Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Литературный обзор 10
1.1 Гумусное состояние и плодородие почв 11
1.2 Пути воспроизводства органического вещества почв . 26
1.3 Основные источники пополнения органического вещества почв 36
1.4 Трансформация органических удобрений в почвах 74
Глава 2 Объекты, условия и методы исследований 82
Глава 3 Характеристика низинных торфов Зауралья 95
3.1 Региональные условия генезиса торфяных отложений в Северном Зауралье 95
3.2 Ботанический состав торфов 105
3.3 Групповой состав органического вещества 109
3.4 Формы азотных соединений в низинных торфах 117
3.5 Агрохимическая характеристика низинных торфов 125
3.6 Характеристика низинных торфов на эксплуатационных участках залежи 129
Глава 4 Трансформация органического вещества низинных торфов ... 144
4.1 Изменения состава и содержания органических веществ при заготовке и хранении низинного торфа 144
4.2 Трансформация органических соединений низинного торфа при компостировании с навозом и птичьим пометом 169
4.2.1 Результаты модельного компостирования в лабораторных условиях 172
4.2.2 Компостирование в полевых условиях 176
4.2.3 Приготовление ком постов в производственных условиях 188
Глава 5 Минерализация органического вещества торфов и компостных удобрений в почве 198
5.1 Результаты вегетационного опыта 200
5.2 Минерализация торфов и компостов в полевом и производственных опытах 204
Глава 6 Влияние совместного внесения низинного торфа с пожнивными остатками сидеральных культур на плодородие почв 225
6.1 Изменения содержания и состава органического вещества чернозема выщелоченного 225
6.2 Влияние на биологическую активность почвы 255
6.3 Влияние на агрохимические показатели. 260
6.4 Влияние на урожайность зерновых культур 294
Глава 7 Использование низинных торфов для получения физиологически-активных соединений 303
Выводы 345
Рекомендации производству. 350
Литература 351
Приложения 405
- Пути воспроизводства органического вещества почв
- Ботанический состав торфов
- Трансформация органических соединений низинного торфа при компостировании с навозом и птичьим пометом
- Минерализация торфов и компостов в полевом и производственных опытах
Введение к работе
Актуальность. Интенсивное ведение сельскохозяйственного производства привело к резкому усилению процессов минерализации органического вещества почвы. За последние годы почти повсеместно в почвах пашни сократилось содержание гумуса в среднем на 0,4% (Малышев, 1991). Ежегодные потери органического вещества составляют в Нечерноземной зоне 0,5-0,7 т/га, Центрально-Черноземной - 0,6-0,8, в Западной Сибири - 0,2-0,6 т/га (Деревягин, Попов, 1989). Основная задача современного земледелия - приостановить сокращение запасов гумуса в почве и обеспечить его воспроизводство.
Роль почвенного плодородия в урожаях культур севооборота очень высокая и большую часть питательных веществ они получают из почвенных запасов даже в условиях высокой химизации (Сидорова, Федчун, Демин» 1997). Основой плодородия почв и высоких урожаев сельскохозяйственных культур является органическое вещество почвы. Воспроизводство плодородия всегда связано с поддержанием в почве определенного его запаса.
Большую роль в предотвращении деградации почв играет применение органических удобрений. В последнее время в результате нестабильной экономической ситуации в сельском хозяйстве страны резко сократились дозы применения органических удобрений. Погектарное внесение органических удобрений в Уральском экономическом районе сократилось в 4 раза: в 1990 году сельхозпредприятиями вносилось 3,5т органики, в 1998 г. - 0,9 т (Журавлев, 2001). В Уральском экономическом районе численность КРС в 2000 году сократилась по сравнению с 1990 на 44%. Поголовье КРС в Тюменской области сократилось в 2,5 раза по сравнению с максимальным количеством в 1983 году. Даже в 1945 году скота было больше, чем в настоящее время. Из-за резкого сокращения поголовья скота потребность в удобрениях (в пересчете на подстилочный навоз) удовлетворяется на 30-35% (Еремина, Мащенко, Чуян, Федорченко, Ермакова, 2004). Такая ситуация привела почти во всех почвенно-климатических зонах к дефицитному балансу органических веществ.
В системе мероприятий по повышению плодородия почв главное значение придается увеличению объемов применения и повышению качества органических удобрений. В современных условиях животноводство не в состоянии удовлетворить потребность земледелия в органических удобрениях, поэтому необходимо использовать другие дешевые источники восполнения органического вещества почвы.
