Зеленые удобрения — свежая растительная масса, запахиваемая в почву для обогащения её органическим веществом и питательными элементами.
Сидераты — растения, выращиваемые в качестве зеленого удобрения.
Сидерация — прием обогащения почв зелеными удобрениями.
Зеленые удобрения оказывают на свойства почвы, урожай и качество сельскохозяйственных культур такое же действие, как и подстилочный навоз.
Научные основы применения зеленых удобрений
1. Зелёное удобрение — источник органического вещества и азота в почве. При запашке зеленой массы сидератов 35-40 т/га в почву попадает 150-200 кг азота, что равноценно 30-40 т навоза. Коэффициент использования азота зеленого удобрения в первый год в 2 раза выше, чем коэффициент навоза. Бобовые сидераты обогащают пахотный слой доступным фосфором, калием и другими элементами. Например, на легких почвах в Вуберне (Великобритания) ежегодное запахивание сидератов на протяжении 7 лет увеличило содержание органического вещества на 10%, на Ротамстедской опытной станции применение зеленого удобрения в течение 30 лет накопило органического вещества в почве 35 т/га. В Баварии (Германия) применение зеленого удобрения на суглинистой почве в течение 25 лет повысило содержание гумуса с 2,2-2,3% до 2,8%, тогда как при внесение только минеральных удобрений снизило содержание гумуса до 1,9%.
Зеленое удобрение влияет на фракционный состав гумуса. Например, в длительных опытах на дерново-среднеподзолистой среднесуглинистой почве зеленая масса люпина повысила содержание гуминовых кислот на 20-30%, абсолютное и относительное содержание фульвокислот уменьшалось. В условиях Средней Азии на типичных сероземах промежуточные культуры на зеленое удобрение вместе с посевами люцерны в хлопково-люцерновых севооборотах улучшили баланс гумуса, способствовали мобилизации и накоплению доступного для растений фосфора из малорастворимых фосфатов.
2. Зелёное удобрение улучшает агрохимические, физико-химические и физические свойства почвы: нейтрализуется избыточная кислотность почв, повышается сумма поглощенных оснований, снижаются гидролитическая кислотность и содержание подвижного алюминия, повышается связность песчаных и супесчаных почв.
На серой лесной среднесуглинистой почве Северного Зауралья запашка сидератов снижает объемный вес почвы 10-сантиметрового слоя на 0,07-0,11 г/см3, в слое 10-20 см — на 0,06-0,12 г/см3. Согласно данным Донского зонального НИИСХ, по снижению объемного веса сидераты эквивалентны 20-30 т навоза на 1 га. В Дагестане зеленые удобрения при террасировании склонов за 4 года в среднем уменьшили объемный вес в слое 40 см на 9,5%, содержание гумуса в пахотном слое повысилось на 0,54-0,71%.
3. За счет повышение содержания гумуса и улучшение агрохимических и агрофизических свойств почвы усиливается биологическая активность почв, почвенный и надпочвенный воздух обогащается углекислым газом, улучшается воздушное питание растений, активизируется деятельность почвенной микрофлоры. Количество микроорганизмов в 30-сантиметровом слое от запашки сидератов увеличивается в 1,5-2 раза по сравнению с контролем, при сочетании с минеральными удобрениями — в 2-3 раза.
Запашка пожнивной гречихи на зеленое удобрение на дерново-слабоподзолистой среднесуглинистой слабоокультуренной почве Московской области с массой 200-300 ц/га повысила биологическую активность почвы, увеличила содержание нитратного азота в результате интенсивной минерализации органического вещества.
Положительный эффект от посева под зиму рапса, горчицы, ржи, ячменя, вики туркменской получен в условиях Узбекистана. Посеянные в сентябре-октябре, к началу апреля они накапливают свыше 25-40 т/га надземной зеленой массы, запашка такого количества органической массы улучшает свойства почвы, активизирует микробиологическую активность, повышается содержание нитратов, сапрофитных микроорганизмов и актиномицетов. Все это способствует улучшению фитосанитарного состояния почвы, в том числе борьбе с вилтом, поэтому рекомендованы зимние посевы промежуточных культур в растущий хлопчатник, в первую очередь на зараженных вилтом полях.
