Использование соломы в качестве органического удобрения Учебно-методическое пособие

УДК 631.872 (075.8)

ББК 40.449.5 я 73 С17

Рецензент: В.А. Шаманаев, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры агрономии и экологии ФГОУ ВПО « Смоленская ГСХА»

Самсонова Н.Е.

Использование соломы в качестве органического удобрения: учебнометодическое пособие / Н.Е. Самсонова. – Смоленск: ФГБОУ ВПО «Смоленская ГСХА», 2014.– 16 с.

Дана характеристика удобрительной ценности соломы, способ определения выхода соломы

вхозяйстве, описаны способы использования соломы на удобрение (для получения подстилочного соломистого навоза, компостов с соломой, непосредственно на удобрение).

Подготовлено в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования подготовки научно-педагогических кадров

васпирантуре по направлению подготовки 35.06.01 Сельское хозяйство, направленности (профилю) подготовки Агрохимия - очной и заочной форм обучения.

Печатается по решению методического совета ФГБОУ ВПО «Смоленская ГСХА» (протокол № 07 от « 30 » июня 2014 г.)

УДК 631.8(075.8) ББК 40.446я73

©Самсонова Н.Е., 2014 ©Федеральное государственное

бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Смоленская государственная сельскохозяйственная академия», 2014

2

ВВЕДЕНИЕ

Неотъемлемой частью проекта развития АПК Нечерноземной зоны России является развитие животноводства, которое предполагает наличие прочной кормовой базы. Создание такой базы трудно обеспечить на почвах с низким плодородием без использования минеральных и органических удобрений. Однако из-за высоких цен сельскохозяйственные товаропроизводители не могут закупать удобрения в необходимых объемах. В условиях мирового экономического кризиса ситуация еще более осложняется. Вместе с тем, ключевой проблемой воспроизводства плодородия почв является пополнение в них ресурсов органического вещества.

Получая высокие урожаи, надо постоянно поддерживать необходимый уровень круговорота веществ в почве и возвращать ей те питательные вещества, которые были вынесены вместе с урожаем или потеряны вследствие неправильной агротехники.

Одним из выходов из этой ситуации может быть использование соломы в качестве органического удобрения. Этот прием является доступным, не требует больших материальных затрат и способствует повышению почвенного плодородия и урожайности выращиваемых культур.

Солома – важнейший источник органического вещества. Ее широко используют в отечественной и зарубежной земледельческой практике, в хозяйствах, специализирующихся на производстве зерна и обеспечивающих прочную кормовую базу для животноводства. По содержанию органического вещества одна тонна соломы равноценна 3,5–4 тоннам навоза, по содержанию азота – 15 кг аммиачной селитры. При средней урожайности зерновых 2–3 т/га зерна и сжигании соломы этого урожая с каждого гектара безвозвратно теряется в среднем 10–15 кг азота, что равнозначно 29–43 кг аммиачной селитры, 2,5–3,7 т органического вещества. Кроме того, сжигание стерни – прием, нарушающий экологическое равновесие в почве, так как погибает микрофлора и почва длительное время восстанавливает присущий ей микробоценоз, следовательно, и плодородие. В этих условиях ускоряется процесс снижения запасов гумуса в почве, складывается отрицательный баланс углерода.

Экологи отмечают, что гумус накапливается только за счет внесения органических удобрений и растительной массы, оставшейся после сбора урожая, а плодородие почвы на выжженных землях не восстанавливается в течение нескольких лет.

Дым от палов – мощный загрязнитель атмосферного воздуха. С каждых 1000 га сжигаемой стерни в атмосферу выделяется 500 кг оксидов азота, 370 кг углеводородов, 3 тонны золы, 20 тонн углекислого и угарного газов. Сжигание соломы и стерни на полях ухудшает водно-физические свойства почвы, оно может привести к пожарам на больших территориях, особенно в условиях засухи.

Сжигание пожнивных остатков и соломы является нарушением сразу трех законодательных актов: федеральных законов «Об охране окружающей среды»

3

и «Об охране атмосферного воздуха», а также Кодекса РФ об административных правонарушениях. Поэтому оно недопустимо, законодательно запрещено во многих странах и расценивается, как потеря огромного количества углерода и азота. Вся побочная продукция растениеводства, в том числе и солома, должна правильно и эффективно использоваться на удобрение.

Солома при любом способе использования (на корм скоту, для подстилки животным или для внесения ее в почву в качестве удобрения) в конечном счете, становится источником органического вещества в почве. Поэтому крайне важно весь выращенный урожай соломы полностью использовать для этих целей и не допускать сжигания ее на полях.

В Смоленской области около 20% посевных площадей занято зерновыми и зернобобовыми культурами. Среднегодовое производство побочной продукции этих культур в 2001–2008 гг. составило около 252 тыс. тонн. Если предположить, что излишки соломы (после расходования на корм и подстилку скоту, хозяйственные нужды, продажу населению и другие цели) составят 50%, то внесение их обеспечит возврат в почву примерно 625 т азота, 185 т фосфора, 1260 т калия. При средней цене удобрений 8 тыс. руб./т это позволит сэкономить около 40 млн. руб. на закупку удобрений и использовать эти средства на другие цели. В условиях экономического кризиса, роста цен на удобрения и энергоносители целесообразность использования готового, практически бесплатного удобрения, каким является солома, трудно переоценить. Ее использование представляет собой безотходную технологию выращивания зерновых и элемент самофинансирования и самоокупаемости в хозяйствах.