Резервом увеличения объёма производства органических удобрений является использование обширных ресурсов торфяного сырья. В Тюменской области площадь торфяных месторождений в границах промышленной залежи составляет около 20 млн. га. Геологические запасы торфа представлены более чем 65 млрд. т условной 40% влажности (Кустарев, Регинбогин, 1973). Но нужно непросто увеличение количества, а важно более качественное использование торфа для сельского хозяйства. Заимствованные из опыта европейской части страны приемы использования торфа на удобрения требуют существенной корректировки на основе глубокого изучения местных торфов н учета специфики природных условий Сибири (Кирюшин, Мостовой, Усенко и др., 1983; Скоро-панов, 1976).
В решение этого вопроса важное значение имеет информация о составе и свойствах различных торфов, а также трансформации органических веществ в ходе приготовления и использования торфяных удобрений. На этой основе могут быть разработаны рациональные приемы использования торфа.
Низинные торфа по содержанию общего азота приближаются к навозу и нередко даже превосходят его. Одной из задач при использовании торфа является превращение сложных органических азотсодержащих соединений в более простые легкоусвояемые растениями вещества.
Улучшению качества торфа как удобрения может способствовать саморазогревание торфа, в процессе которого до определенной температуры повышается содержание подвижных форм (Бахулин, 1962; Гаврильчик, Маль, Поварко-ва и др., 1984; Вульф, Цуиров, Грановская, 1973; Маевская, Сергеев, Лашнев,
1968; Панкратов, Маль, Поваркова, 1975; Пивоваров, Котлюба, Вульф, 1962; Превращение торфа:.., 1972).
Большие возможности в области есть по компостированию торфа с навозом и пометом. Но этот эффективный приём мало используется: И как правило* технология приготовлениями внесения!его нарушается^и эффект от этого мал. Это одна из главных.причин недостаточной отдачи от применения торфяных; удобрений в области:
Для усиления- биотермического процесса при:приготовлении компостов важно соблюдать достаточную аэрацию в процессе: компостирования, и положительный тепловой баланс. Для этого нужно определить состав- и соотношение компонентов, оптимальную температуру и время компостирования: Приготовление торфяных компостов! позволяет повысить количество органических удобрений по эффективности:не уступающих навозу.
Увеличению общего содержаниям гумуса в почве способствует и использование зеленых удобрений. Но*они: имеют небольшой период последействия; (1-3 года). Способом снижения темпа разложения зеленых удобрений, имеющих узкое соотношение C/N, является применение торфа с более широким C/N. Сочетание торфа; с легкогидролизуемым веществом зеленых удобрений позволит увеличить интенсивность.разложения органического вещества торфа и повысить общую биогенность почвы..Изучение интенсивности и направленности; динамики изменения;почвенных процессов при их совместном применении позволило бы. максимально: использовать потенциал этих удобрений в земледелии.
Глубокая переработка торфа позволяет резко - сократить расходы на транспорт, внесение в почву по сравнению с применением торфа или торфяных удобрений. Наличие неисчерпаемых сибирских запасов торф а; позволяет превратить гуминовые; удобрения/ в новый: мощный; источник повышениям урожайности сельскохозяйственных культур. В настоящее время гуминовые препараты производятся^многими предприятиями из различного природного сырья с различной степенью очистки, Гуматы разные по происхождению и способам по-
лучения оказывают и разное действие. Необходимы дальнейшие проработки технологических схем получения малозольных препаратов, выделение физиологически активных фрагментов полидисперсных смесей.
В воспроизводстве органического вещества большое значение имеют процессы превращений его в почве за определенный период, биохимическая активность, вещественная и энергетическая ценность. В исследованиях важное значение имеет изучение не только количественных изменений органического вещества почвы, но и качественных. Качественный состав органического вещества . — важный диагностический показатель окультуренности и плодородия почвы (Лыков, 1973). Содержанием органического вещества, его качественным составом и характером биохимических превращений в почве определяются трансформационная и аккумулирующая способности почвы.
Процессы поступления, разложения и гумификации органических соединений в почве зависят от конкретных климатических и хозяйственных условий. Приемы по воспроизводству плодородия почвы должны иметь четко выраженный зональный, максимально дифференцированный характер (Лыков, 1989). И: поэтому проблему трансформации гумуса нельзя считать решенной. Разнокаче-ственность органического вещества почвы и удобрений требует дальнейшего изучения для повышения эффективного и потенциального плодородия. Уровнем плодородия почв определяется устойчивость сельского хозяйства. И воспроизводство плодородия почвы остается актуальной проблемой науки и практики.
Цель исследований. Оценка качества низинных торфов месторождений Тарманское и Боровое и изучение трансформации органических соединений при саморазогревании и использовании торфа в качестве удобрения.
