Навоз

Действие навоза на почву

Почвы, систематически удобряемые навозом, характеризуются меньшей кислотностью, большим содержанием доступных для растений форм фосфора, повышенным количеством гумуса и общего азота, большей степенью насыщенности основаниями. Согласно обобщению А. Д. Хлыстовского (1992), за 55-65 лет на неокультуренной дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве Долгопрудной агрохимической опытной станции им. Д. Н. Прянишникова дозы подстилочного навоза в среднем 9 т/га за год приводили к росту в 2 раза урожайности озимых ржи и пшеницы, картофеля, овса, трав по сравнению с неудобренным контролем. При этом среднегодовая продуктивность севооборота составила 2,3-2,6 т/га зерновых единиц, при дозах 15 т/га — 2,8-3,0 т/га зерновых единиц.

В течение 52 лет внесение подстилочного навоза в дозе 12 т/га ежегодно оказывал нейтрализующее действие на кислотность почв, равное внесению 100 кг/га CaCO₃, снижал в слое 0-20 см гидролитическую и обменную кислотность по сравнению с контролем на 0,5 мг⋅экв/100 г, содержание алюминия в 2 раза, повышал сумму поглощённых оснований более чем на 1 мг⋅экв/100 г почвы, степень насыщенности основаниями — на 10%. Нейтрализующее действие навоза проявилось также в подпахотном горизонте (20-40 см) почвы.

Повышение насыщенности посевов навозом и переход к систематическому внесению возрастающих доз улучшают агрохимические показатели, плодородие и окультуренность бедной дерново-подзолистой почвы. В сочетании с систематическим внесением высоких доз с известкованием превращает бедную почву в плодородную, не отличающуюся по агрохимическим показателям от чернозёмов. Однако, как правило, такое сильное повышение плодородия экономически убыточно и экологически опасно. С учётом экономических возможностей целесообразно повышать плодородие бедных конкретных почв до оптимального уровня, обеспечивающего получение максимальной продуктивности культур хорошего качества при научно обоснованном применении удобрений и мелиорантов.

Таблица. Агрохимические показатели почвы совхоза «Грибово» при разных степени и длительности удобрения её навозом (В. А. Францессон).

Положительное действие навоза на физико-химические свойства почв подтверждается многочисленными экспериментальными данными, полученными в различных почвенно-климатических зонах страны.

Под действием органического вещества навоза активизируются микробиологические процессы в почве, которые способствует повышению растворимости и доступности растениям питательных веществ. Под влиянием микробиологических процессов, разлагающих клетчатку, содержание доступных форм фосфатов в краснозёме повышалось в 2-3 раза. Под действием продуктов жизнедеятельности микроорганизмов нерастворимые фосфаты кальция, железа, алюминия переходят в растворимые соединения. Навоз влияет на биологическую активность почвы, нитрификационную способность и протеолитическую активность.

Таблица. Сравнительное действие систематического (7 лет) применения навоза и минеральных удобрений на водно-физические свойства обыкновенных чернозёмов.

Особое значение навоз имеет в районах Нечернозёмной зоны России, почвы которой бедны гумусом, содержат мало питательных веществ.

Источник гумуса почвы

В систематически унавоживаемой более 50 лет почве содержание гумуса по сравнению с контролем без удобрений через 15 лет было выше в пахотном горизонте более чем на 0,2% углерода, общего азота — на 0,02-0,05%, в подпахотном горизонте (20-40 см) углерода — на 0,04-0,05% выше, азота — на 0,02-0,05%.

В условиях интенсивного земледелия в почве невозможно добиться бездефицитного баланса гумуса без использования органических удобрений. При систематическом внесении навоза в севообороте содержание гумуса возрастает на всех типах почв. Минеральные удобрения слабо влияют на накопление гумуса и азота, так как источником гумуса при внесении минеральных удобрений являются в основном корневые и пожнивные остатки.

В зависимости от типа почвы длительное применение удобрений действует по-разному на накопление гумуса и азота. Например, на бедных гумусом дерново-подзолистых почвах этот процесс более заметен. Низкая гумусированность серозёмов позволяет повысить содержание гумуса в почве за счёт органических удобрений. На богатых гумусом чернозёмных почвах удобрения обеспечивают меньшие прибавки урожая.

