2,1	13,9	12,9
Могилевская	7,5	10,4	5,9	1,4	7,3	10,2
Республика Беларусь	55,8	12,0	46,8	9,7	56,5	12,1

 

По последним данным агрохимического обследования 10 % (448,2 тыс. га) почв пахотных земель республики имеют низкое содержание гумуса. Наибольшие площади таких почв расположены в Гродненской (158,5 тыс. га) и Могилевской (127,3 тыс. га) областях

Для того, чтобы повысить содержание гумуса в этих почвах на 0,01%, на основании средних коэффициентов гумификации рассчитаны дозы различных видов органических удобрений, которые следует внести сверх количества, необходимого для поддержания бездефицитного баланса гумуса (табл. 12.2).

 

12.2. Дозы органических удобрений, которые необходимо внести для сдвига содержания

гумуса на 0,01 %

 

Удобрение	Влажность, %	Из 1т удобрения образуется гумуса, кг	Необходимо внести для сдвига содержания гумуса на 0,01 %, т
Соломистый навоз			8,1
Полужидкий навоз			16,3
Жидкий навоз			40,6
Навозные стоки		2,4	135,4
Куриный помет			4,8
Солома			2,2

 

Увеличение объемов применения органических удобрений, наряду с поддержанием бездефицитного баланса гумуса в почвах, способствует дополнительному поступлению в почву азота, фосфора и калия, что очень важно в условиях постоянно возрастающих цен на минеральные удобрения (табл. 12.3).

 

12.3. Поступление в почву элементов питания с навозом и компостами

 

Область	Выход навоза, тыс. т	Содержание элементов питания, тыс. т
N	Р2О5	К2О	Всего NPK
Брестская		29,5	15,2	28,7	73,3
Витебская		25,8	13,3	25,1	64,2
Гомельская		23,4	12,1	22,8	58,3
Гродненская		27,7	14,2	26,9	68,7
Минская		41,3	21,2	40,1	102,7
Могилевская		20,8	10,7	20,2	51,6
Итого		163,6	84,2	159,0	406,8

 

Сохранение и повышение запасов гумуса в почвах в перспективе должно определяться объемом применения органических удобрений и использованием для этих целей всех возможных источников органического вещества (торф, солома, сидераты), структурой посевных площадей, способами обработки почв.

Дозы органических удобрений для восстановления и увеличения гумуса в дерново-подзолистой почве приведены в табл. 12.4. В среднем по Беларуси около 11% пашни содержат менее 1,5 % гумуса, в Гомельской, Гродненской и Могилевской областях такие почвы составляют 16,1–26,5 % пашни. Средневзвешенное содержание гумуса в пахотных почвах республики – 2,24 %.

Уменьшение количества используемых органических удобрений до 8,2 т/га ставит под угрозу поддержание не только положительного, но и бездефицитного баланса гумуса в пахотных почвах. В этих условиях усиливается необходимость расширения площадей под посевы многолетних бобовых трав и бобово-злаковых травосмесей и сокращения пропашных культур в структуре посевов. Это диктуется также интересом энергосбережения. В настоящее время представляется целесообразным использовать энергосберегающую структуру посевов из расчета не менее трех гектаров многолетних трав на каждый гектар пропашных культур в среднем по республике.

Применяются следующие виды органических удобрений:

1. Органические удобрения на основе отходов животноводства и птицеводства: подстилочный и бесподстилочный навоз, навозные стоки (навозная жижа), птичий помет.

2.Удобрения из природного органического сырья: торф, сапропель, компосты (в том числе вермикомпосты).

3.Зелёное удобрение и побочные продукты растениеводства: зелёное удобрение, солома.

4.Удобрения на основе коммунальных и промышленных отходов: промышленные и бытовые отходы, гидролизный лигнин, осадки сточных вод.

 

12.4. Дозы внесения органических удобрений для разных разновидностей дерново-подзолистых почв, т/га

 

Почвы	Образуется гумуса из 1 т навоза, кг	Для восстановления минерализованного гумуса при удельном весе пропашных культур в севообороте, %	Для увеличения гумуса при его содержании в почве, %
			до 1,5	1,51–2,0	2,01–2,5	более 2,5
Суглинистые					3,0	2,0	1,0	0,5
Супесчаные, подстилаемые мореной		12,0	12,5	13,0	3,4	2,3	1,2	0,6
Супесчаные, подстилаемые песками					3,8	2,6	1,4
Пески					4,3	3,0	1,7

 

Подстилочный навоз

 

Подстилочный навоз – основное органическое удобрение. Это смесь твердых и жидких экскрементов животных и подстилки.