Задачи исследований: - дать характеристику основных видов торфов сельскохозяйственной зоны Тюменской области;
изучить процессы трансформации органических веществ при саморазогревании и компостировании торфа, при минерализации торфяных удобрений в дерново-подзолистой, серой лесной и темно серой лесной почвах;
установить влияние совместного применения торфа и пожнивных, остатков ярового рапса на органическое вещество, биологическую активность, динамику пищевого режима чернозема выщелоченного и урожайность сельскохозяйственных культур; ;
определить эффективность применения низинных торфов для получения физиологически-активных соединений:
Научная- новизна. Впервые систематизирована информация о содержании и составе органического вещества и получены, сведения о азотсодержащих соед и нениях в торфах Зауралья. Изучена трансформация органических соедине-ний при саморазогревании и: компостировании; Показано влияние саморазогревшегося торфа и торфокомпостов в сравнении с навозом и мочевиной на плодородие почвы,и урожайность культур.
Научно обоснован эффект действия совместного применения? торфа, и пожнивных остатков ярового рапса в зерновом с занятым паром севообороте на почвенное плодородие чернозема выщелоченного. Установлено влияние совместного применения торфа и яровогоspanca на урожайность сельскохозяйственных культур.
Теоретическая и практическая значимость работы. У становлена зависимость содержания и состава; органического вещества от вида торфа: и расположения месторождения; от условий заготовки и хранения торфа.
Исследования позволяют рационально использовать торф в качестве основы для утилизации навоза и помета, для< совместного использования с сидераль-нойкультурой и для; получениЯгфизиологически-активных препаратов. Запатентован способ получения гуминового стимулятора из торфа.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:;
1. Качество низинных торфов и трансформация органических соединений в процессе саморазогревания и компостирования торфа с навозом и пометом за-
висит от вида торфа, температуры и времени хранения, расположения штабелей относительно сторон света.
2. Применение торфяных удобрений повышает интенсивность процесса трансформации органического вещества в почвах.
Апробация работы. Основные результаты исследований опубликованы в 46 печатных работах, доложены и обсуждены на научно-практических конференциях вг. Тюмени (1984-1989, 1991, 2002-2004 гг.), г. Екатеринбурге (2002 г.), на Всесоюзном совещании в г, Новосибирске (1990 г.), на Международной конференции в г. Томске (2003 г.).
Личный вклад соискателя. Работа выполнена на кафедре общей химии Тюменской государственной сельскохозяйственной академии в 1982-2000 гг. Исследования проводил ись непосредственно автором диссертационной работы в рамках плана НИР кафедры.
Автор выражает искреннюю благодарность научному консультанту доктору биологических наук, профессору Комиссарову И.Д.; аспирантам Михееву М.Ю., Бородиной СВ., Скуратович Л.В., научным сотрудникам кафедры общей химии, преподавателям и студентам агротехнологического института за помощь при сборе материала и проведении анализов.
Пути воспроизводства органического вещества почв
Процесс деградации и;потери:гумуса не является неизбежным;.Высокая культура: земледелия может способствовать, стабилизации и улучшению гумусного состояния пашни, формированию новых видов высокоплодородных почв,, созданных воздействием человека..
Для: компенсации: потерь гумуса, по мнению одних авторов (Кудрявцев, 1989; Русанов; Трегубов, 1989;.Коновалов, 1996;.Шестаков; 2001, Дедов, 2002),. необходимо вносить не менее 5-10 т/га органики.. Другие: (Мельник, 1989; Мерзлая;, 1996) считают, что для улучшения; экологической обстановки,.обеспечения бездефицитного баланса.гумуса, повышения; качества продукции вно-сить надо ежегодно 16-20 т/га органических удобрений. Для поддержания положительного баланса гумуса песчаных почв Брянской области увеличивают внесение высококачественного навоза,до 30 т/га (Белоус, Береснев, 1989; Сат-таров; Абдуллаев, 2003).
Эффективными; дозами на каштановых дефлированных почвах следует считать для компостов — 20 т/га, для навоза — 40 т/га (Егорова; Чимитдоржиева, 1997). Содержание гумуса по сравнению с контрол ем: у вел и чилось при; ежегодной норме навоза, 13 т/га на 0,2%, 26 т/га - 0,4% (Загорча, Банару, Пламадяла; 1990). Вшахотном слое дерново-подзолистых почв без удобрений потери гумуса составили 12-18% от исходного, при внесении 6-8 т/га навоза- 2-4%, а при увеличении дозы навоза до 30-80 т/га содержание гумуса увеличилось на 18-64% (Жуков, 1990). В сочетании с минеральными удобрениями внесение навоза в дозе 10 т/га; в год предотвращало убыльгумуса в почве при его исходном содержании 0,75 и; 1,5% (Жуков; Сорокина, 1998), а внесение 20 т/га стабилизировало его содержание на уровне 2,4%.