Состав гумуса разных почв мало меняется при длительном применении удобрений, увеличение содержания углерода сопровождается накоплением всех групп гумусовых веществ. Соотношение между гуминовыми и фульвокислотами — характерная черта конкретного генетического типа почвы. Отсутствие влияния удобрений на этот показатель связано с тем, что групповой состав гумуса характеризуется полностью гумифицированными органическими соединениями почвы. Удобрения оказывают влияние на органическое вещество почвы, находящееся на ранних стадиях гумификации.

Например, на дерново-подзолистых почвах за 36 лет систематическое внесение навоза повысило содержание водорастворимого гумуса на 17-34%, на слабо выщелоченном чернозёме — на 5-18%, на типичном серозёме — на 23-50% по сравнению с контролем. Эти подвижные органические вещества находятся на ранних стадиях гумификации и обогащают почву доступными соединениями азота. В почвах с низким содержанием гумуса при длительном применении навоза больше накапливалось водорастворимого гумуса.

Накопление подвижных гумусовых веществ проявляется при длительном применении удобрений также на чернозёмных почвах. Это объясняется мобилизацией гумуса чернозёмов за счёт подкисляющего действия минеральных удобрений. Таким образом, длительное применение навоза и минеральных удобрений обогащает общим углеродом и азотом почвы, бедные органическим веществом, и увеличивает во всех типах почв содержание подвижных форм органических веществ, находящихся на ранних стадиях гумификации.

При расчёте баланса гумуса в почве учитывают органическое вещество образующееся за счёт гумификации навоза, а также образующееся от корневых и пожнивных остатков растений. Ежегодное пополнение гумуса в почвах от пожнивных и корневых остатков культур зависит от почвенно-климатической зоны, биологическими особенностями растений, урожайностью. Например, в Нечернозёмной зоне после зерновых гумус восполняется в среднем на 0,4 т/га, на чернозёмах европейской части — на 0,5-0,7 т/га, на Урале, Сибири и Дальнем Востоке — на 0,3 т/га. Пропашные культуры пополняют запасы гумуса в среднем в 2 раза меньше, чем зерновые. Многолетние травы на неорошаемых почвах — на 0,5-1 т/га, при орошении — больше.

Коэффициент гумификации навоза зависит от почвенно-климатической зоны, агротехники, орошения, содержания сухого вещества в навозе, вида навоза. В целом он составляет 15-30% на сухое вещество. Коэффициент гумификации растительных остатков зерновых культур и многолетних трав приравнивается к коэффициенту гумификации подстилочного навоза, а пропашных — в два раза меньше. Зная дозы внесения навоза в севообороте, можно подсчитать накопление гумуса в почве.

Ежегодная минерализация гумуса зависит от почвенно-климатических условий, структуры посевных площадей, интенсивности обработки почвы, уровня химизации. Почвы под зерновыми культурами ежегодно теряют 0,5-1 т/га гумуса; под пропашными — 0,8-3 т/га. Максимальная минерализация гумуса происходит в чистых парах — до 3-5 т/га. Минерализация гумуса больше на почвах лёгкого гранулометрического состава и при орошении.

Внесение органических удобрений улучшает азотный режим почв, так как 1 грамм углерода расходуется на фиксацию микроорганизмами от 15-20 до 20-40 мг атмосферного азота.

Бесподстилочный навоз — источник легкорастворимых питательных веществ для растений, повышает содержание в почве гумуса и азота. Однако органическое вещество бесподстилочного навоза по составу и воспроизводственной способности гумуса отличается от подстилочного навоза и соломы. Отношение C:N в бесподстилочном навозе имеет значения от 5:1 до 10:1. Бесподстилочный навоз отличается высоким содержанием легкоразлагаемых органических соединений. Поэтому он меньше влияет на воспроизводство гумуса, чем подстилочный навоз.

Содержание азота в навозе

Азот органических соединений в результате аммонификации превращается в аммоний или нитрифицируется до нитратов. В условиях повышенной влажности почвы и недостатка кислорода в щелочной среде могут протекать процесс денитрификации и образование молекулярного азота, который безвозвратно теряется в атмосферу. При правильном обращении с навозом потери азота в результате денитрификации резко снижаются.

