ОБЗОР ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ПРАКТИЧЕСКИХ ПРЕДПОСЫЛОК СОЗДАНИЯ И ПОДДЕРЖАНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ

2. ОБЗОР ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ПРАКТИЧЕСКИХ ПРЕДПОСЫЛОК СОЗДАНИЯ И ПОДДЕРЖАНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ

2.1. Органические удобрения как основной фактор создания
эффективного почвенного плодородия

Сельскохозяйственное производство базируется на использовании земли и ее основных свойств. В отличие от промышленного производства, без учета ресурсодобывающих отраслей, в котором земля также используется, но только как место размещения производства, в сельском хозяйстве используется такое качество земли как плодородие. Среди других особенностей земли, отличающих ее от других средств производства – ограниченность, неперемещаемость, протяженность, разнообразие свойств и качеств в зависимости от месторасположения.

Из всего многообразия свойств для сельхозпроизводства наиболее значимо почвенное плодородие /15/. Только благодаря возникновению почвенного слоя, созданного природой за миллионы лет и обладающего плодородием, возможно получение продукции растениеводства и животноводства.

Изучение почвы и ее плодородия осуществлялось и осуществляется в настоящее время российскими и зарубежными учеными /2, 4, 9, 10, 13, 16, /. Интерес к почве и ее свойствам объясняется стремлением повышения плодородия почв, урожайности сельхозкультур и, в конечном итоге, эффективности сельхозпроизводства /1, 3, 11/.

По определению основоположника научного почвоведения В.В. Докучаева, почва – плодородный верхний слой земли, представляющий самостоятельное природное тело, образовавшееся из поверхностных слоев горных пород под совместным действием воды, воздуха и различных организмов. Одним из важнейших факторов почвообразования при хозяйственном использовании почвы становится деятельность человека, в результате которой осуществляется целый комплекс агротехнических и организационных мероприятий.

Плодородие почвы – это способность почвы давать урожай возделываемых культур и прочих растений. По мнению многих ученых, это комплексный показатель, в который, кроме естественного плодородия, включаются наличие севооборотов, их освоенность, механизированные технологии возделывания культур и применяемые технические, химические и биологические средства.

Естественное плодородие играет немаловажную роль в формировании количества и качества продукции растениеводства. По мнению Шапошникова И.М. /44/ и др. ученых оно представляется тремя основными показателями: агрохимическими, агрофизическими и биологическими. На почвах, не обладающих достаточным уровнем естественного плодородия, даже при высокой культуре возделывания невозможно получать высокие урожаи сельхозкультур и вести рентабельное производство.

Существуют различные показатели, характеризующие уровень плодородия почвы. Плодородие можно оценивать прямыми и косвенными способами. Например, плодородие можно оценить по величине полученного урожая. Сравнительно с другими почвами разная величина урожая будет указывать на более или менее плодородную почву. При этом возникает сложность объективной оценки, так как все прочие факторы должны быть строго одинаковыми: погода, климат, сорта растений, техника и технология возделывания и уборки, сроки работ и т.д. В связи с этим желательно пользоваться прямыми показателями плодородия почвы, важнейшим из которых, по мнению ученых почвоведов является уровень содержания в них органического вещества (гумуса).

Установлено, что между содержанием гумуса в почве и урожайностью сельхозкультур существует тесная устойчивая взаимосвязь. Так, по данным Г.П. Продана /89/, в зависимости от степени смытости почв и уменьшения содержания в ней гумуса снижение урожайности большинства сельхозкультур составляло от 10 до 80%. Падение содержания гумуса на 10-20% вызывает снижение урожайности на 10-30%, на 20-50% – 30-60%, а при уменьшении содержания гумуса более чем на 50% приводит к снижению урожайности на 60-80%. Уменьшение содержания гумуса в почвах происходит по многим причинам. В их числе интенсификация использования земель, водная и ветровая эрозия и другие.

Однако основной причиной является нарушение кругооборота органических веществ почвы, заключающееся в отсутствии или недостаточности вносимых органических удобрений при существующем выносе питательных веществ вместе с урожаем /34, 56, 102/.

Согласно данных, полученных в исследованиях А.Г. Калмыкова /13/, И.С. Кауричева /14/, и других ученых имеется тенденция к снижению содержания гумуса и общего азота в почвах. Например, наличие гумуса в обыкновенном черноземе за 300 лет к 1960 г. уменьшилось на 27%, а азота – на 28%. Темпы и направление изменения содержания гумуса в почвах описывается разностью между вновь образуемым и выносимым с урожаем, а также безвозвратно разрушаемым гумусом в результате эрозий, сжигания стерни и других неблагоприятных факторов.