Для;достижения бездефицитного баланса.гумуса на суглинистых и глинистых дерново-подзолистых почвах необходимо вносить навозаоколо 10 т/га, на легких почвах - 15-20 т (Сдобников С.С., Мельцаев ИГ., 1998). Сейчас внесение органических удобрений резко снижено, и это привело к падению плодо-родия-почв и снижению урожайности культур. По расчетам почвенного института им. В;В. Докучаева, В НИПТИОУ, ВИУЛи др., длясоздания бездефицитного баланса гумуса почв необходимо- ежегодно вносить органических удобрений в пересчете на условный подстилочный:навоз 6,5 т/га. Фактически вносится, около 4,2 .т/га, что ниже уровня применения органических удобрений в США в 3,5 раза, в Англии в 6 раз, в Голландии в 17 раз (Малышев, 1991). Причины такого положения — недооценка роли органических удобрений, слабая материал ьн о-техни ч еекая база хозяйств, низкий уровень агротехники;
В1 условиях дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы возрастающие дозы органических удобрений (навоз, солома, сидераты) заметно повышали содержание гумуса (Алиева, Лапаев, Трофимова, 1991). Доля органического азота при расчете доз удобрений на планируемый урожай не должна превышать 40% от общей его суммы.
Темпы; накопления гумуса, не были пропорциональны поступлению в; почву органического вещества,.чем больше вносили органических удобрений, тем меньше, накапливалось гумуса:на: каждые 10 т удобрении (Алиева;. Лапаев, Трофимова, 1991). При внесении за ротацию севооборотат35 т/га органических удобрений содержание гумуса повышалось на 0,04% от каждых 10 т удобрений,. при дозе 135 т — только 0,019% или в 2 раза меньше.
Стабильное внесение повышенных доз органических удобрений: обеспечивает высокие урожаи сельскохозяйственных культур даже.в неблагоприятные по погодным условиям.; годы. Но внесение больших доз органических: удобрений связано со значительными затратами; Важно определить экономически выгодно поддерживаемый уровень содержания гумуса:
Естественным путем воспроизводство запасов гумуса происходит засчет послеуборочных и корневых остатков..Зерновые культурьги однолетние травыч компенсируют запасы гумуса на 90-130%, кукуруза - на 70, картофель - на 11-15, овощные — на 8-12, кормовые корнеплоды - на 3%. После многолетних трав в почве накапливается в 1,5-3 раза больше органического вещества, чем расходуется на минерализацию. Для поддержания бездефицитного баланса гумуса требуется вносить органических удобрений (т/га): в полевом севообороте - 7,2, в кормовом 10-12,4, в пропашных севооборотах с 40% картофеля - 20, в овощных на орошаемой пойме - 40 (Смирнов, 1991; Безносиков, 1992). В плодосменном севообороте благодаря с имбиотич ее кой азотфиксации при 6 т/га навоза в сочетании с умеренными дозами минеральных удобрений и соломой возможен бездефицитный баланс всех элементов минерального питания?(Аки-менко, Логачев, Дудкин, Вавин, Надеин, 2004).
При расчете потребности в органических и минеральных удобрениях под планируемый урожай; необходимо заложить и создание бездефицитного баланса гумуса, который позволит повысить плодородие почв.
Внесение соломы (5 т/га), бесподстилочного навоза (60 т/га) снижало потери гумуса в почве, но не предотвращало полностью. Подстилочный навоз (40 т/га) обеспечил бездефицитный баланс гумуса к концу 2 ротации севооборота (Найденов, Солдатенко, Терехова, 1991).
Внесение 50 т/га навоза один раз в две ротации 4-польного зерно паро во го севооборота с ежегодным применением минеральных удобрений (N40P20K4U) приводит к устойчивому балансу, гумуса и повышению плодородия дефлиро-ванных каштановых почв Забайкалья (Ревенский,. Чимитдоржиева, Цыбенов, 2004).
На почвах с низким содержанием гумуса бездефицитного баланса гумуса бывает недостаточно для повышения плодородия почв и получения высоких урожаев, необходимо его расширенное воспроизводство (Жуков, 1990).
В разных регионах страны для сохранения и воспроизводства плодородия необходимо применять свои оптимальные дозы с учетом почвенно-климатических условий и сельскохозяйственного использования.
