Навоз — один из важнейших видов органических удобрений. Оказывает комплексное воздействие на почву, пополняет запас подвижных форм питательных веществ в почве, улучшает круговорот макро- и микроэлементов в системе почва-растение. Значительная часть питательных элементов, использованных растениями из почвы и из внесенных минеральных удобрений, с кормами и подстилкой поступает на корм скоту, переходит в навоз, с которым возвращается в почву.
Значение навоза
Значение навоза проявляется через его действие на почву и возделываемые растения непосредственно и косвенно:
- обогащает почву питательными элементами, углекислым газом в почвенном и надпочвенном воздухе, микроорганизмами и органическими веществами;
- улучшает физико-химические свойства и структуру почв;
- повышает емкость поглощения (ЕКО), буферность, степень насыщенности основаниями и содержание подвижных форм питательных элементов, снижает кислотность и содержание подвижных форм алюминия и марганца;
- улучшает окультуренность почв;
- повышает урожайность культур и качество сельскохозяйственной продукции;
- улучшается водный и воздушный режимы.
Действие навоза на почву
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 зерн. ед., при дозах 15 т/га — 2,8-3,0 т/га зерн. ед.
В течение 52 лет внесение подстилочного навоза в дозе 12 т/га ежегодно оказывал нейтрализующее действие на кислотность почв, равное внесению 100 кг/га СаСO3, 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 поглощенных 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 черноземов. Однако, как правило, такое сильное повышение плодородия экономически убыточно, экологически опасно. С учетом 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)
| Неокультуренная (из-под леса) | |||||||
| Поле (мало удобрявшееся навозом) | |||||||
| Приусадебный участок (систематически применяли навоз) | |||||||
| Огород (сильно унавоживали) | |||||||
| Старый огород (длительно и сильно унавоживали) | |||||||
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 красноземе 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 черноземов1Агрохимия. 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.
| Контроль | ||||
| Навоз, 50 т/га | ||||
| Навоз, 100 т/га | ||||
| NPK эквивалент 50 т навоза | ||||
| NPK эквивалент 100 т навоза |
Примечание. *Для слоя почвы 0-10 см.
**Для слоя почвы 0-20 см.
Особое значение навоз имеет в районах Нечерноземной зоны России, почвы которой бедны гумусом, содержат мало питательных веществ.
Содержание питательных веществ в навозе
Доступность растениям азота, фосфора и калия навоза зависит от вида и качества, свойств почвы и климатических условий территории. Навоз содержит все необходимые питательные элементы, но в разных количествах и формах. Так как растения потребляют минеральные формы, то их доступность зависит от исходного содержания минеральных форм и скорости минерализации органических форм элементов.
Общий азот навоза усваивается первой удобряемой культурой в 3 раза хуже, чем из минеральных удобрений, фосфор — в 1,5-2,0 раза лучше, калий — так же как из минеральных. Поэтому для получения высокого урожая культур при внесении под них навоза, следует дополнительно вносить азотные удобрения.
Так, при общем содержаним в полуперепревшем навозе азота — 0,5%, фосфора — 0,25%, калия — 0,6% и дозе внесения 20 т/га, в почву постает 100 кг/га азота, 50 кг/га фосфора и 120 кг/га калия. В первый год культурами усваивается соответственно: азота (30%) — 30 кг/га, фосфора (35%) — 17,5 кг/га и калия (60%) — 72 кг/га при соотношении N:Р2О5:К2О, равном 1,7:1:4,1.
Подавляющее большинство сельскохозяйственных культур, за исключением калиелюбивых, для получения урожаев хорошего качества больше потребляют азота, затем калия и меньше всего фосфора:
- зерновые колосовые 2,8:1:1,9;
- травы 3,5:1:3,0;
- крупяные 3:1:3;
- зернобобовые 5:1:2;
- прядильные 2,0:1:1,5.
У калиелюбивых культур преобладает потребление калия над азота, соотношение N:Р:К составляет соответственно:
- картофель 3:1:4;
- корнеплоды 3-4:1:4-6;
- подсолнечник 2:1:6-7.
Приведенные данные также свидетельствуют о необходимости дополнять внесение навоза азотными удобрениями.
Азот
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 твердых, 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.
Фосфор
За счет 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 усвояемые растениями 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 за счет систематического внесения навоза в севообороте, меньшей связывается полуторными оксидами железа и алюминия, чем при внесении минеральных удобрений. В бедных органическим веществом сероземах 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 твердых 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. Причем первоначальное преимущество фосфора навоза перед минеральными удобрениями со временем уменьшается.
Калий
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 черноземах из-за процессов нитрификации, которые снижают содержания аммония, и следовательно, его конкурентной способности. Внесение навоза на черноземах, 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 черноземах менее подвижен, причём с применением навоза его подвижность снижается, тогда как от минеральных удобрений — возрастает.
На сероземах 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[1]) 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 счет углекислого газа, образовавшегося от разложения навоза. Дополнительное количество углекислого газа повысило урожай корней сахарной свеклы 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
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 навозе2Агрохимия. 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.
| Бор | |||
| Марганец | |||
| Кобальт | |||
| Медь | |||
| Цинк | |||
| Молибден | |||
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 сероземов позволяет повысить содержание гумуса в почве за счет органических удобрений. На богатых гумусом черноземных 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 черноземе — на 5-18%, на типичном сероземе — 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 счет 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 расчете баланса гумуса в почве учитывают органическое вещество образующееся за счет 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 Нечерноземной 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 легкого 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.
Подстилочный навоз
Состав
В состав подстилочного навоза входят твердые и жидкие экскременты животных и подстилка. В экскременты содержится около 40-50% органического вещества и азота, 60-70% фосфора и калия от исходного их содержания в корме.
Таблица. Состав подстилочного навоза3Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
| Крупный рогатый скот: | |||
| - взрослый | |||
| - молодняк до 1,5 лет | |||
| - телята до 6 мес. | |||
| Свиньи | |||
| Овцы | |||
| Лошади | |||
Состав подстилочного навоза зависит от количества, соотношения твердых и жидких выделений животных и подстилки, которые в свою очередь различны для для разных видов (и возраста) животных.