Содержание и формы азота в навозе каждого вида животных определяют соотношением твёрдых, жидких выделений и подстилочного материала. Азот кала и подстилки содержит медленно разлагающиеся азотистые соединения, поэтому малодоступен растениям в первый год, мочи — легкорастворимые, быстро превращающиеся в аммиак и доступен растениям сразу после внесения. Чем больше мочи и аммиака впитывает подстилка, тем больше содержание общего и аммиачного азота, поэтому навоз на торфяной подстилке или, хранящийся или укрытый с торфом, наиболее богаты общим и аммиачным азотом. В полуперепревшем навозе плотного хранения содержание общего азота в зависимости от вида животных и качества кормов колеблется в пределах от 0,3 до 1,0%, аммиачного в зависимости от вида и количества подстилки — от 20 до 40% от общего азота.

В первый год растения усваивают в среднем 20-30% азота от общего содержания в навозе. Это зависит от содержания аммиачной формы азота и от соотношения между растворимым и белковым азотом, количества углеводов в навозе, времени между внесением и началом интенсивного потребления культурами. Большое количество углеводов способствует развитию микрофлора, которая потребляет и аммиачный азот навоза, поэтому усвоение его растениями меньше. При внесении навоза в пару или под основную осеннюю обработку почвы он разлагается полнее и культуры усваивают больше азота, чем при предпосевном и весеннем внесении.

По сравнению с минеральными удобрениями общий азот навоза первой культурой усваивается в 3 раза меньше, однако обеспечивает питание растений этим элементом культуры на протяжении 3-4 лет, иногда, дольше в зависимости от дозы, качества навоза, почвенно-климатических условий.

Использование азота подстилочного навоза в первый год наиболее значительно (в среднем 30 % от общего) из овечьего (козьего) навоза, меньше из конского (20%) и навоза крупного рогатого скота (18%), минимально (10 %) из свиного, хотя при обильном откорме свиней использование азота в первый год может превысить 20 % общего содержания.

Быстрее всего растения усваивают азот овечьего навоза, который содержит мало воды и много азота.

Содержание фосфора в навозе

За счёт органического вещества навоза усиливаются микробиологические процессы в почве, в результате которых повышается растворимость и доступность растениям элементов минерального питания. Так, нерастворимые фосфаты кальция, железа, алюминия переходят в подвижные формы. Фосфор, потребленный микроорганизмами и закрепленный в плазме при их отмирании, переходит в доступные для растений соединения.

Повышение подвижности нерастворимых фосфатов может происходить в результате взаимодействия с гуминовыми и другими органическими кислотами. Поэтому, фосфор, внесенный с навозом, отличается большей подвижностью. Так, в дерново-подзолистой почве фосфор, накопленный в результате систематического внесения навоза в севообороте, меньше связывается полуторными оксидами железа и алюминия, чем при внесении минеральных удобрений. В бедных органическим веществом серозёмах навоза частично предотвращает закрепление остаточного фосфора карбонатами. Подкисляющее действие азотно-калийных удобрений в щелочной среде не проявляется. В этих условиях фосфор, накопленный от длительного применения навоза, более подвижен, чем фосфор, накапливающийся в результате применения минеральных удобрений.

Основная масса остаточных фосфатов накапливается в верхних слоях почвы (0-20, 20-40 см). В некоторых случаях наблюдается проникновение фосфора в более глубокие слои.

Содержание подвижного фосфора в почве (по Кирсанову) при внесении навоза уже через 4 года в пахотном слое увеличилось на 12 мг/кг по сравнению с контролем без удобрений. Через 52 года разница составила при дозе 9 т/га навоза — 16 мг/кг, при дозе 15 т/га навоза — 24 мг/кг. При этом возрастала подвижность фосфатов. Через 40 лет аналогичные изменения в содержании подвижных форм и подвижности фосфатов обнаружены в подпахотном горизонте.

Большая часть фосфора навоза находится в составе твёрдых выделений животных и подстилки и усваивается растением по мере их минерализации. Органическое вещество навоза препятствует химическому закреплению минерализованного фосфора в почве, позволяет дольше оставаться в усвояемых для растений формах. Поэтому в первый год после внесения в эквивалентных дозах фосфора навоза растения усваивают в 1,5-2,0 раза больше (в среднем 35 % от общего, иногда до 50-55%), чем из минеральных удобрений.