Выход навоза, его химический состав и удобрительная ценность зависят от вида животных, типа кормления, количества и вида подстилки (солома, торф), способа хранения, степени разложения (табл. 12.5).

По содержанию воды навоз делят на горячий (конский и овечий) и холодный (от крупного рогатого скота и свиней). Горячий навоз содержит меньше воды и разлагается быстрее, поэтому его используют для набивки парников, устройства утепленных гряд и в качестве биотоплива. Количество и соотношение твердых и жидких выделений животных и их состав значительно различаются у отдельных видов скота. У лошадей твердых выделений в 3,5 раза болыше, чем жидких, у овец и крупного рогатого скота – в 2,5 раза, а у свиней, наоборот, жидких выделений в 2 раза больше, чем твердых.

Твердые и жидкие выделения животных неравноценны по химическому составу и удобрительным качествам. В жидких выделениях азота больше, чем в твердых, а фосфора, наоборот, значительно больше в твердых выделениях. Основное количество фосфора, выделяемого из организма животных, находится в кале, а большая часть калия и от 1/2 до 2/3 азота – в жидких выделениях. Азот и фосфор в твердых выделениях входят в состав органических соединений и после минерализации переходят в доступную для растений форму. В жидких выделениях элементы питания растений находятся в ратворимой, легкодос-тупной форме.

 

12.5. Содержание питательных элементов в органических удобрениях

(по данным Госагрохимслужбы Республики Беларусь), % (не ниже)

 

Вид удобрений	Влажность, %	Азот общий	Аммиачный	Р2О5	К2О
сырая масса	сухое вещество	сырая масса	сухое вещество	сырая масса	сухое вещество	сырая масса	сухое вещество
Навоз на соломенной подстилке	70–80	0,50	2,00	0,05	0,20	0,20	0,80	0,50	2,00
Навоз на торфяной подстилке и торфонавозные компосты при соотношении навоза и торфа 2:1	65–75	0,50	1,70	0,06	0,20	0,18	0,60	0,40	1,30
Торфонавозные компосты (соотношение 1:1)	65–75	0,60	2,00	0,05	0,16	0,16	0,50	0,30	1,00
Торфопометные компосты	65–70	1,02	2,94	0,32	0,92	0,82	2,36	0,30	0,86
Навоз полужидкий	80–90	0,40	2,40	0,10	0,60	0,17	1,00	0,40	2,40
Навоз жидкий:
крупного рогатого скота	90–95	0,25	2,70	0,10	1,40	0,12	1,30	0,30	3,30
свиней	90–95	0,30	4,00	0,15	2,00	0,10	1,30	0,20	2,60

 

В навозе лошадей и овец меньше воды и больше органического вещества, а также азота и фосфора, чем в навозе крупного рогатого скота и свиней.

На состав и соотношение твердых и жидких выделений животных влияют количество и качество потребляемых кормов. Чем больше поедается сочных кормов и выше их влажность, тем больше жидких выделений. Чем корм переваримее, тем меньше сухого вещества в твердых выделениях. При увеличении количества концентрированных кормов содержание в навозе азота и фосфора возрастает. В среднем из потребляемого животными корма в навоз переходит около 40 % органического вещества, 50 – азота, 80 – фосфора и до 95 % калия.