Для целенаправленной работы по воспроизводству гумуса многие исследователи предлагают определенные параметры содержания его в почве. Но даже для черноземов, интенсивно используемых почв, по данным разных иссле дователей оптимальное содержание колеблется от 3 до 7% (Яковченко,. 1989). На дерново-подзолистых и серых лесных почвах для получения; стабильных урожаев содержание гумуса должно быть 2,5% (Кудрявцев; 1989), на дерново-подзолистой супесчаной 1,5% для зерновых культур и 2,4% длятропашных (Жуков; Л990; Жуков,Сорокина,. 1998).По имеющимся1 данным можно констатировать, что оптимальное содержание гумуса- в почве имеет локальный характер и, по-видимому, длякаждого почвенного выдела; оно индивидуально (Жуков, 1991).
Дьяконовой К.В. (1988) установлено 3 градации, содержания гумуса в почве: минимальное,, оптимальное и максимальное. При минимальном содержании почва: перестает терять гумус, что связано с содержанием; физической глины. Оптимальное — содержание гумуса позволяет реализовать биоклиматический; потенциал и получать запланированную урожайность.. Максимальное содержание гумуса — даже при высоких дозах органических удобрений рост его приостанавл и в ается:
Минимальное содержание в почве органического вещества определяется гранулометрическим.составом, в дерново-подзолистых почвах:оно ориентировочно составляет для песка 0,53%С, супеси - 0,46, суглинка легкого— 0,59, суглинка, среднего - 0,66 и тяжелого 0,73%С (Шевцова, Володарская, Аканова; 1996). Гумус целиком представлен консервативной формой; прочно связанной с минеральной;частью,он очень слабо: минерализуется шдальнейшая;его убыль практически невозможна (Жуков, 1991).
Ботанический состав торфов
При использовании;торфа большое значение имеет ботаническая,характеристика, с которой взаимосвязаны различные другие его свойства и показатели. В таблицах 7 и 8 приведена обобщенная ботаническая характеристика исследованных торфов; низинного типа месторождений Тарманское и Боровое, полная; характеристика:дана в приложении; 8. Низинный тишзалежи;- этих месторождений представлен в основном топяным подтипом; реже - лесо-топяным. Торфы лесного подтипа: на исследованных торфяниках не отмечены.
Низинный торф формируется из растительности евтрофного типа с примесью остатков растительности олиготрофного типа не более 5% (Справочник по торфу, 1982). Растительность исследованных месторождений преимущественно встречается травяной?(46%) и травяно-моховои-(39%) групп; в незначительной степени; моховой1 (8%),. древесно-травяной (7%) и, древесно-моховой: (1%). На; месторождении Тарманское преобладает растительность травяно-моховой; группы (57%),. реже травяной (27%); моховой"; (14%) и древесно-травяной; (2%) групп.
На Боровом, наоборот, преобладает растительность травяной: группы, (68%), остальные встречаются в меньшем-объеме::травяно-моховая - 17%, дре весно-травяная - 12%, древесно-моховая.— 2%. На месторождении Тарманское определено 12 видов торфа, преобладают гипново-осоковые 27%, осоково-гипновые 25%, гипновые - 14%, тростниково-осоковые 12%,хвощево-осоковые 8%. На месторождении Боровое- 18 видов, встречаются чаще осоковые — 19%, осоково-тростниковые и тростниково-осоковые по 17%, гипново-осоковые -10%, осоково-гипновые 5%. Остальные виды торфа на обоих месторождениях -в пределах 2%.
Ботанический состав торфов месторождения Боровое наиболее разнообразен. Широко представлены осоки и тростники, которые в чистом виде и в сочетании составляют наибольшую долю в сравнении с другими видами торфов. Наряду с ними в торфах находятся остатки вахты, шейхцерии и хвощей. Из древесных остатков торфы месторождения Боровое содержат кору сосны, ольхи и березы. Мхи представлены гипнуном, который встречается в сочетании с осокой и тростником.
Видовой состав торфов месторождения Тарманское является более выравненным. Их ботанический состав характеризуется присутствием осоки, тростника, хвощей и гипновых мхов. На его территории практически отсутствуют залежи древесных и древесно-моховых торфов. Из древесно-травяных встретился только 1 вид: древесно-осоковый.
Разрушение органического вещества растений-торфообразователей характеризует степень разложения. Она показывает процентное содержание бесструктурной аморфной части в общем количестве торфа и может колебаться в пределах 5-70% (Раковская, Пигулевская, 1975).