У лошадей, овец и крупного рогатого скота твердых выделений больше, чем у свиней. Твердые и жидкие выделения неравноценны по составу и удобрительной ценности: более 95% фосфора содержится в твердых, от 50 до 75% азота и более 80-90% калия — в жидких выделениях. В экскрементах животных содержание сухих веществ в среднем составляет примерно половину сухого вещества кормов, а содержание азота и зольных элементов может быть выше в 1,5-2,0 раза, чем в кормах.
При введении в рационы животных концентрированных кормов, переваримость которых выше сена, экскременты будут содержат меньше сухого вещества, содержание азота и фосфора будет больше.
Таблица. Содержание (%) сухих веществ и питательных элементов в твердых и жидких выделениях животных4Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
| Крупный рогатый скот | ||||||||||||||
| Свиньи | ||||||||||||||
| Овцы | ||||||||||||||
| Лошади | ||||||||||||||
В экскрементах крупного рогатого скота и свиней содержание сухого вещества и питательных элементов меньше, чем у лошадей и овец. Поэтому экскременты овец и лошадей разлагаются быстрее, выделяют много тепла при хранении, а навоз этих животных называют горячим, свиней и крупного рогатого скота — холодным. Горячий навоз используют для набивки парников, устройства утепленных гряд и в качестве биотоплива.
Качество навоза зависит от условий и продолжительности хранения: при длительном хранении повышается относительное содержание азота, фосфора, калия в результате разложения органического вещества. Ввиду того, что химический состав навоза меняется, для правильного определения дозы желательно перед внесением определить его химический состав. В противном случае, используют справочные данные.
Азот, фосфор и сера твердых выделений всех животных входят в состав различных органических соединений и становятся доступными растениям только после минерализации. В жидких выделениях все питательные вещества находятся в легкоминерализуемой и растворимой формах, и быстро под действием микроорганизмов становятся доступными растениям. Калий, кальций, магний в твердых и жидких выделениях находятся в подвижных, усвояемых для растений формах.
Твердые выделения богаты микроорганизмами: до 30% от общей массы, жидкие в момент выделений могут вообще их не содержат, но, перемешиваясь с твердыми, быстро обогащаются имеющимися в среде микроорганизмами.
Качество навоза и химический состав зависят от типа кормов, рациона, вида животных, количества и вида подстилки, способа хранения. Так, при откорме животных с большим количеством в рационе концентрированных кормов навоз отличается высоким содержанием питательных веществ по сравнению с навозом животных, получающих силос, корнеплоды и грубые корма с высоким содержанием клетчатки. Из потребляемого корма в навоз переходит примерно 40% органического вещества, 50% азота, 80% фосфора и 25% калия.
Таблица. Химический состав свежего навоза на соломенной подстилке5Агрохимия. 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.
| Вода | ||||
| Органическое вещество | ||||
| Азот (N) общий | ||||
| - белковый | ||||
| - аммиачный | ||||
| Фосфор (P2O5) | ||||
| Калий (K2O) | ||||
| Известь (CaO) | ||||
| Магнезия (MgO) | ||||
| Серная кислота (SO3) | ||||
| Хлор | ||||
| Кремневая кислота (SiO2) | ||||
| Окислы Al и Fe (P2O3) | ||||
Подстилка
Качество навоза зависит от химического состава и поглотительной способности подстилки, которая благоприятствует созданию условий для жизнедеятельности микроорганизмов и разложения кала. Важное значение имеет способность подстилки поглощать жидкости и газы. Качество навоза во многом зависит от содержания в подстилке азота и зольных веществ. Самое высокое содержание азота характерно для торфяной подстилки и соломы бобовых, в последней содержится также самое большое количество фосфора.
Лучший подстилочный материал — верховой торф. Он отличается небольшой зольностью (1,5-3%), высокой способностью к поглощению жидкостей и газов: 1 кг верхового торфа способен поглотить 9-18 кг воды, 15-30 г аммиака, тогда как 1 кг соломы — 2-3 кг воды и 2-5 г аммиака. Использование торфяной подстилки на скотных дворах уменьшает концентрацию аммиака и углекислого газа в воздухе в 2,5 раза, снижает относительную влажность помещения со 100 до 75%. Торфяная подстилка улучшает зоотехнические условия содержания скота и увеличивает выход навоза, снижает потери азота. При увеличении подстилки до 8-10 кг в сутки повышается выход навоза, потери азота сводятся к нулю; 1 т сухой торфяной подстилки дает дополнительно 5-7 т навоза с высоким содержанием азота.
Солому для подстилки лучше использовать в измельченном виде до 10-15 см, так как это способствует лучшему поглощению мочи, однородности навоза, равномерному его распределению по полю и запахиванию. Эффективность навоза на соломенной измельченной подстилке на 20-30% выше, чем навоза на подстилке из целой соломы. При недостатке соломы и верхового (сфагнового) торфа в качестве подстилки используют сухую торфяную крошку переходного или низинного торфа со степенью разложения не более 25% и влажность не более 40-45%.
При использовании в качестве подстилки древесных опилок навоз получается низкого качества с небольшим содержанием азота, но большим медленно разлагающейся клетчатки. Такой навоз лучше подходит в качестве биотоплива в овощеводстве закрытого грунта, на следующий год — под полевые культуры.
Подстилка входит в состав навоза, увеличивая его количество, и влияет в зависимости от вида и количества на химический состав и потери питательных элементов. Подстилка впитывает жидкие выделения животных и образующийся при разложении мочи аммиак, уменьшая потери азота, калия и других растворимых веществ и газов. Подстилка уменьшает влажность экскрементов, делая их более рыхлыми, что способствует их микробиологическому разложению, облегчает погрузку, транспортировку, внесение и заделку.
Подстилочные материалы отличаются по содержанию питательных веществ и поглотительной способности.
Таблица. Среднее содержание (%) воды, питательных элементов и поглотительная способность подстилочных материалов6Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
| Солома: | |||||||
| - злаков | |||||||
| - бобовых | |||||||
| Торф: | |||||||
| - низинный | |||||||
| - верховой | |||||||
| Листья древесные | |||||||
| Опилки древесные | |||||||
Максимальной поглотительной способностью отличаются торф и солома, причем торф содержит больше азота, чем солома зерновых культур. Навоз на соломенной подстилке называют соломистым (соломенным), на торфяной — торфяным (торфянистым).