Свежие выделения животных не используются в качестве удобрений, так как при их внесении возможны засорение полей семенами сорных растений, заражение болезнетворными бактериями животных и человека, загрязнение окружающей среды. В зависимости от степени разложения различают: свежий навоз; слаборазложившийся – подстилка и кормовые остатки незначительно изменили цвет и прочность; полуперепревший – подстилка и кормовые остатки темно-коричневого цвета, потеряли прочность и легко разрываются; масса по сравнению со свежим уменьшилась на 10–30 %; перепревший – однородная темноокрашенная мажущая масса с трудноразличимыми составными частями; на этой стадии разложения теряется около половины исходной массы и органического вещества; перегной – черная однородная сыпучая масса; количество перегноя составляет около 25 % от свежего навоза. Не рекомендуется вносить и свежий навоз, так как в нем содержится большое количество семян сорняков, а также возбудителей различных болезней. Кроме этого, наличие в свежем навозе большого количества неразложившихся безазотных соединений усиливает иммобилизацию почвенной микрофлорой азота, фосфора и других элементов, т.е. она выступает в качестве конкурента растений. Поэтому культура, посеянная по свежему навозу, в первый год может даже снизить урожай вследствие азотно-фосфорного голодания растений в начале вегетации. Особенно недопустимо вносить свежий навоз под сахарную свеклу, кукурузу и озимую пшеницу. Лучшим является подстилочный полуперепревший навоз. Его химический состав по данным Государственных центров агрохимической службы и лабораторий представлен в табл. 12.6.

 

12.6. Химический состав полуперепревшего подстилочного навоза

 

Вид	Содержание при естественной влажности, %	Влажность	рН	C:N
азота (N)	фосфор	калий	органическое вещество	золы
общего	аммиачного
Крупного рогатого скота	0,54	0,07	0,28	0,60			65,0	8,1
Свиной	0,84	0,15	0,58	0,62		17,4	60,7	7,9
Конский	0,50	0,09	0,26	0,59	22,6	8,4	69,0	7,9
Овечий	0,86	0,14	0,47	0,88	28,0	23,0	49,0	7,9

 

Доводить удобрение до перепревшего состояния и перегноя нерационально, так как при этом в 2–3 раза уменьшается содержание органического вещества (табл. 12.7).

 

12.7. Содержание азота и фосфора в коровьем навозе, приготовленном на соломенной

подстилке, в зависимости от степени его разложения, %

 

Показатели	Степень разложения навоза
свежий	полуперепревший	перепревший	перегной
Азота (N)	0,52	0,60	0,66	0,73
Фосфора (Р2О5)	0,25	0,38	0,43	0,48
Потери органического вещества	–	29,0	47,2	62,4

 

Во время хранения химический состав навоза существенно изменяется: в результате аммонификации азотистых веществ происходят значительные потери азота. Качество навоза зависит от химического состава и поглотительной способности подстилки, которая создает лучшие условия для жизнедеятельности микроорганизмов и разложения кала. Подстилка улучшает физические свойства навоза, впитывает мочу и поглощает образующийся при ее разложении аммиак, что уменьшает потери азота. Особенно важное значение имеет способность подстилки поглощать жидкости и газы. В значительной степени качество навоза определяется содержанием в подстилке азота и зольных веществ. Самым высоким содержанием азота характеризуется торфяная подстилка и солома бобовых, в последней содержится и самое большое количество фосфора. Поэтому в навозе, приготовленном из торфяной подстилки и соломы бобовых, больше всего азота. Для подстилки применяют солому злаковых культур и торф или торфяную крошку, реже – древесные стружки и опилки. Среднесуточные нормы подстилки соломы злаковых культур и верхового(мохового) торфа на одну голову составляют соответственно (кг): для коров – 4–6 и 5–8; лошадей – 2–4 и 3–5; овец – 0,5–1 и 1–1,5 и свиней – 1–2 и 1,5–2. С увеличением массы подстилки для коров с 2 до 6 кг почти в 1,5 раза возрастает накопление навоза и в 3–4 раза уменьшаются потери азота при его хранении.

Для подстилки лучше использовать слаборазложившийся (содержащий менее 20 % гумифицированных органических веществ) верховой торф влажностью 30–40 %. При использовании в качестве подстилки более разложившегося низинного торфа его берут в удвоенном количестве и во избежание загрязнения животных застилают сверху слоем соломы. Верховой торф имеет небольшую зольность (1,5–3%) и высокую способность к поглощению жидкостей и газов: 1 кг верхового торфа способен поглотить 9–18 кг воды, 15–30 г аммиака, а 1 кг соломы – 2–3 кг воды и 2–5 г аммиака.