По данным А.М. Бондаренко /4/, в почвах Российской Федерации с 1960-х гг. практически везде наблюдалось снижение содержания количества гумуса в почвах (табл. 7).

Таблица 7 – Динамика гумуса в земледелии РФ

Как показывают среднемноголетние данные опытов, проведенных почвоведами РосНИИземпроекта, с потерей 1 т/га гумуса среднемноголетняя урожайность зерновых культур снижается на 12-17 кг/га. Исходя из этого, приведенная негативная динамика гумуса привела к следующему изменению средней урожайности зерновых культур (табл.8).

Данные табл. 7 и 8 показывают, что во всех районах нашей страны, за исключением северного района, с 1960-х гг. происходило постоянное снижение содержания гумуса в почве и, вследствие этого, урожайности с.-х. культур. За последнее десятилетие XX века снижение урожайности сельхозкультур вследствие снижения содержания гумуса в почве наблюдалось во всех районах, и с 1960-х гг. в большинстве районов достигло 3-5 ц/га.

В результате расчетов установлено, что при существующих темпах снижения содержания гумуса в ближайшие 20-30 лет в большей части черноземов его останется менее 3%, что повлечет резкое ухудшение агрохимических, физических и других свойств почв, дальнейшее снижение плодородия, падение урожайности и качества сельхозпродукции и, как следствие, рост себестоимости продукции, приводящий к снижению рентабельности производства /4, 7, 12, 16, 17/.

При достижении критического уровня гумуса в почвах, по мнению ученых, в дальнейшем потребуется гораздо больше материальных и денежных средств для восстановления почвенного плодородия, чем в настоящее время для его поддержания /19/. Это связано с тем, что накопление гумуса происходило тысячелетиями, а разрушение его достигается в течение нескольких десятилетий. Все перечисленные факты свидетельствуют о том, что актуальность решения проблемы сохранения гумуса и почвенного плодородия нарастает с каждым днем.

В складывающейся ситуации внесение органических удобрений является незаменимым способом пополнения органического вещества почвы, поддержания и повышения почвенного плодородия.

Исследованиями установлено, что при регулярном внесении органических удобрений и повышении, вследствие этого, содержания гумуса на 1% в дерново-подзолистой супесчаной известкованной почве, продуктивность севооборота повышается не менее чем на 10 ц/га к.е. в среднем за год, или более чем на 25% /19, 24/. По обобщенным данным ВИУА и ВНИПТИОУ увеличение гумусированности аналогичных почв на 0,6-0,9% систематическим внесением 20 т/га навоза в год в течение 16 лет повысило урожайность картофеля на 24-30%, ячменя на 22-25%. На каждые 0,1% увеличения количества гумуса в среднем за год в звене севооборота получено 1,3-2,1 ц/га к. ед.

Здесь следует вспомнить о роле минеральных удобрений, которые сегодня уже применяются в наиболее сильных хозяйствах в достаточных количествах. Минеральные удобрения, даже, так называемые – комплексные, содержащие не один, а несколько видов активного действующего вещества, не способны повлиять на процесс гумусообразования.

Минеральные удобрения являются подкормкой растениям и предоставляют именно растениям необходимые питательные вещества. С другой стороны техногенное вещество минеральных удобрений является чуждым для почвы, флоры и микрофауны, поэтому во многих случаях наряду с положительным эффектом они наносят вред почве и никоим образом не участвуют в процессе гумусообразования.

Между объемами внесения удобрений, содержанием гумуса в почве и урожайностью сельхозкультур существует устойчивая прямая связь. Чем больше вносится органики, тем больше содержание гумуса и тем больше урожайность сельхозкультур. Однако в последнее время, объемы внесения органических удобрений далеки от требуемых норм. В ряде случаев, особенно в убыточных хозяйствах, это происходит из-за недостатка материальных и денежных средств и недооценки органических удобрений руководителями хозяйств.

Важной причиной недостаточного количества вносимых удобрений в настоящее время является практически повсеместное сокращение объемов производства продукции животноводства и поголовья сельскохозяйственных животных и птицы, являющихся главным поставщиком органического сырья для приготовления органических удобрений в нашей зоне.