При недостатке (или отсутствии) торфа и соломы, а также по санитарно-гигиеническим и экономическим причинам в качестве подстилки могут использоваться листья и опилки. Качество навоза при этом ухудшается: повышается содержание клетчатки и лигнина, с опилками дополнительно снижается содержание азота. Такой навоз дольше разлагается и менее эффективен в первый год после внесения.
Наилучшая подстилка — верховой торф со степенью разложения до 25-30% и влажностью 30-40%. Более разложившийся и влажный торф меньше поглощает жидкие выделения, более сухой — плохо поглощает и долго смачивается. Преимущество верхового торфа перед переходным и низинным обусловлено также более кислой реакцией, которая подавляет болезнетворные микроорганизмы (возбудители сибирской язвы, бруцеллеза, паратифа, кишечной палочки).
Средние суточные дозы (нормы) подстилочных материалов на 1 голову скота зависят от вида животных, количества и качества потребляемых кормов и материально-технических возможностей.
Таблица. Среднесуточные дозы подстилки (кг) на 1 голову скота (данные ВИУА)
| Крупный рогатый скот | ||||
| - взрослый | ||||
| - телята | ||||
| Свиньи | ||||
| Овцы, козы | ||||
| Лошади |
С увеличением в рационах животных сочных кормов, например, зеленой массы, корнеплодов, силоса, количество подстилки увеличивают, при увеличении доли концентрированных кормов — уменьшают. Количество навоза зависит от вида животных, длительности стойлового периода, количества и качества кормов и подстилочных материалов, сроков и способов хранения навоза.
Расчет выхода подстилочного навоза
Количество навоза, накапливающегося в хозяйстве, определяется поголовьем скота, длительностью стойлового периода, количеством подстилки и кормов. Низкий выход навоза часто связан с малым применением подстилки, плохо организованным сбором и хранением навоза. Применение соломы для подстилки приводит к увеличению накопления навоза, повышению его качества и улучшению зоогигиенических условий содержания животных. При обильном кормлении коров со среднегодовым удоем молока 4000-4500 кг выход навоза при ежедневном использовании 20 кг низинного торфа в подстилку составляет 11-12 т от одной коровы в год.
За стойловый период 200 дней, согласно данным ВИУА, от 1 головы крупного рогатого скота при суточной дозе подстилки 2 кг получают 7 т соломистого и 8 т торфяного навоза. При этом потери азота за 3,5 месяца хранения из первого составили 44%, из второго — 25%. С увеличением суточных норм подстилки до 4 кг за тот же период выход соломистого навоза составил 8 т, торфяного — 9 т, потери азота за период хранения из первого составили 31%, из второго — 14%. Увеличение суточных норм подстилки до 6 кг повысило выход соломистого навоза до 9 т, торфяного — до 10 т, снизило потери азота при хранении из первого до 13%, из второго до 3%.
Количество навоза с уменьшением стойлового периода уменьшается.
Общий выход свежего навоза в хозяйстве примерно определяется по данным таблицы с последующим пересчетом на поголовье животных.
Таблица. Примерный выход соломистого навоза (т) от 1 головы скота при разной продолжительности стойлового периода7Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
| Крупный рогатый скот | ||||
| Свиньи | ||||
| Лошади | ||||
| Овцы, козы | ||||
Выход навоза Н можно рассчитать по формуле Вольфа:
где К/2 — половина сухого вещества кормов, переходящая в навоз; П — сухая масса подстилки; 4 — коэффициент, показывающий, что содержание воды в навозе в 4 раза больше, чем в сухом веществе кормов и подстилки.
Существуют также иные способы расчетов выхода навоза. Так, во Франции количество навоза определяют умножением массы стада на коэффициент 25.
Количество навоза изменяется в зависимости от способов и продолжительности хранения. При рыхлой укладке навоз через 3-4 месяца теряет 33-50% сухого вещества, при плотной — только до 10%. Объемная масса навоза также меняется в зависимости от способа укладки и степени разложения: без уплотнения свежая масса 1 м3 равна 300-400 кг, в уплотненном состоянии — 700 кг/м3, полуперепревшего навоза — 800 кг/м3 и сильноразложившегося — 900 кг/м3.
Сроки хранения навоза
Навоз в зависимости от сроков и условий хранения, степени разложения органических компонентов приобретает соответствующий внешний вид и консистенцию.
По срокам хранения различают четыре стадии разложения соломенного навоза: свежий, полуперепревший, перепревший и перегной.
Свежий, или слаборазложившийся навоз — солома незначительно изменяет цвет и прочность.
Полуперепревший навоз — солома приобретает темно-коричневый цвет, теряет прочность, легко разрывается. От разложения навоз теряет 10-30% (в среднем 25%) веса и сухого органического вещества.
Перепревший навоз — однородная масса, разложение соломы достигает состояния, когда нельзя обнаружить отдельные соломины. Потери веса от разложения достигают 50% веса и сухого органического вещества.
Перегной — рыхлая темная масса, потери от разложения составляют до 75% от первоначального веса и сухого органического вещества.
Таблица. Содержание азота и фосфора в коровьем навозе, приготовленном на соломенной подстилке, в зависимости от степени его разложения, %8Агрохимия. 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.
| Азот (N) | ||||
| Фосфор (P2O5) | ||||
| Потери органического вещества | ||||
Навоз не доводят до перепревшего состояния или перегноя, потому что при длительном разложении количество органического вещества уменьшается в 2-3 раза, тогда как процентное содержание азота и фосфора при этом повышается значительно меньше.
Для запахивания лучшим является полуперепревший подстилочный навоз.
Таблица. Химический состав полуперепревшего подстилочного навоза (Государственные центры агрохимической службы и лабораторий)
| Крупного рогатого скота | |||||||||
| Свиной | |||||||||
| Конский | |||||||||
| Овечий | |||||||||
Способы хранения навоза
В зависимости от способов накопления и хранения навоза до внесения в почву процессы разложения органических веществ и размеры потерь питательных элементов различаются.