В целом по месторождениям степень разложения торфов варьирует от 10 до 60%. На месторождении Боровое более высокая степень разложения — в среднем 39%, Тарманском- 28%. Утверждение (Барышев, Зенькевич, Тыльчев-кая, 1979), что торфа Тюменской области отличаются низкой степенью разложения (менее 30%, а обычно 15-20%) не относится к исследованным месторождениям. Торфы месторождения Боровое характеризуются средней (с 20 до 40%) и высокой (более 40%) степенью разложения, с низкой (до 20%) степенью разложения торфы не обнаружены. Преобладают низинные торфы со средней степенью разложения - 71%. В Тарманском торфы с низкой степенью разложения составляют 41%, с средней 55%, с высокой — 4%.
Степень разложения находится в прямой связи с ботаническим составом. У моховых торфов степень разложения ниже (22%), чем у травяно-моховых (27%), травяных (34%) и торфов с остатками древесины (40%).
В зависимости от степени разложения торф проявляет разные свойства и использование его неодинаково. Торф с высокой степенью разложения можно непосредственно вносить в почву. К таким торфам относятся торфы с месторождения Боровое со степенью разложения 50-60%. Торф средней степени разложения пригоден для производства компостов и гуминовых удобрений. Для получения гуминовых препаратов подходит торф с содержанием ГЬС более 20% и зольностью менее 10%. Выход ГК выше у торфов месторождения Боровое. Торф с низкой степенью разложения обладает повышенной способностью к поглощению аммиака и использовать его для приготовления торфяного навоза.
Естественная влажность торфов месторождений Тарманское и Боровое не имеет больших колебаний и находится в основном на уровне 75-85%. Таким образом, на месторождение Тарманское преобладают гипновые мхи, осока, тростник, на Боровом - осока и тростник. На месторождении Боровое степень разложения в среднем выше на 39% (относит.), чем на Тарманском. Торфы месторождения Тарманское по видовому составу и другим качественным показателям характеризуются относительно высокой однородностью.
Трансформация органических соединений низинного торфа при компостировании с навозом и птичьим пометом
Важнейшим средством повышения плодородия почв является увеличение применения органических удобрений. Применение минеральных удобрений без внесения органических стимулирует процессы разложения гумуса. Органическое вещество оказывает влияние на комплекс свойств и процессов, происходящих в почве, и главные среди них — азотный режим питания и образование структуры. Благоприятное азотное питание для растений возможно при содержании в почве гумуса 4,0-6,5% (Яковченко, 1989). Для создания бездефицитного баланса гумуса необходимо вносить в среднем 12,3 т/га органических удобрений (Орган, удобрения ...? 1989). Но в настоящее время для внесения такой дозы накапливается навоза недостаточно. Окупаемость навоза часто оказывается значительно ниже нормативной. Одна из причин этого - сильная его засоренность семенами сорных растений. Большое количество жизнеспособных семян сорных растений значительно снижает эффективность вносимых удобрений, а порою и обесценивает их.
Основная часть жизнеспособных семян сорняков в органических удобрениях может быть уничтожена в результате биотермического процесса при горячем способе их хранения. Но в бесподстилочном навозе биотермический процесс идет настолько слабо, что не может играть существенную роль в снижении жизнеспособности семян сорняков.
В нашей области в; качестве компонента для. компостов может быть использован торф. Низинные торфа по содержанию общего азота приближаются к навозу и нередко даже превосходят его. Но азот торфа находится в соединениях труднодоступных для; питания растений. Одной из задач при использовании торфа для компостирования с навозом является активизация его азота, превращение сложных органических азотсодержащих соединений в более простые легкоусвояемые растениями вещества. Торф обладает еще и высокой поглотительной способностью. Он прочно удерживает аммиачный азот, а поэтому при компостировании навоза с торфом резко уменьшается потеря азота из навоза. Приготовление торфонавозных компостов также позволяет повысить количество органических удобрений по эффективности не уступающих навозу.
В хозяйствах зачастую под компостом понимают механическую смесь навоза с торфяной крошкой, которая часто производится зимой и замерзает. Разумеется, что никакого компостирования в таких условиях не происходит. Теряется громадное количество азота и качество такого удобрения низкое.
В некоторых хозяйствах из торфа делают валы. Полученные таким образом чеки заполняют жидким навозом-В течение лета навоз высыхает. Кроме того, валыиз торфа зарастают сорняками; Осенью перемешивают, и вывозят на поля, считая; эту смесь с большим запасом семян: сорняков компостом. Втакой: смеси содержится минерального азота всего около 300 мг/кг абсолютно сухого вещества: На полях после внесения; такого удобрения изобилие сорняков. Это служит причиной того, что эффективность компоста в описанных условиях ниже, чем чистого торфа.