Усвоение растениями фосфора навоза в зависимости от его дозы и качества, а также почвенно-климатических условий продолжается 3-4 года. Причём первоначальное преимущество фосфора навоза перед минеральными удобрениями со временем уменьшается.

Содержание калия в навозе

Калий во всех компонентах подстилочного навоза находится в подвижных и усвояемых для растений формах. Калий навоза усваивается растениями в первый год так же, как из эквивалентных доз минеральных удобрений. Суммарное его действие в навозе для сохраняется в среднем 3-4 года, при увеличении доз и на плодородных почвах — более 4 лет. Продолжительность действия калия навоза и минеральных удобрений в эквивалентных дозах за несколько лет бывает близким или с некоторым преимуществом навоза, зависит от возделываемых культур, доз удобрений и почвенно-климатических условий.

Систематическое внесение навоза и известкование снижают подвижность калия, так как приводят к его закреплению в почве. В чернозёмах из-за процессов нитрификации, которые снижают содержания аммония, и следовательно, его конкурентной способности. Внесение навоза на чернозёмах, как и на дерново-подзолистых почвах, способствует накоплению обменного калия по сравнению с минеральными удобрениями, одновременно увеличиваются процессы фиксации калия в необменную форму. Обменный калий в чернозёмах менее подвижен, причём с применением навоза его подвижность снижается, тогда как от минеральных удобрений — возрастает.

На серозёмах систематическое внесение удобрений приводит к увеличению обменного и необменного калия. Промывной режим почв способствует накоплению этих форм калия по профилю почвы до глубины 1 м. Различия в действии навоза и минеральных удобрений проявляются в изменении подвижности обменного калия: на фоне навоза подвижность уменьшается, на фоне минеральных удобрений увеличивается.

В течение 52 лет дозы навоза в среднем 9 т/га повышали по сравнению с контролем без удобрений содержание обменного калия в пахотном слое на 15-36 мг/кг, при дозе 15 т/га за 18-20 лет — 31-52 мг/кг. В подпахотном горизонте (20-40 см) содержание обменного калия через 40 лет увеличилось на 100 мг/кг, через 50 лет — на 120 мг/кг.

В первый год растениями усваивается 60-70% внесенного с навозом калия.

Углерод, кальций, магний, сера

При разложении органического вещества навоза минерализуется не менее 70% углерода, который превращается в диоксид углерода, оставшиеся 30% расходуются на новообразование гумуса. Диоксид углерода, растворяясь в почвенном растворе, повышает подвижность почвенных фосфатов и кальция, что улучшает питание растений этими элементами, кальций также улучшает структуру почвы. Например, в процессе разложения 30-40 т навоза ежедневно выделяется 35-55 (100-200) кг углекислого газа, который обогащает припочвенный атмосферный воздух, улучшает воздушное питание растений. Все стелющиеся культуры, например, огурец, кабачок, тыква, при плотном травостое полностью поглощают выделяющийся почвенный диоксид углерода. Особенно это важно для культур, возделываемых в условиях закрытого грунта. Для урожая зерновых 40-45 ц/га ежедневно требуется 180-200 кг углекислого газа.

Прибавки урожая от навоза как источника диоксида углерода, внесенного в дозе 20-30 т/га под овощные и пропашные культуры, достигают 30-40%. Внесение 60 т/га навоза под огурцы на супесчаной почве повысило урожай на 43%, 20% из которых — за счёт углекислого газа, образовавшегося от разложения навоза. Дополнительное количество углекислого газа повысило урожай корней сахарной свёклы на 24%, сбор сахара — на 25%.

Доступность для растений кальция, магния, серы, микроэлементов навоза, как правило, не хуже, чем из минеральных удобрений. Длительность усвоения зависит от доз и качеством навоза, составом и продуктивностью культур, почвенно-климатическими условиями.

Микроэлементы в навозе

Навоз — источник микроэлементов. При его внесении почва меньше обедняется микроэлементами при получении высоких урожаев, чем при использовании минеральных удобрений. Содержание микроэлементов в навозе меняется в широких пределах.

Таблица. Содержание микроэлементов в подстилочном навозе.