Существуют следующие способы хранения навоза:
- рыхлый, или горячий, при котором навоз не уплотняется;
- горячепрессованный, или способ Кранца, когда навоз рыхлой укладки после разогревания до 50-60° уплотняется;
- холодный, или плотный.
Таблица. Средние потери органического вещества и азота при различных способах хранения навоза в течение 4 месяцев (данные ВИУА и НИУИФ), %
| Рыхлый | ||||||
| Горячепрессованный | ||||||
| Плотный | ||||||
Плотный (холодный) способ хранения навоза
Плотный, или холодный способ хранения, представляет собой укладку навоза в навозохранилище или в полевые штабеля послойно шириной 5-6 м и высотой 1 м, длина при этом зависит от размеров хранилища и качества навоза, с немедленным уплотнением. На уплотненный слой укладывают и уплотняют последующие слои до тех пор, пока высота слоев не достигнет 2,5-3,0 м. Уплотненный штабель сверху укрывают слоем 8-15 см торфа, резаной соломы или почвы. Сбоку, вплотную к первому, укладывают и уплотняют второй штабель, до тех пор, пока не заполнится все навозохранилище. Ширина штабеля должна быть не менее 5-6 м.
Плотный способ хранения является лучшим, так как сохраняется наибольшее количество питательных веществ.
В уплотненном навозе температура в зимний период не поднимается выше 15-25 °С, летом — 30-35 °С. Все поры навоза максимально насыщаются диоксидом углерода и водой, что замедляет микробиологическую деятельность, препятствует потерям аммиака, воды и углекислого гаха. Свободный аммиак при этом связывается раствором диоксида углерода (угольной кислотой) и органическими кислотами. За счет этого достигается наилучшее сохранение органического вещества и азота, количество навозной жижи при этом способе хранения минимальны. Полуперепревший навоз зимой образуется через 3-4 месяца, перепревший — через 7-8 месяцев после закладки штабеля.
Этот способ хранения требует наличия на предприятии навозохранилищ.
Хранение навоза под скотом — разновидность плотного способа хранения. Его используют при беспривязном содержании животных в полевых загонах, на выгульных площадках и в животноводческих помещениях. Для этого по всей площади настилают торф или солому слоем 30-50 см. Подстилка перемешивается с экскрементами животных и уплотняется ими. При достаточном увлажнении верхнего слоя добавляют следующие слои подстилки. За счет обильного и своевременного добавления подстилочных материалов жидкие выделения (и жижа) сохраняются в навозе, что снижает потери азота и органического вещества. Такой метод накопления и хранения в зимнее время согревает животных, облегчает уход за ними. При этом также снижаются себестоимость навоза, так как сокращаются затраты на его уборку, строительство и обслуживание навозохранилища и жижесборников. Убирать и вносить в почву полуперепревший навоз можно 2-3 раз в год.
Навоз при плотном хранении содержит значительное количество аммиачного азота, однако на соломистой подстилке его — несколько меньше. Содержание белкового азота повышается в результате связывания его микроорганизмами.
Рыхлоплотное (горячепрессованное) хранение
Применяется для быстрого разложения, например, сильносоломистого навоза, или для биотермического уничтожения семян сорняков и возбудителей желудочно-кишечных заболеваний, которыми часто содержатся в свином и овечим навозе.
Свежий навоз укладывают в навозохранилища рыхлым слоем высотой до 1 м, на зиму его прикрывают соломой или торфом для сохранения тепла. Микробиологические процессы в аэробных условиях приводят к быстрому разложению органических веществ, и когда температура поднимается до 60-70 °С (обычно на 4-6 день), его уплотняют, затем на него укладывают следующий рыхлый слой, который также при достижении 60-70 °С уплотняют, и т.д. Укладку продолжают до достижения высоты штабеля 2-3 м. После уплотнения температура снижается до 30-35 °С, а разложение соответствует плотному хранению.
При таком способе хранения получается большое количество жижи, полуперепревший навоз образуется через 1,5-2 месяца, перепревший — через 4-5 месяцев.
Рыхлое (горячее) хранение
Рыхлое, или горячее хранение, используется редко, так как сопровождается большими потерями азота, органического вещества и жижи. Плохое качество навоза при таком хранении связано с неравномерностью разложения: обычно внутри куч он сильно разлагается, а по краям пересыхает и остается плохоразложившимся.
Биохимические процессы, происходящие при хранении навоза
В процессе хранения навоза в нем под действием микроорганизмов протекают многочисленные биохимические процессы. Жидкие выделения животных содержат легкоминерализуемые азотистые соединения — мочевину, гиппуровую и мочевую кислоты, скорость разложения которых уменьшается от первой к последней.
Под действием фермента уреазы, вырабатываемой уробактериями, мочевина превращается в карбонат аммония:
СО(NН2)2 + Н2O → (NН4)2СO3,
затем, на аммиак, диоксид углерода и воду:
(NН4)2СO3 → 2NН3 + СO2 + H2O.
Гиппуровая кислота разлагается на бензойную и аминоуксусную кислоты:
C6H5CONHCH2COOH + H2O = C6H5COOH + CH2NH2COOH,
последняя — на оксиуксусную или уксусную и аммиак:
CH2NH2COOH + H2O = CH2OHCOOH + NH3.
Мочевая кислота, часто уже в организме млекопитающих, разлагается с выделением диоксида углерода и аллантоина (глиоксилдиуреид):
C5H4N4O3 + 0,5O2 + H2O = CO2 + C4H6N4O3,
последний разлагается с образованием глиоксилевой кислоты и мочевины:
C4H6N4O3 + H2O = HCOCOOH + 2CO(NH2)2.
Мочевина — по ранее описанной схеме.
Все азотистые соединения жидких выделений отдельно (в навозной жиже) и в составе навоза разлагаются до аммиака. Торф, благодаря повышенной кислотности и обменно-поглотительной способности, значительно уменьшает потери азота, поглощая образующийся аммиак:
[Торф]H2 + 2NH3 → [Торф](NH4)2.