По данным полевых опытов Тимирязевской сельскохозяйственной академии, применение зеленых удобрений в чистом виде и в сочетании с соломой приводит к изменению видового состава спорообразующих бактерий: растет доля бацилл, использующих минеральный азот почвы, что является показателем интенсивного разложения органического материала.
4. Зелёное удобрение — звено интенсивного земледелия, выполняющее функцию защиты окружающей среды от загрязнения. С развитием химизации земледелия, увеличением применения минеральных удобрений возрастают потери биогенных элементов в результате смыва с поверхности, миграции в глубокие слои почвы, усиления денитрификации. Причем, чем больше пашня не занята растительностью, тем больше эти потери. Промежуточные сидераты, прежде всего многолетний люпин, вегетирующий осенью и весной между культурами севооборота, предотвращают потери питательных элементов, защищают от процессов водной и ветровой эрозии, являясь таким образом элементами почвозащитной системы земледелия.
Пожнивные посевы применяются в орошаемых районах Средней Азии, во влажных субтропиках побережья Кавказа и Закавказье.
5. Зелёное удобрение выполняет фитосанитарную роль. Например, запаханная растительная масса многолетнего люпина уменьшает поражение клубней картофеля паршой, что особенно важно при выращивании семенного картофеля. В опытах НИИ земледелия и животноводства западных районов Украины на участках, на которых запахивали люпин в годы с большим количеством осадков, доля пораженных клубней составляла 1-2%, тогда как на участках без люпина — 7-8%.
Большой вред сельскохозяйственным культурам наносят фитопатогенные грибы, вызывающие корневые гнили. Носителями инфекции корневых гнилей являются растительные остатки и семена. Чем быстрее происходит разложение органических остатков в почве, тем быстрее гриб выводится из состояния покоя, а почва освобождается от инфекции. Пожнивные сидераты способствуют увеличению количества актиномицетов, которые являются антагонистами возбудителя корневой гнили, а также сапрофитной микрофлоры, ускоряющей минерализацию растительных остатков.
Систематическое научно обоснованное использование зелёного удобрения в комплексе с другими агротехническими приемами способствует повышению рентабельности сельскохозяйственного производства. Особенно высокая эффективность от зеленых удобрений отмечается на легких песчаных почвах с плохими агрохимическими, физико-химическими, биологическими и водными свойствами. В районах Центральной Нечерноземной зоны на долю легких почв приходится около 20% пашни, в отдельных областях, например, Брянской и Владимирской — до 50-60%.
Химический состав
Согласно данным различных источников, 1 т сырой массы бобовых сидератов в среднем содержит:
- в люпине — 210 кг сухого вещества; 4,5 кг N; 1,3 кг Р2O5; 1,8 кг К2O; 5,0 кг СаО;
- в доннике — 220 кг сухого вещества; 7,7 кг N; 0,5 кг Р2O5; 2,0 кг К2O; 10,0 кг СаО;
- в сераделле — 210 кг сухого вещества; 6,2 кг N; 2,2 кг Р2O5; 5,5 кг К2O;
- в эспарцете — 200 кг сухого вещества; 6,2 кг N; 1,2 кг P2O5; 3,2 кг K2O.
По сравнению с химическим составом смешанного навоза плотного хранения, 1 т которого содержит 5 кг N, 2,5 кг Р2O5 и 6 кг К2O, бобовые сидераты богаче азотом, беднее фосфором и калием. Смеси бобовых со злаками, а также небобовые сидераты, беднее также азотом.
Процессы разложения зеленых удобрений в почве протекают быстрее, чем других органических удобрений, содержащих медленно разлагающиеся вещества.
Применение сидератов
Различают самостоятельные и уплотненные (смешанные) посевы сидератов.
При самостоятельных посевах поле занимается бобовыми растениями с весны весь вегетационный период. Оно может запахиваться как под озимые, так и под яровые посевы. Зелёное удобрение занимает самостоятельное поле севооборота.