Из-за низкой по сравнению с продукцией растениеводства рентабельностью животноводческой отрасли в ряде хозяйств в течение последнего десятилетия она была почти полностью ликвидирована. Вследствие этого численность животных в настоящее время по сравнению с состоянием животноводческой отрасли на начало 1990-х гг. составляет не более 40% /96, 105/. Снижение численности сельскохозяйственных животных и птицы, отсутствие или недостаточность обновления материально-технической базы привели к снижению объемов вносимых органических удобрений в 8 раз.

Недостаток растений в питательных веществах частично может быть возмещен внесением минеральных удобрений /4, 19, 22/. В различных научных изданиях приведены фактические данные об изменении урожайностей сельскохозяйственных культур в зависимости от дозы и вида минеральных удобрений, сроков и способов их внесения. Использование минеральных удобрений бывает особенно необходимо в период интенсивного роста растений для пополнения недостатка какого-либо одного или нескольких макро- и микроэлементов питания при достаточном количестве других веществ. Вместе с тем, только комплексное внесение органических и минеральных удобрений является залогом повышения плодородия почв, получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

Длительное время в сельхозпредприятиях бывшего СССР минеральные удобрения играли немаловажную роль в повышении урожайности сельхозкультур. Стабильные и достаточно низкие цены на минеральные удобрения, государственные дотации и целевые займы позволяли использовать их практически повсеместно в объемах, необходимых для удовлетворения потребности растений в тех или иных элементах питания. Но в связи с растущим диспаритетом цен между сельскохозяйственной и промышленной продукцией, в том числе и минеральными удобрениями, многие хозяйства отказываются от применения в требуемых объемах минеральных удобрений /22, 24/.

При этом следует отметить, что существуют и другие факторы, которые сдерживают широкое применение минеральных удобрений с высокими дозами внесения.

Длительное применение некоторых видов минеральных удобрений негативно воздействует на некоторые агрофизические свойства почв. Так, по данным Н.С. Авдонина /1/ при систематическом использовании минеральных удобрений снижается общая и капиллярная влагоемкость почв, содержание в них водоносных агрегатов, повышается кислотность некоторых почв, происходит накопление нитратов в почве и растениях. Эти и другие негативные процессы, происходящие в почве под воздействием минеральных удобрений, свидетельствуют о необходимости аккуратного обращения с туками, соблюдения агрономических норм и требований, предъявляемых к безопасности применения минеральных удобрений. При нарушении требуемых норм внесения, халатном обращении с туками высока вероятность загрязнения почв и почвенных вод химическими веществами различной концентрации.

Доказано, что минеральные удобрения не имеют последействия, то есть, не способствуют увеличению урожайности культур в течение ряда лет. Установлены три макроэлемента, наличие которых в почве оказывает наибольшее влияние на формирование урожая: азот (N), фосфор (Р), калий (К) /1, 4, 22, 24/.

Основная часть промышленного производства минеральных удобрений направлена на изготовление простых их видов, удовлетворяющих потребность почв в указанных выше макроэлементах. Существует производство и сложных комплексных минеральных удобрений, обеспечивающих восполнение в почве всех трех указанных микроэлементов одновременно, однако из-за сложности производства такие виды удобрений отличаются значительно более высокой ценой. Совместное использование минеральных, органических удобрений и известковых материалов устраняет некоторое отрицательное воздействие минеральных удобрений на почву и значительно повышает ее плодородие.

Стоимость минеральных удобрений составляет значительную долю в структуре себестоимости продукции растениеводства, поэтому стоимость прибавки урожая практически полностью покрывается дополнительными затратами на приобретение и внесение минеральных удобрений.

В отличие от минеральных удобрений, органические, благодаря сходным с почвой агрохимическим и физическим свойствам легко вступают в симбиоз с почвой, образуя с ней единое целое /22/. Наличие легкодоступных растениям питательных веществ в органических удобрениях делает их похожими на минеральные удобрения, однако процесс использования питательных веществ более длителен, чем у минеральных удобрений, что объясняет эффект их последействия и создает возможность внесения в почву один раз в несколько лет /24/. Внесение органических удобрений в почву усиливает жизнедеятельность микроорганизмов.

В результате улучшаются физические, химические свойства, водный и воздушный режимы почвы, содержание в ней гумуса. Органические удобрения – источник не только минеральных питательных элементов, но и углекислоты, образующейся при разложении этих удобрений.

Повышенное содержание углекислоты улучшает воздушное питание растений и, тем самым, способствует развитию вегетативной массы культурных растений /4/. Различия в использовании минеральных и органических удобрений заключаются не только в воздействии на почву и урожай культур.