Азотистые соединения твердых выделений животных и подстилки подвергаются аммонификации, но значительно медленнее из-за содержащейся клетчатки и легкоразлагаемых углеводов (пектина, пентозанов, крахмала, сахаров), которые служат энергетическим материалом микроорганизмов. Чем грубее корма животных и больше содержится соломы, тем больше легкоразлагаемых безазотистых соединений и клетчатки, соответственно, тем большее количество азота закрепляется микроорганизмами.
Разложение безазотистых органических веществ в аэробных условиях протекает с повышением температуры до 50-70 °С. Клетчатка под действием бактерий в аэробных условиях разлагается на углекислый газ и воду:
(С6Н10O5)n + nН2O + nO2 = n(6СO2 + 6Н2O),
в анаэробных условиях — до диоксида углерода и метана:
(C6H10O5)n + nH2O = n(3CO2 + 3CH4).
Содержание клетчатки в навозе может достигать 30-36% в пересчете на сухое вещество, пентозанов — 14-16%, которые при хранении навоза разлагаются. При рыхлом хранении навоза клетчатка разлагается наполовину, при плотном — незначительно. При разложении навоза образуются также масляная, уксусная и другие органические кислоты.
Скорость разложения органических веществ в навозе зависит от влажности, температуры, доступа кислорода, то есть степени аэрации, химического состава навоза. Чем выше аэрация, тем быстрее и при более высокой температуре происходит разложение. Большее содержание легкоразлагающихся органических веществ способствует более быстрому протеканию процессов брожения.
Нитрификации и денитрификации азота в навозе не происходит, так как бактерии-нитрификаторы в аэробных условиях погибают при высокой температуры, а в анаэробных условиях не могут существовать. Также на них губительно действуют высокие концентрации аммиака и повышенное содержание растворимых органических соединений. В отсутствие нитратов денитрификации не происходит.
Потери питательных веществ при хранении навоза
При разложении навоза происходят потери азота и фосфора, прежде всего при рыхлом хранении. Количество водорастворимой фосфорной кислоты при этом увеличивается с 7 до 25-30%, а растворимой в 0,05 н. НСl — с 30 до 80-85% от общего содержания. Фосфор, входящий в состав органических соединений, при разложении навоза переходит в минеральную форму. В анаэробных условиях разложение навоза может сопровождаться образованием фосфорного водорода, или фосфина, (РН3) — газообразного фосфора, аналога аммиака, с которым частично связаны потери фосфора.
Калий навоза при хранении почти не теряется. Так, при рыхлом хранении в водорастворимом состоянии его содержалось 85%, смешанном — 91%, плотном — 93% от первоначального содержания в свежем навозе. При разложении в почве калий в небольших количествах потребляется микроорганизмами и остается в соединениях, доступных растениям. Кальций и магний связываются образующимися в процессе деятельности микроорганизмов кислотами.
Сократить потери органического вещества и азота при хранении можно путем добавления 2-3% по массе простого порошковидного суперфосфата.
Добавление фосфоритной муки при хранении навоза — способ эффективного использования удобрения на нейтральных почвах, где только фосфоритная мука неэффективна. Под действием раствора углекислого газа (угольной кислоты) и органических кислот, образующихся при разложении навоза, трехзамещенные фосфаты переходят в растворимые в слабых кислотах и доступные растениям формы:
Ca3(PO4)2 + 2H2O + 2CO2 → 2CaHPO4 + Ca(HCO3)2.
В опытах ВИУА с разными культурами на дерново-подзолистой суглинистой почве внесение обогащенного в процессе хранения (компостированного) фосфоритной мукой навоза (3% от массы) под картофель и озимую рожь в действии, а под яровую пшеницу и многолетние травы в последействии, обеспечивало повышение урожаев этих культур по сравнению с совместным внесением их в тех же дозах без предварительного смешивания (компостирования).
Фосфоритную муку в количестве 1-4% массы навоза (10-40 кг/т) или в соответствии с потребностями культуры, можно добавлять в навоз в любое время с момента его получения, но чем раньше, тем лучше. Для максимальной эффективности наиболее эффективно добавлять ее в стойлах перед уборкой, а при беспривязном содержании — сразу после внесения первого слоя подстилочного материала. В процессе уборки, транспортировки и укладке навоза достигается полное перемешивание и взаимодействие муки с навозом, при беспривязном содержании этому процессу способствуют сами животные.
Торфяная подстилка и плотные способы хранения навоза являются основными приемами снижения потерь органического вещества, жижи и азота.
Доступным приемом увеличения выхода навоза при одновременном снижении потерь органического вещества, жижи и азота даже при плотном хранении являются увеличение доз подстилочных материалов, устройство навозохранилищ жижесборниками, измельчение соломы и применение торфа.
Таблица. Потери органического вещества и азота через 4 месяца после начала хранения навоза с добавлением фосфоритной муки и суперфосфата (%)
| Навоз | ||
| Навоз + 3% фосфоритной муки | ||
| Навоз + 2% суперфосфата |
Навозохранилища
Хранить подстилочный навоз можно в навозохранилищах и на специальных площадках в штабелях.
Навозохранилища бывают:
- наземного типа, используются при близком залегании грунтовых вод;
- котлованного типа.
Наземный тип предпочтительнее, так как оно не заливается осадками и талыми водами.
К навозохранилищам предъявляются требования:
- располагать навозохранилище необходимо на возвышенных, незатопляемых, желательно обнесенных деревьями и согласованных с санитарно-эпидемиологическими станциями участках рельефа.
- Оно должно иметь водонепроницаемые, выдерживающие давление погрузочно-разгрузочных механизмов, дно и стены, водонепроницаемые жижесборники, расположенные с учетом уклонов дна, удобные подъезд, въезд и выезд с соответствующими уклонами, обычно с узких сторон хранилища.
- Размеры зависят от поголовья скота, объемов навоза за стойловый период и высоты укладки. На 1 голову при плотном хранении высотой 1,5 м в течение З месяцев необходима площадь навозохранилища для крупного рогатого скота — 2,5 м2, в том числе молодняка — 1,5 м2, для лошадей — 2,0 м2, свиней — 0,8 м2, овец и коз — 0,3 м2. При двукратной за зимний период вывозке навоза приведенные площади уменьшают вдвое. Объем жижесборника должен быть не менее 3-4 м3, их количество определяется из расчета 1,3 м3 на каждые 100 т навоза.