Практика отечественного земледелия показывает, что по мере окультуривания почв и введения специализированных севооборотов, целесообразно вводить промежуточное зеленое удобрение, не нарушая чередования культур в севооборотах. Применение сидеральных паров (самостоятельного зеленого удобрения) больше подходит на неокультуренных, бедных органическим веществом почвах. Поэтому практика использования чистых паров в Нечернозёмной зоне не является агротехническим прогрессивным приемом. В этой зоне более эффективны сидеральные пары. Для ускорения окультуривания подзолистых почв зеленое удобрение сочетают с внесением навоза, компостов и минеральных удобрений.
Уплотненные (смешанные) посевы бывают сплошными, когда часть поля целиком занята сидератом и кулисные с полосным или рядковым чередованием основной культуры и сидерата. Например, сидераты, посаженные в междурядьях садов и ягодников или пропашных культур, поперек склонов в противоэрозионных целях.
В зависимости от времени (до или после уборки основной культуры) различают подсевные, то есть подсеваемые под основную культуру, и промежуточные (пожнивные), то есть высеваемые после уборки урожая одной культуры и до посева другой. К этому зеленому удобрению относятся пожнивные посевы, осенние и подзимние. Последние высеваются в сентябре-октябре и запахиваются весной, применяют в орошаемых районах Средней Азии, во влажных субтропиках побережья Кавказа и Закавказья.
Пожнивные промежуточные сидераты высевают после уборки скороспелой яровой культуры, например, ячменя, и запахивают под зябь. Для этих целей уборку проводят быстро и после подготовки почвы проводят посев растений на зеленое удобрение. В этом случае сидераты успевают накопить значительную массу.
Применяются сидераты также для подсева к основной культуре, например донник, подсевается весной к зерновой культуре, после уборки которой, до наступления холодов донник успевает накопить достаточную массу.
Приемы использования сидератов: полное, укосное и отавное зеленые удобрения.
При полном зеленом удобрении проводят запашку на месте всей массы сидерата.
Укосное удобрение выращивают в выводном поле, затем перевозят в поля севооборота и запахивают. Для этого подходит многолетний люпин, преимуществом которого также является то, что он вызревает на семена даже в условиях северных районах Нечернозёмной зоны.
Отавное зеленое удобрение запахивается после удаления скошенной или съеденной массы отросших стерневых и корневых остатков сидератов. Применяется на посевах дерново-подзолистой почвы, прежде всего легкого гранулометрического состава. Используется в Сибири, Дальнем Востоке. В качестве отавных сидератов в орошаемых районах Туркмении, Таджикистана, Узбекистана, Закавказья, Киргизии, Казахстана высевают озимый и кормовой горох, чину, в районах ирригации Заволжья — чину и донник.
Основными районами применения сидератов являются бедные органическим веществом с неблагоприятными свойствами почвы разных зон, требующих окультуривание. Также применяются при недостатке органических удобрений.
Зелёное удобрение широко используется во многих странах мира. Почти везде в качестве зелёного удобрения используются промежуточные культуры, самостоятельные — только на истощенных почвах и на участках, удаленных от животноводческих ферм.
Самостоятельное зелёное удобрение применяется также на участках, вышедших из-под раскорчевки древесной и кустарниковой растительности при освоении новых земель и укрупнении пашни.
В условиях интенсивного земледелия Белоруссии и Нечерноземья России ключевой сидеральной культурой служит многолетний люпин. Он растет на бедных неокультуренных почвах. При его использовании для окультуривания почв, не нарушая схемы чередования культур, за один раз запахивается 30-50 т/га. При 3-кратной запашке в 8-польном севообороте обеспечивает среднегодовое внесение растительной массы не менее 14-19 т/га, в 10-польном — 11-15 т/га.
Хорошее действие зеленое удобрение оказывает на картофеле, размещаемый после озимой ржи с подсевом многолетнего люпина как промежуточной культуры.
Обычно многолетний люпин подсевается под озимую рожь. После уборки люпин растет до поздней осени. Весной вегетация начинается сразу после схода снега. До запашки под картофель весной люпин успевает нарастить до 20 т/га зеленой массы, вместе с корневыми остатками — 30-50 т/га. После зелёного удобрения в севообороте может размещаться также гречиха, кукуруза или подсолнечник на силос, вико-овсяная смесь на зелёный корм.