Таким образом, при производстве торфокомпостов І особое г внимание необходимо обратить на качество их приготовления.. В последнее время в связи с концентрацией птицеводства на промышленной основе остро встала проблема утилизации больших количеств помета. Ку-ринный помет в чистом виде является высоко концентрированным органическим удобрением, содержащим большое количество основных питательных веществ (N и Р до 4-5%, К до 2-3%) и микроэлементов (Гордеев, 1976; Лашнев, Щуфинская, 1983), Но неудовлетворительные физико-механические свойства помета в естественном виде (вьісокаяі влажность, вязкопластичная консистенция; резкий неприятный запах; и др.) затрудняют механизацию процесса равномерного внесения его в почву в необходимых дозах. Высокая влажность не позволяет складировать помет в бурты, а хранение в течение 2-3 месяцев ведет к потерям питательных веществ-до 40% (Макаренко, 1989); При хранении в бетонированных хранилищах он слеживается, превращаясь в липкую массу, потери: питательных веществ— 15-35%.
Применяемые способы сушки:помета сопряжены.с большими энергозатратами, неизбежными: и значительными потерями- питательных веществ, а также с необходимостью; устройства: для: сложной; очистки выходящих при сушке газов вредных аммониевых, амидных и других: соединений; Применение помета в чистом виде может привести к снижению качества продукции и загрязнению окружающей среды. Одним из эффективных способов использования помета считают компостирование его с наполнителями.
В торфодобывающих районах наиболее целесообразным приемом утилизации помета птицеводческих хозяйств является приготовление торфопометных компостов, что наряду с сохранением и более рациональным использованием питательных веществ» помета позволяет увеличить обьемьь накопления и применения органических удобрений в сельском хозяйстве (Лаптев, Малков и др., 1985; Жагрин, 1982; Новиков, Рябков, 1987; Хохлов; Егоров, 1987).
Наличие в торфах области значительного количества гидролизу емого азота в форме аммонийного, аминокислотного и гексозаминного указывает на возможность мобилизации азота торфа биологическим методом. Среди иссле-до вателей; нет еди ного мнения об увеличении подвижных форм азота при ком-постировании; Одни отмечают значительное усиление процесса минерализации азотсодержащих соединений, другие это накопление азота считают незначительным или вообще его не обнаруживают.
Для усиления биотермического процесса при приготовлении компостов важно соблюдать оптимальное: соотношение основных компонентов, высокую гомогенность смеси,- оптимальную- влажность компостируемой1 массы, достаточную аэрацию в процессе компостирования- и; положительный; тепловой- баланс. Но;. как правило, в хозяйствах эти условия не;соблюдаются, также нарушается технология внесения: в почву. И поэтому окупаемость органических удобрений значительно снижается..
Минерализация торфов и компостов в полевом и производственных опытах
Полевой опыт по изучению действия торфокомпостов на плодородие серой лесной почвы был заложен осенью 1983 года в УЧХОЗе Тюменского СХИ в 1,5 км от д. Плеханове Схемой опыта предусматривалось сравнение эффективности торфонавозного и торфопометного компостов с саморазогревшимся торфом, навозом и мочевиной.
Метеорологические условия в годы произведения опыта имели некоторые различия. Вегетационный период 1984 года характеризовался умеренно-теплой погодой и неравномерным распределением осадков по месяцам (рис. 11, прил. 3). Холодная, затяжная весна с частыми возвратами холодов значительно задержала подготовку почвы к посеву. Тем не менее, установившаяся теплая, сухая погода в мае позволила провести сев яровой пшеницы в благоприятный срок - 23 мая. Весной ощущался большой недобор осадков.
Средняя температура воздуха за летние месяцы оказалась чуть выше средне-многолетней нормы. Во 2 и 3 декадах июля установились жаркие летние дни (максимальная температура воздуха в дневные часы доходила до 30-32 ) (Обзор ..., 1985а). Дожди ливневого характера в первой и третьей декадах июня составили 2,5 нормы. Июль характеризовался жаркой погодой. Осадки выпадали в основном во второй и третьей декадах и превышали среднюю многолетнюю норму за этот период. Теплая сухая погода августа способствовала интенсивному накоплению эффективных температур.