Применение торфяной подстилки на скотных дворах уменьшает содержание аммиака и углекислого газа в воздухе в 2,5 раза и снижает относительную влажность помещения со 100 до 75 %. Торфяная подстилка не только улучшает зоотехнические условия содержания скота, но и значительно увеличивает выход навоза и резко снижает потери азота. При увеличении подстилки до 8–10 кг в сутки значительно повышается выход навоза, а потери азота сводятся к нулю; 1 т сухой торфяной подстилки может дать дополнительно 5–7 т хорошего навоза с высоким содержанием азота.

В навозе на торфяной подстилке меньше калия, но больше общего и аммонийного азота, чем на соломенной подстилке. Эффективность его значительно выше, особенно на дерново-подзолистых почвах.

Солому для подстилки лучше измельчать до 8–10 см: она больше поглощает мочи, при хранении теряется меньше азота, навоз плотнее укладывается в штабеля и получается более однородным, его легче распределять по полю и легче запахивать. Эффективность навоза на соломенной резке на 20–30% выше эффективности навоза, приготовленного на подстилке из целой соломы. Верховой торф по сравнению с соломой имеет большую влагоемкость: если одна весовая часть соломы поглощает три части воды, то верхового торфа – 10–15 частей, опилок – 4–4,5 части. При недостатке соломы и верхового торфа для подстилки можно использовать сухую торфяную крошку переходного или низинного торфа, степень разложения которого не превышает 25 и влажность не более 40–45%.

При использовании в качестве подстилки древесных опилок, мелкой стружки навоз получается плохого качества: в нем мало азота и много медленно разлагающейся клетчатки. Такой навоз лучше использовать в качестве биотоплива в овощеводстве закрытого грунта, а на следующий год – под полевые культуры.

Химический состав подстилок приведен в табл. 12.8.

 

12.8. Химический состав подстилок (% сухого вещества)

 

Вид подстилки	Вода	Азот	Фосфор	Калий	Кальций
Солома озимой ржи	14,0	0,45	0,26	1,00	0,29
Торф:
верховой		0,60	0,04	0,05	0,15
низинный		0,90	0,05	0,04	1,10
Опилки		0,04	0,02	0,04	–
Листья древесные		1,10	0,25	0,30	2,00

Выход навоза зависит от количества и качества подстилки (солома, торф), вида животных, продолжительности стойлового периода. Его можно рассчитывать несколькими способами. Например, при расходе на одну голову крупного рогатого скота в сутки 2 кг ржаной соломы за стойловый период (200 дней) накапливается в расчете на 1 голову около 7 т навоза, а если используется низинный торф – 20 кг в сутки, то выход навоза составит 12,2 т. Овцы накапливают примерно 0,5 т навоза на 1 голову, свиньи – 1–1,5 т, лошади – 7 т/голову.

Если исходить из того, что сухое вещество корма наполовину усваивается животными и половина его переходит в навоз, а подстилка поглощает жидкие выделения в соотношении 1:4, то выход навоза Н можно подсчитать по формуле Н = 4 (К/2 + П), где К – сухое вещество корма; П – вес подстилки. Выход навоза рассчитывают также по формуле Н = 2 (К + П).

Для расчета выхода экскрементов все поголовье скота переводится в условные головы по коэффициентам: коровы и быки – 1; прочий крупный рогатый скот – 0,6; свиньи – 0,3; овцы и козы – 0,1; лошади – 1; птица – 0,02. Выход твердых и жидких экскрементов от одной головы крупного рогатого скота – 40 кг в сутки. В качестве годового норматива выхода экскрементов с учетом 15% потерь при хранении принято 9,5 т на условную голову. К общему количеству экскрементов от всех видов животных прибавляют вес подстилки и получают выход органических удобрений в целом по хозяйству.

Количество навоза, хранящегося в штабеле, можно определить, зная объем штабеля (произведение длины, ширины и высоты в м³) и плотность навоза. 1 м³ свежего навоза весит 400 кг, уплотненного – 700, полуперепревшего – 800, сильно разложившегося – 900 кг.

Разложение навоза происходит под действием микроорганизмов (бактерий, грибов, простейших). Под действием уреазы, вырабатываемой уробактериями, мочевина очень быстро превращается в углекислый аммоний: CO(NH₂)₂ + 2Н₂О = (NH₄)₂CО₃. Последний быстро распадается: (NH₄)₂CО₃ = 2NH₃ + СО₂ + Н₂О.