Зелёное удобрение можно применять в зоне достаточного увлажнения на всех почвах, а также в условиях орошаемого земледелия, например, в районах Поволжья, Средней Азии и субтропиков Закавказья, климатические условия которых способствуют быстрому накоплению органического вещества. В Поволжье, Ростовской области, Краснодарском и Ставропольском краях и других регионах орошаемого земледелия целесообразны пожнивные и подсевные сидераты.
В центральных областях Нечерноземья после уборки озимых и ранних яровых зерновых культур поля могут оставаться не занятыми более 60 дней при сумме активных температур 800-1000 °С, что составляет 30-40% агроклиматических ресурсов теплового периода года. Также, запас таких ресурсов имеется в весенний период до посева поздних яровых. Этого количества осадков и тепла достаточно для возделывания подсевных и пожнивных культур. Это можно делать южнее линии Санкт-Петербург — Тверь — Иваново — Н. Новгород — Казань — Уфа.
В Нечернозёмной зоне в качестве сидеральной культуры применяется люпин однолетний узколистный (алкалоидный), однолетний кормовой (малоалкалоидный) и многолетний (алкалоидный). В связи с введением в культуру кормового люпина практикуется двустороннее применение сидератов:
- зелёную массу кормового люпина убирают на силос, а пожнивные и корневые остатки запахивают под озимые культуры;
- кормовой люпин выращивают на зерно, а солому и корневые остатки запахивают;
- зеленую массу скашивают в начале бутонизации или цветения, используя на корм.
Поле оставляют невспаханным для отрастания отавы. При хорошей погоде люпин отрастает, полученную отаву запахивают на зеленое удобрение. Такой способ позволяет собрать 200-300 ц/га зелёной массы на силос и 100-150 ц/га отавы на зелёное удобрение.
Сидераты
В качестве сидератов используются бобовые культуры: люпин, сераделла, донник, вика, чина, эспарцет, астрагал, горох, пелюшка, чечевица, клевер, люцерна. Реже применяют смеси бобовых и злаковых трав или промежуточные (вставочные) небобовые культуры: горчицу, сурепицу, рапс, гречиху, озимую рожь, фацелию.
Применение бобовых для сидерации обусловлено их способностью обогащать почву азотом, за счет азотфиксации.
Люпины
Основная статья: Люпин
Люпины однолетний и многолетний с разным содержанием алкалоидов — наиболее распространенные сидераты для кислых почв Нечерноземной зоны европейской и азиатской частей России. Алкалоидный люпин применяют только на удобрение, безалкалоидный — надземную массу на корм скоту, пожнивные и корневые остатки как отавное удобрение. Все люпины обладают способностью усваивать фосфор труднодоступных фосфатов почвы и фосфоритной и костной муки, улучшать фосфорное питание последующих культур севооборота. Люпины также симбиотически способны фиксировать молекулярный азот атмосферы, улучшая этим баланс азота в агроценозах даже на бедных песчаных и супесчаных почвах.
Люпины хорошо растут на кислых почвах; на очень кислых требуется известкование, иногда однолетние люпины плохо переносят известкование, многолетние — только в начале вегетации. Одной из причин угнетения люпинов на очень кислых после известкования почвах является ухудшение фосфорного питания: известь препятствует усвоению труднорастворимых фосфатов. Поэтому под люпины известь и фосфоритную муку вносят послойно: известь — на глубину под вспашку с предплужниками; фосфоритную муку — под предпосевную обработку.
Послойное внесение извести и фосфоритной муки в сочетании с калийными удобрениями под люпин — эффективный прием окультуривания почв.
Однолетние алкалоидные люпины — синий узколистый и желтый — выращивают в самостоятельных и смешанных посевах, запахивают в качестве полного удобрения в период максимального накопления азота, то есть в период образования блестящих бобов на главном стебле. В занятых парах сидерат измельчают дисками и запахивают не меньше чем за 2-3 недели до посева озимых. Перед посевом последних поле прикатывают, чтобы почва осела и не приводила к обнажению узла кущения. С выведением кормовых (безалкалоидных) люпинов районы возделывания алкалоидных люпинов остались только в северных областях — Вологодской, Костромской, частично Смоленской, Владимирской, Нижегородской.