В силу различной концентрации питательных веществ они имеют неодинаковые дозы внесения. По этой причине у них значительно различаются издержки на транспортировку и внесение.

Если у минеральных удобрений дозы внесения составляют сотни кг/га, то у традиционных (полуперепревший навоз) органических удобрений, они достигают десятков тонн на гектар. Вместе с тем при оценке экономической эффективности внесения органических и минеральных удобрений необходимо учитывать эффект их последействия, который гораздо выше у органических и изменяется в зависимости от типа почв и возделываемых культур севооборота /15/.

Кроме транспортных издержек и затрат на внесение в стоимость применения удобрений включается и их цена, которая при использовании минеральных удобрений не зависит от покупателя, а определяется исключительно рыночной конъюнктурой /17/. Формирование стоимости органического удобрения в случае его внутрихозяйственного производства является более сложным процессом, зависящим от многих факторов, важнейшими из которых являются технологические особенности удаления и переработки навоза.

В зависимости от применяемых в хозяйстве технологий можно получать различные виды органических удобрений с весьма широким диапазоном агрохимических свойств и себестоимости. В процессе переработки отходов отрасли животноводства сельхозтоваропроизводитель решает две важные взаимосвязанные задачи: производства органических удобрений и утилизации навоза /51/.

Утилизация навоза, переработка его на удобрение решает проблему загрязнения окружающей среды, так как накопление масс навоза, хранение его с нарушениями технологических норм и правил является причиной загрязнения почвенных вод, засорения земли и атмосферы /5, 30, 42/. Говоря о необходимости применения органических удобрений в растениеводстве, нельзя ограничиваться только описанием процессов, происходящих в почве /48/.

С точки зрения конкретного товаропроизводителя не менее важно оценивать эффективность производства и использования органических удобрений, соизмерять эффект от прибавки урожая сельхозкультур, с дополнительными затратами на приготовление и внесение удобрений в почву /4/.

Экономическую эффективность применения органических удобрений можно проанализировать по результатам шестилетних опытов Донского ЗНИИСХ, проведенных в 1977-1982 гг. В данном случае за прошедшее время данные исторически устареть не могли, так как оценивались физические процессы и их эффективность влияния, а влияние изменения ценовой динамики здесь не происходит.

Полуперепревший навоз в дозах от 10 до 80 т/га с интервалом в 20 т/га вносился осенью под вспашку в севообороте кукуруза на зерно - озимая пшеница - яровой ячмень - пар - озимая пшеница - озимая пшеница. Были получены опытные данные об урожайностях культур без внесения и размеры прибавок урожая при различных дозах внесения органических удобрений. В табл. 9 приведены данные о прибавках урожая в натуральном и стоимостном выражении при различных дозах вносимой органики.

В расчетах были использованы действующие на январь 2008 года цены на зерно сельскохозяйственных культур: кукуруза на зерно – 300 руб./ц, озимая пшеница – 500 руб./ц, яровой ячмень – 480 руб./ц. /49, 50/.

Из табл. 9 видно, что практически по всем культурам урожайность растет с увеличением дозы вносимого навоза. С учетом его последействия в течение пяти лет на полях севооборота были получены прибавки урожая возделываемых культур. Максимальная стоимость прибавки урожая за весь срок последействия вносимого удобрения достигает 15,15 тыс. руб./га при исходной дозе внесения 80 т/га. Однако, для определения экономического эффекта от применения органических удобрений необходимо из стоимости прибавки урожая вычесть затраты на их транспортирование и внесение, а также затраты на приготовление полуперепревшего навоза из исходного сырья /16/.

Сложность таких расчетов можно проиллюстрировать количественным анализом данных табл. 9. Если даже не учитывать затраты на транспортировку и внесение, то в зависимости от величины затрат на приготовление полуперепревшего навоза, величина получаемого эффекта может быть различна. Так, при стоимости удобрения 75 руб./т наибольший экономический эффект получают при дозах внесения 80 т/га. При стоимости навоза от 100 руб./т до 250 руб./т наибольший экономический эффект наблюдается при дозе внесения 40 т/га. При стоимости навоза более 275 руб./т и существующих ценах реализации продукции растениеводства внесение органического удобрения при любых дозах является убыточным.

Указанное выше показывает сложность определения экономической эффективности применения удобрений. На практике расчеты еще более усложняются определением затрат на приготовление удобрений с применением различных технологий, расчетом эксплуатационных издержек на внесение удобрений с помощью различных механизированных технологий и средств механизации.