В 1985 году вегетационный период характеризовался холодной затяжной весной, прохладной первой половиной лета, умеренно теплой погодой во второй половине лета, благоприятными погодными условиями в период уборки (Обзор ..., 19856). Наступившее похолодание в конце первой декады мая задержало появление сорняков на полях, поэтому к массовому севу приступили лишь в конце второй - начале третьей декады. Пшеница на опытном участке была посеяна 29 мая. Запасы влаги в период посев-всходы были оптимальными. Для прохождения фазы кущения и закладки колоса погодные условия были благоприятными. В целом за вегетационный период сумма осадков составила 170 мм (60% нормы). Средняя температура воздуха за этот период оказалась около нормы, но ниже предыдущего года. В связи с прохладной погодой июля и второй декады августа наблюдался недобор эффективных температур, задержавший созревание пшеницы на 10-12 дней от средних дат. Погодные условия сентября благоприятствовали проведению уборочных работ. Незначительные осадки выпадали лишь в начале и конце месяца. Уборка пшеницы на опытах была произведена 9 сентября.
Вегетационный период 1986 года характеризовался ранней, но затяжной и холодной, с обильными осадками, весной, прохладным дождливым летом, большим недобором эффективных температур и неблагоприятными условиями погоды в период уборки (Обзор ..., 1986). Наибольшее количество осадков зарегистрировано в первой половине мая -51 мм (4 нормы). Прорастание сорняков шло медленно, сырая почва плохо прогревалась. Погодные условия для проведения посевных работ в этом году были крайне неблагоприятными. Практически сев яровых из-за обильных осадков, низкой температуры и переувлажнения почвы в оптимальные сроки не проводился. На опытном участке в этом году посеяли овес 21 мая. Лето было прохладным и дождливым. Среднесуточная температура воздуха оказалась ниже среднемноголетних значений на 2-3 и составила 12-17 . Осадки в течение лета наблюдались часто, в основном ливневого характера. За вегетационный период выпало 315 мм (112% нормы).
Отставание во всех.фазах развития серых хлебов составляло 10-15 дней; Из-за позднего созревания-массовую косовицу яровых зерновых начали в основном в сентябре. Холодная с осадками погода сильно затянула уборочные работы, на опытном участке удалось убрать овес только в конце сентября.
В-целом погодные условия заходы исследований, несмотря на недостаток тепла в отдельные периоды развития, при хорошей обеспеченности влагой способствовали получению хороших урожаев сельскохозяйственных культур.
Наблюдение за содержанием аммиачного и нитратного азота в почве велись в течение всего полевого опыта. Результаты исследований представлены в таблице 54, рисунках 12-14 и приложениях 19-23. Режим азотного питания растений на серых лесных почвах Западной Сибири аммиачно-нитратный .Но нитратная форма азота преобладает над аммиачной (Кочергин, Рущик, Волыцук, 1983; Синявский В.Л., 1984; Синягин, Кузнецов, 1979). Максимальная интенсивность накопления нитратов в опыте в слое от 0-60 см (рис. 12 и прил. 19) отмечена в конце мая и в июне. В июле происходит в основном снижение содержания нитратов, а в августе вновь несколько возрастает. Аналогичная динамика азота под культурами; наблюдалась ив исследованиях Гамзикова Т.П. (1981). Динамика содержания аммиачного азота варьирует по годам (рис. 13 и прил. 20).
Рассмотрим более подробно содержание азота у разных вариантов по горизонтам и годам исследований. Перед посевом в первый год действия удобрений самое высокое содержание нитратного азота по всем горизонтам отмечено у торфопометного компоста. У торфонавозного компоста содержание минерального азота ниже, чем у торфа, навоза и мочевины. Максимальное значение аммиачного азота наблюдалось у торфопометного компоста в слое 20-40 см — 49,1 мг/кг почвы (прил. 22). К началу третьей декады июня на варианте с торфонавозным компостам происходит увеличение содержания азота в горизонтах 0-20 и 20-40 см (прил. 21, 22) в 2-2,5 раза и превышают - другие удобрения, в то время как на остальных вариантах происходит его снижение. Минимальное количество азота во всех трёх горизонтах на контроле и вариантах с торфом и компостами отмечено в конце июля, в августе снова содержание его увеличивается. На вариантах с навозом и мочевиной содержание аммиачного и нитратного азота в августе снижается по сравнению с июлем. В июле самое высокое содержание азота в слое 0-60 см отмечено на варианте с навозом (табл. 54).
В слое почвы 40-60 см (прил. 23) в июне и в июле по количеству нитратного азота вариант с мочевиной превышает все остальные. Мочевина подвергается быстрому гидролизу и образующиеся затем нитраты промываются атмосферными осадками в нижние слои почвы. В конце вегетационного периода варианты, кроме торфопометного компоста, почти не отличаются друг от друга и от контроля. В целом в первый год исследования пшеница на всех вариантах с удобрениями была хорошо обеспечена азотом, что подтверждается значительным превышением контроля и отсутствием разницы в урожае пшеницы на этих вариантах.