- Навозохранилище размещают в 50 м от скотного двора; от других построек и источников питьевой воды — не менее 200 м.
- Для сбора жижи устраивают колодец на расстоянии 1,5-2 м от навозохранилища. Стенки выкладываются кирпичом на цементе. Колодец должен оснащаться люком с двумя деревянными крышками.
- При наличии инфекционных заболеваний животных или содержании в навозе семян карантинных сорных растений хранение и использование навоза допускается по указаниям ветеринарной и карантинной служб.
Укладку штабелей проводят так, чтобы навоз c разной степенью разложения не перемешивался. Для этого их укладывают с одного конца поперек хранилища, тогда на одном конце будут разложившиеся штабеля (первые укладки), далее к другому концу — все менее разложившиеся.
Существует 8 вариантов открытых навозохранилищ вместимостью 3,20 и 4,25 тыс. т подстилочного навоза с 2 колодцами-отстойниками и 2 жижесборниками объемом 20 м3, рассчитанных на шестимесячный срок хранения. Для районов избыточного увлажнения с количеством осадков более 600 мм, существует 4 варианта крытого двухсекционного хранилища на 2,2 и 3,1 тыс. т подстилочного навоза. Две секции предусмотрены для карантинной выдержки навоза на протяжении 5-6 месяцев.
Также имеется несколько вариантов прифермских бетонированных площадок для плотного хранения навоза в штабелях шириной 5-6 м и высотой 2,5-3,0 м, разделенных на секции: для навоза, торфа, для их смешивания и плотного хранения смеси (компоста).
Во всех проектах предусматривается механизация работ по удалению, перемешиванию, транспортировке, укладке и уплотнению навоза. По организационно-экономическим причинам также практикуется хранение навоза в полевых штабелях.
Вывозят навоз в поле зимой, так как в это время более свободна техника. Однако можно вывозить навоз в поле в любое время года. Вывозку из навозохранилищ, скотных дворов и ферм и укладку штабеля в поле зимой выполняют за 1 день, иначе он промерзнет, что приводит к снижению удобрительной ценности. Выбирают площадки в поле на возвышенных местах, очищают от снега, засыпают торфом или резаной соломой слоем 20-25 см, сверху навоз укрывают торфом или соломой. Укладку проводят штабелями шириной 3-4 м, высотой 1,5-2,5 м, которые располагают рядами на расстояниях (Р, м):
где 10000 — площадь 1 га, м2; Д — доза навоза, т/га; Ш — ширина захвата разбрасывателя; Г — грузоподъемность разбрасывателя, т.
Расстояние между штабелями в ряду Р2:
где В — масса штабеля, т; Ш — ширина захвата, м; Г — грузоподъемность разбрасывателя, т.
Для уничтожения прорастающих семян сорных растений поверхность буртов обрабатывают гербицидами.
В малых кучах навоз хранить нельзя, так как потери азота при этом доходят до 35-40%, он промерзает, весной промывается талыми водами, поле удобряется неравномерно, затрудняется весенняя обработка.
При беспривязном содержании скота и достаточном количестве подстилки навоз убирают из ферм, дворов и площадок с одновременным его внесением под культуры. Более частую вывозку при хранении под скотом проводят только при недостатке подстилочных материалов.
После разбрасывания навоза по полю проводят его заделку, так как при хранение в разбросанном виде он высыхает и резко возрастают потери азота.
Применение навоза
Навоз в севообороте
Внесение навоза распределяют по севооборотам и внесевооборотным участкам в порядке:
- овощные;
- кормовые (прифермские);
- полевые, с учетом специализации по наиболее ценным культурам и удаленности от ферм, выгонов и площадок.
В пределах каждого агроценоза определяют дозы и место внесения с учетом неодинаковой отзывчивости культур и последействия, организационно-технических возможностей для внесения и заделки в почву, экономической эффективности и экологической безопасности.
Овощные культуры характеризуются наибольшей требовательностью к плодородию почв (5-й класс). На органические удобрения по сравнению с минеральными лучше отзываются стелющиеся — огурец, кабачок, тыква, дыня, а также лук, чеснок, капуста белокочанная, цветная, зеленые культуры и редис.
Кормовые культуры, чаще всего, располагаются вблизи ферм (в прифермских севооборотах), поэтому расходы на транспортировку и внесение минимальны. Отзывчивость на органические удобрения по сравнению с минеральными выше у кукурузы, однолетних и многолетних трав, кормовых корнеплодов.
В полевых севооборотах на него лучше отзываются кукуруза на зерно и сахарная свекла. В полевых севооборотах навоз применяют также под картофель и озимые зерновые. Однако, согласно данным длительных (более 50 лет) полевых опытов Долгопрудной агрохимической опытной станции, при эквивалентных по питательным элементам дозах навоз и минеральные удобрения под картофель равноценны, под озимыми и яровыми зерновыми навоз уступает минеральным удобрениям.
В Нечерноземной зоне хорошим местом внесения навоза в севообороте являются озимые покровные культуры. При этом возрастает продуктивность севооборота от повышения урожайности озимых, многолетних трав и последующих культур.
На кислых дерново-подзолистых почвах в основном приёме внесение навоза сочетается с известкованием и внесением минеральных удобрений. Навоз лучше вносить под пропашные культуры, если в севообороте за ними размещаются яровые зерновые с подсевом трав. На черных парах в южной части Нечерноземной зоны навоз вносят при вспашке пара на глубину 15-20 см, на ранних парах — перед подъемом.
На дерново-подзолистых почвах при внесении под сахарную и кормовую свеклу, картофель, кукурузу и другие культуры навоз дополняют азотными удобрениями, на легких песчаных и супесчаных почвах — азотными и калийными, на орошаемых обыкновенных черноземах и каштановых почвах — фосфорными удобрениями. Сочетание в севообороте применения навоза и минеральных удобрений создает более благоприятные условия для питания растений и улучшает свойства почвы. Органические и минеральные удобрения равноценны при их применении в эквивалентных по количеству питательных веществ дозах. На песчаных почвах некоторым преимуществом обладает навоз, так как способствует улучшению их свойств. Поэтому при распределении по полям навоз целесообразно вносить на ближние поля, минеральные — на отдаленные.