Однолетние кормовые люпины более ценны при комбинированном использовании, являются дополнительным белковым кормом для животных и одновременно отавным сидератом. Эффективны в качестве зеленых кормов и пожнивного отавного удобрения после уборки озимой ржи на зеленый корм.
Надземную массу кормовых люпинов при комбинированном использовании скашивают в фазе бутонизации или цветения на высоком (8-20 см) срезе, что обеспечивает кормовое качество при хорошем отрастании отавы.
Многолетний люпин благодаря холодостойкости вызревает повсеместно, вплоть до Архангельска, с высоким коэффициентом размножения. Цветет и образует семена на второй год, максимальную зеленую массу без удобрений дает на 3-4-й год жизни.
Многолетний люпин в севооборотах сеют в сидеральных парах или под покров озимой ржи. Также используют подзимний подсев как промежуточной культуры в звене занятый пар, озимая рожь с подзимним подсевом многолетнего люпина, картофель.
На очень бедных почвах для окультуривания многолетний люпин сеют в выводных полях, пустошах, в междурядьях плодово-ягодных питомников, садов и ягодников, лесных питомников и на склонах оврагов. Люпин оставляют на таких участках на 6-8 лет и используют как укосное зеленое удобрение на близлежащих полях, ягодниках и питомниках, в приствольных кругах садов.
Донник
Основная статья: Донник
Донник бывает однолетний и двулетний, белый и желтый, причем белый более урожайный, желтый — раньше созревает. Эта культура хорошо растет на богатых кальцием нейтральных почвах. На известкованных дерново-подзолистых почвах донник более продуктивен, чем однолетний и многолетний люпин. За счет мощной корневой системы очень засухоустойчивы, холодостойки, ценны в качестве полного и отавного удобрения даже при слаборазвитой надземной массе.
Используют также в качестве корма для животных. Повышенное содержание кумарина снижает кормовые качества, но есть сорта, не содержащие кумарина.
Для комплексного использования применяются однолетний и двулетний виды, на полях с большим уклоном лучше подходит двулетний. Формы применения подсевных и самостоятельных посевов:
- скашивание в начале цветения на корм и отавное удобрение;
- зеленая масса первого укоса используется на удобрение других полей (укосное удобрение), второй — на корм, отава — на корм или отавное удобрение;
- зеленая масса первого укоса — на корм, второго укоса — на укосное удобрение, отава —на корм или удобрение;
- самостоятельный посев в качестве парозанимающей культуры с запашкой на удобрение под озимые.
Сераделла посевная
Основная статья: Сераделла
Сераделла посевная — однолетняя влаголюбивая бобовая трава, предпочитает легкие слабокислые (рНсол 5,0-5,5) почвы, способна использовать труднорастворимые фосфаты и фосфоритную муку. На песчаных и супесчаных почвах хорошо отзывается на калийные и магниевые удобрения. На влагообеспеченных почвах более эффективна как подсевная культура под покров яровых и озимых (весной) зерновых культур. Чем раньше убирается покровная культура, тем выше продуктивность сераделлы. На чистых от сорной растительности, достаточно увлажненных и раноубираемых полях эффективно также пожнивное возделывание сераделлы.
Самостоятельные или вставочные (промежуточные) посевы сераделлы используются как полное, укосное и отавное удобрение, более эффективно комплексное применение: на корм скоту (укос или отаву) и зеленое удобрение (укос, отаву или корневые и пожнивные остатки).
Использование пожнивных остатков в качестве зеленых удобрений
Пожнивные остатки растений (стерня и корни) — статья прихода в балансе органического вещества, является разновидностью отавного зеленого удобрения.
Количество и качество послеуборочных остатков зависят от биологических особенностей культур, в пределах одного вида — от сорта, продуктивности, почвенно-климатических условий. Возможные количества послеуборочных (пожнивных) остатков варьируют (в т/га сухого вещества): люпины однолетние 0,5-1,5 т/га, многолетние 2,0-3,0 т/га, клевер 3,0-7,0 т/га, люцерна 4,0-9,0 т/га, горох 1,5-3,0 т/га, озимые рожь и пшеница 2,2-6,5 т/га, ячмень 2,0-4,5 т/га, кукуруза 1,5-6,0 т/га, картофель 0,8-1,2 т/га, сахарная свекла 1,0-1,5 т/га, рожь на зеленый корм 1,0-2,0 т/га, озимая сурепица 0,5-1,5 т/га, горчица 0,4-1,0 т/га, многолетние злаковые травы 5,0-11,0 т/га.