В севообороте навоз лучше вносить под парозанимающую культуру, особенно если она пропашная. Заделывают осенью при вспашке. Если парозанимающие культуры рано убираемые, то навоз вносят после их уборки под вспашку, а поле готовят к посеву озимых по типу полупара. Под яровые культуры навоз вносят осенью под зяблевую вспашку.
На легких песчаных и супесчаных почвах, прежде всего в районах достаточного увлажнения, хороший эффект дает весеннее внесение навоза. Однако в степных районах внесение весной снижает эффективность в 1,5-2 раза по сравнению с внесением под зябь.
С увеличением доли пропашных культур в севообороте оплата навоза дополнительным урожаем возрастает. Место внесения навоза в севообороте мало влияет на продуктивность. Однако она бывает немного больше при внесении под высокопродуктивные пропашные культуры, например, сахарную свёклу, картофель, кукурузу, так как эти культуры наиболее полно используют в первый год питательные вещества навоза.
Наиболее качественное внесение и заделку навоза севооборота проводят в чистых и занятых парах, а также после раноубираемых предшественников.
Дозы навозы
Для определения доз навоза под планируемый урожай в севообороте или под культуру для расчета баланса питательных веществ используют усредненные данные о содержании в полуперепревшем подстилочном навозе: азот — 0,5%, Р2O5 — 0,25% и К2O — 0,6%, то есть на 1 тонну навоза — 5 кг азота, 2,5 кг Р2O5 и 6 кг К2O.
Дозы навоза зависят от качества, способов внесения, биологических особенностей культур и планируемых урожаев, почвенно-климатических условий. Так, в северных, северо-западных холодных и влажных районах, на слабоокультуренных почвах применяют повышенные дозы, чем на юге, юго-востоке, на высокоокультуренных черноземах. При этом дозы должны быть экономически выгодны и экологически безопасны.
Таблица. Прибавки урожайности первой и последующих культур севооборота при разных дозах навоза (по данным ВИУА)
| Озимая пшеница | |||
| Картофель | |||
| Яровая пшеница | |||
Минимальные дозы навоза на бедных (слабоокультуренных) почвах при допосевном (основном) внесении сплошным методом с заделкой на глубину обработки почвы в зонах достаточного и избыточного увлажнения составляют 20 т/га, на плодородных окультуренных почвах и в зонах недостаточного увлажнения — 10 т/га. При локальном основном внесении в борозды или ряды минимальные дозы уменьшают в 2 раза, при локальном внесении в лунки — в 4 раза. Локализация и уменьшение доз при любом способе внесения повышают оплату единицы массы навоза прибавками урожаев первой удобряемой культурой во всех почвенно-климатических зонах.
На легких бедных почвах прибавка в 1,5—2,0 раза, а оплата одной тонны в 2-3 раза выше, чем на суглинистых более плодородных почвах. Локальное внесение вдвое меньших доз обеспечивает под первой культурой такую же прибавку продукции, как вдвое большая доза при сплошном внесении, оплата навоза при этом увеличивается в 2 раза.
С повышением доз окупаемость снижается. Так, наибольший эффект будет получен от внесения навоза на 2 га по 30 т/га, чем на 1 га дозой 60 т/га.
С увеличением доз навоза возрастают прибавки как первой, так и последующих культур. Поэтому оценку действия дозы навоза проводят за все годы достоверного воздействия на все культуры севооборота. Во всех почвенно-климатических зонах с повышением доз навоза последействие проявляется более значительно, чем прямое действие.
Систематическое внесение в любом севообороте небольших и повышенных доз из ротации в ротацию увеличивает разницу в эффективности применения за счет возрастающего последействия повышенных доз.
При любой обеспеченности навозом и другими органическими удобрениями в пределах агроценоза оптимальные дозы устанавливают после предварительной оценки экономической эффективности возможных вариантов.
Чем беднее почвы и выше планируемый урожай и продуктивность севооборота, тем эффективнее высокие дозы органических удобрений.
Зерновые культуры требуют меньшие дозы навоза по сравнению с пропашными культурами, такими как картофель, кукуруза, сахарная и кормовая свекла. Хорошо реагируют на повышенные дозы конопля, силосные культуры, огурцы, поздние сорта капусты.
Таблица. Средние дозы органических удобрений (т/га) под овощные культуры (Научно-исследовательский институт овощного хозяйства)
| Огурец | ||||
| Капуста белокочанная (средняя и поздняя) | ||||
| Капуста цветная | ||||
| Лук репчатый | ||||
| Зеленные | ||||
| Редис | ||||
Дозы органических удобрений увеличивают с ростом планируемых урожаев. Для центральных областей Нечерноземной зоны рекомендованы дифференцированные по уровням урожаев дозы органических удобрений под наиболее отзывчивые культуры.
Таблица. Дозы органических удобрений (т/га) в зависимости от планируемой урожайности культур на нечерноземных почвах Центрального района России9Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
| Корнеплоды | |||
| Капуста средняя и поздняя, кочаны | |||
| Силосные, зеленая масса | |||
| Картофель, клубни | |||
| Озимые зерновые, зерно | |||
Максимальные дозы в конкретном случае должны быть экономически оправданы, то есть должны обеспечивать получение плановых урожаев хорошего качества и ожидаемой прибыли, и экологически безопасны, то есть количество питательных элементов должно удовлетворять потребности возделываемых культур с одновременным поддержанием оптимальных свойств плодородия почв, загрязнение сопредельных сред не допустимо.
Дробление доз навоза на несколько культур севооборота не показывает преимуществ перед разовым внесением под одну культуру. В многопольных севооборотах с несколькими пропашными культурами эффективность возрастает, если высокие дозы, рассчитанные на бездефицитный или положительный баланс гумуса, вносят под 2-3 интенсивные культуры севооборота.
Для внесения навоза применяют различные разбрасыватели.
Эффективность навоза
Во всех земледельческих зонах России наибольшую эффективность показывает полуперепревший навоз, полученный при плотном способе хранения. Доведение навоза до перегноя нецелесообразно, так как это связано с большими потерями азота, фосфора и органических веществ. Свежий навоз также не применяется, так как содержит семена сорных растений и возбудители болезней, большое количество неразложившихся безазотных соединений, которые усиливают иммобилизацию азота, фосфора и других элементов, выступая при этом в качестве конкурента растений. Поэтому культуры, посеянные по свежему навозу, в первый год могут снижать урожайность из-за азотно-фосфорного голодания в начале вегетации. Недопустимо вносить свежий навоз под сахарную свеклу, кукурузу и озимую пшеницу, если она идет не по чистому пару.
По мере продвижения от северо-западных и западных районов европейской части России к восточным и юго-восточным эффективность органических удобрений снижается, хотя остается высокой. В засушливой юго-восточной зоне последействие навоза часто оказывается выше, чем прямое действие.
При наличии в хозяйстве навоза с разной степенью разложения более разложившийся навоз в районах достаточного увлажнения вносят весной под пропашные культуры, менее разложившийся — в пар под озимые. В засушливых степных районах все виды навоза вносят под осеннюю зяблевую вспашку. В районах избыточного увлажнения, прежде всего на легких почвах, эффективно внесение навоза под яровые культуры под весеннюю предпосевную обработку.
В Нечерноземье чаще используют полуперепревший навоз, при осеннем внесении — эффективен и свежий.
В различных почвенно-климатических зонах каждая тонна навоза при правильном использовании за все годы действия в севообороте обеспечивает получение добавочной продукции 1 ц в пересчете на зерно. В условиях орошения на черноземах и каштановых почвах прибавки урожая возрастают пропорционально дозам навоза, так как растения при достаточном обеспечении влагой полнее используют питательные вещества.
Ранние сорта, отзывчивые на органические удобрения, и культуры с коротким периодом вегетации во всех зонах удобряют более разложившимся навозом, поздние — менее разложившимся.
Эффективность действия навоза под первой культурой сильно снижается с увеличением времени между внесением и заделкой в почву, так как разбросанный и не заделанный навоз в течение 10-20 ч теряет содержащийся аммиак.
Глубина заделки навоза в почву при допосевном внесении составляет от 15 до 30 см в зависимости от почвенно-климатических условий и степени разложения. Мелкая заделка во влажную почву способствует разложению навоза. При недостатке влаги в засушливых условиях мелкая заделка замедляет разложение и еще больше иссушает почву. На тяжелых по гранулометрическому составу почвах необходима относительно мелкая заделка, на легких — более глубокая.
На песчаных почвах, хорошо проницаемых для воды и воздуха и быстро согревающихся, навоз интенсивно разлагается. При этом часть питательных веществ может вымываться. На таких почвах навоз вносят в небольших дозах под несколько культур севооборота. На глинистых и суглинистых почвах вносят повышенные дозы, так как на таких почвах он разлагается медленно и повышает урожай в течение ряда лет.
Последействие навоза
Эффективность навоза в действии на первую и последующие культуры севооборота снижается при переходе от бедных к плодородным почвам, а также с уменьшением влагообеспеченности.
Таблица. Прибавки урожайности (т/га зерн. ед.) возделываемых культур в зависимости от действия и последействия навоза10Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
| Нечерноземная | ||||
| Черноземная | ||||
| Юго-восточная | ||||
Длительность последействия в пределах каждой почвенно-климатической зоны зависит от гранулометрического состава почвы. Например, на глинистых почвах навоз разлагается медленно, поэтому действие на урожай продолжается до 7 лет, иногда достигая 16 лет. На песчаных почвах из-за быстрого разложения действие на урожай продолжается 3-4 года, на легко- и среднесуглинистых — 6-8 лет.
На дерново-подзолистых и серых лесных почвах последействие в севообороте без пропашных в 1,5 раза, с пропашными культурами — в 3 раза, превышает прямое действие на первую (непропашную) культуру. С насыщением севооборота пропашными культурами последействие возрастает. Эта закономерность сохраняется и при увеличении доз навоза.
На черноземах последействие в 4-5 раз превышает прямое действие на первую непропашную культуру. При внесении навоза под пропашные, а также при благоприятных погодных условиях, прямое действие резко возрастает. При насыщении севооборота зерновыми культурами, последействия снижается, при насыщении же высокопродуктивными пропашными культурами — возрастает. Это объясняется тем, что пропашные культуры более эффективно используют прямое действие и последействие навоза.
Таблица. Действие навоза и эквивалентных количеств минеральных удобрений на продуктивность севооборотов (т/га зерн. ед.) на разных почвах (по данным ВИУА)
| Дерново-подзолистые песчаные и легкосуглинистые | |||||
| Те же, известкованные | |||||
| Дерново-подзолистые тяжело- и среднесуглинистые | |||||
| Черноземы | |||||
| Окультуренные (по зарубежным данным) | |||||
Преимущество навоза на легких почвах сохраняется также на известкованных дерново-подзолистых разностях. На обеспеченных органическим веществом почвах положительное действие органического вещества навоза не отмечается, но и преимущество минеральных удобрений не превышает 5-10%.
Последействие навоза объясняется также и улучшением физико-химических, физических и биологических свойств почвы. Последействие зависит от качества навоза. Слаборазложившийся соломистый навоз в первый год может оказать слабое действие, в последействии на второй и третий годы может обеспечить более высокие прибавки урожая.
Продолжительность действия определяется также почвенно-климатическими условиями. Например, в северных районах прямое действие больше, в южных — последействие. В юго-восточной засушливой зоне последействие превышает действие в первый год. Особенности применения навоза в южных и засушливых областях связаны с тем, что навоз из-за недостатка влаги медленно разлагается и в первый год бывает малоэффективным.
Наивысший эффект отмечается под всеми культурами и на всех почвах при сочетании органических удобрений с минеральными. Даже в половинных дозах совместное внесение всегда обеспечивает прибавки урожаев более высокие, чем раздельное внесение удвоенных доз удобрений. Однако, на практике из-за недостатка органических удобрений приходится вносить навоз под одну-две культуры севооборота, под последующие — с учетом последействия добавлять только минеральные удобрения.
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.
Основы агрономии: учебное пособие/Ю.В. Евтефеев, Г.М. Казанцев. — М.: ФОРУМ, 2013. — 368 с.: ил.