По уменьшению количества пожнивных и корневых остатков культуры располагаются в следующей последовательности: многолетние злаковые — злаково-бобовые — бобовые травы — кукуруза — зерновые озимые — яровые — озимые на зеленый корм — сахарная и кормовая свекла — картофель — вставочные (промежуточные) культуры.
На баланс азота за счет симбиотической азотфиксации оказывают влияние только бобовые и зернобобовые культуры в чистых и смешанных посевах. Содержание азота в корнях бобовых культур достигает 2,0-2,5%, у небобовых — не более 0,5-1,0% на сухую массу. Поэтому послеуборочные остатки многолетней люцерны по содержанию сухого вещества и азота эквивалентны 40 т/га навоза, клевера и клеверотимофеечной смеси — 20-25 т/га.
Злаковые многолетние травы по массе пожнивных и корневых остатков занимают первое место, но из-за низкого содержания азота (0,5-0,7%) соотношение С:N у них шире, чем у бобовых. Поэтому при минерализации остатков микроорганизмы иммобилизуют формы азота почвы и удобрений так же, как при запахивании соломы на удобрение.
Количество и качество поступающих в почву послеуборочных остатков регулируется структурой посевных площадей и промежуточными культурами, что учитывается при определении потребности и мест внесения органических удобрений в агроценозе.
Эффективность зеленых удобрений
Эффективность зеленых удобрений зависит от вида, продуктивности и способа использования сидерата. Чем больше и качественней зеленая масса сидерата, запахиваемая на удобрение, тем выше действие и последействие.
Скорость разложения зеленых удобрений зависят от гранулометрического состава и влажности почвы, фазы развития растений в момент запашки, глубины заделки. С увеличением глубины заделки, возраста сидератов и содержания глинистых частиц в гранулометрическом составе минерализация зеленых удобрений замедляется. Добавление к сидератам при запашке небольших доз навоза, помета, фекальных масс и других богатых микроорганизмами компонентов ускоряют темпы минерализации.
Обеспечение благоприятной реакции среды и оптимального питательного режима — фактор повышения эффективности культур и способов применения зеленых удобрений.
Бобовые сидераты за счет симбиоза с клубеньковыми бактериями способны удовлетворять собственные и частично последующих культур, потребности в азоте. Приемами повышения азотфиксирующей способности бобовых культур являются инокуляция семян активными расами клубеньковых бактерий и обработка молибденовыми удобрениями (20-25 г Мо на гектарную норму высева семян).
Клубеньковые бактерии специфичны и могут активно взаимодействовать только с конкретным видом бобовых культур. Штаммы клубеньковых бактерий различаются по вирулентности, то есть способности проникать в корень и образовывать клубеньки, и активности, то есть способности к усвоению молекулярного азота атмосферы. К бактериальным препаратам для обработки семян бобовых культур относятся нитрагин и ризоторфин, которые специфичны для каждой культуры и содержат вирулентные и активные штаммы бактерий.
На гектарную норму семян используют 500 г препарата, причем обрабатывают только ту часть семян, которая вносится в тот же день. Инокуляцию можно совмещать с обработкой молибденовым удобрением, для этого в одной порции воды растворяют удобрение и бактериальный препарат. Однако нельзя совмещать с протравливанием семян, которое необходимо проводить за 3-4 недели до посева, его также можно совмещать с обработкой молибденовыми удобрениями.
Прибавка урожая зерна ржи от люпинового зелёного удобрения составляет на песчаных почвах 4,2 ц/га, на супесчаных — 4,7 ц/га, на суглинистых — 7,7 ц/га (среднее из 36 опытов). Зеленые удобрения показывают высокую эффективность и на других культурах, на легких почвах, их последействие отмечается на протяжении ряда лет.
Литература
Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