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫХОДА СОЛОМЫ В ХОЗЯЙСТВЕ. УДОБРИТЕЛЬНАЯ ЦЕННОСТЬ СОЛОМЫ

Солома представляет собой листья и стебли, оставшиеся после обмолота урожая зерновых культур. Урожай соломы обычно определяют умножением валового сбора основной продукции на коэффициенты, характеризующие соотношение нетоварной и товарной части урожая. Биологическое соотношение соломы к зерну для пшеницы, гречихи и гороха – 1,5, озимой ржи

– 2,0, яровой пшеницы и овса – 1,3, ячменя – 1,2. В условиях производства с учетом неизбежных при уборке и транспортировке потерь, достигающих 20– 30%, для соломы, используемой на удобрение без отчуждения с поля, принимают коэффициент равным 1,2.

Ожидаемый валовой урожай соломы яровых зерновых не меньше, чем оприходованный валовой сбор зерна, а у озимых – намного больше.

Определить количество заготовленной в хозяйстве соломы можно и путем умножения объема скирд на примерную массу 1 м3 (табл. 1).

Интенсивность разложения соломы микроорганизмами в почве и ее удобрительная ценность определяется, прежде всего, ее химическим составом, который довольно широко изменяется в зависимости от почвенных и погодных

4

условий, а также применяемых удобрений. В среднем солома содержит 15% воды и 85 % сухих веществ (табл. 2). Основная часть соломы овса, ячменя, озимой пшеницы представлена целлюлозой (33–35%), пентозанами и гемицеллюлозой (21%) и лигнином (19–21%). В состав соломы этих культур входит также сырой протеин (3–5%), декстрины (0,7–2%), зола (4,5 –5,5%), а также воск.

1– Примерная масса 1 м3 соломы, кг

Целлюлоза представляет собой глюкозу, связанную в мицеллярные молекулы. Гемицеллюлоза образована из пентозанных сахаров, лигнин – полимер ароматических соединений, придающий растительному материалу прочность и жесткость.

2 – Химический состав соломы зерновых и зернобобовых культур

(Шкарда, 1985)

Органические вещества представляют собой энергетический материал для почвенных микроорганизмов, основной строительный материал для образования гумуса в почве. Они могут быть использованы растениями только после минерализации под действием микрофлоры почвы. В первую очередь разрушаются простые углеводы, пентозаны, белки, затем целлюлоза и гемицеллюлоза. Появляется типичная целлюлозоразрушающая микрофлора. В последнюю очередь разлагается лигнин, содержание которого оказывает влияние на скорость расщепления волокон клетчатки. При содержании лигнина

5

15% расщепление целлюлозы значительно замедляется, а при 40% она практически не поддается разрушению. Воска и жиры, входящие в состав соломы, также разлагаются очень медленно.

Скорость разложения соломы в почве определяется многими факторами: наличием источников питания для микроорганизмов, их численностью, видовым составом и активностью, типом почвы, ее окультуренностью, температурой, влажностью, аэрацией и др.

Солома хорошо разлагается во влажных, хорошо окультуренных почвах. Особенно быстро этот процесс идет в начальный период, когда почвенные микроорганизмы располагают значительным количеством легкодоступного углерода и элементов питания. На нейтральных почвах, хорошо обеспеченных питательными веществами, солома разлагается в течение 3–4, на кислых тяжелых почвах – 4–5 лет.

Большое влияние на активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов оказывает аэрация почвы. Интенсивность разложения целлюлозы велика в верхней части пахотного слоя, особенно при влажности почвы 70% от полной влагоемкости.

В состав соломы входят все необходимые растениям питательные вещества, оставшиеся в ней после оттока их в зерно по мере его созревания. С возрастом растений содержание питательных веществ в соломе, преимущественно азота и фосфора, снижается. В среднем в соломе зерновых культур при влажности 15% содержится 0,34–0,5% азота, 0,07–0,18 – фосфора, 0,6–1,3 – калия и 35–45% углерода в форме различных органических соединений. Кроме того, в соломе содержится сера, микроэлементы (бор, медь, марганец, молибден, цинк, кобальт). В соломе концентрация микроэлементов даже более высокая, чем в зерне.

Все это свидетельствует о высокой удобрительной ценности соломы, как источника органических и минеральных веществ для почвы и растений. Так, с 5 т/га соломы зерновых культур в почву поступает (кг/га): органического вещества 3200, азота – 18–28, фосфора – 4–9, калия – 28–69, кальция – 11–46, магния – 3–9. Это сравнимо с внесением до 0,8 ц/га аммиачной селитры, 0,5 – гранулированного суперфосфата, 1 ц/га – хлористого калия.

Солома является также важным источником углерода (для образования в почве гумуса) и углекислоты (для воздушного питания растений). Отношение углерода к азоту в соломе всех культур, кроме зернобобовых, – широкое (табл. 2). Величина этого показателя определяет характер разложения соломы в почве. Для нормального протекания процессов разложения соломы отношение углерода к азоту должно быть (20–30) : 1. Более узкое сотношение приводит к минерализации азотистых соединений, а более широкое – усиливает процессы их иммобилизации.

Целлюлозоразрушающие микроорганизмы испытывают сравнительно высокую потребность в азоте. Так как содержание азота в соломе низкое микроорганизмы поглощают его и из почвы (иммобилизуют), до тех пор, пока отношение С : N не приблизится к 20. Если иммобилизация по времени совпадает с периодом усвоения питательных веществ, то растения могут

6

испытывать недостаток азота. Поэтому в год внесения соломы положительный эффект может отсутствовать или быть отрицательным.

Таким образом, внесение соломы заметно смещает соотношение микробиологических процессов мобилизации и иммобилизации в сторону преобладания последнего. В результате большая часть внесенного азота закрепляется в почве в органической форме. Однако иммобилизация азота имеет временный характер. Закрепленный в плазме микробных тел азот становится доступным растениям после ее минерализации через определенный промежуток времени, по достижении отношения С : N = 20. Поэтому в последующие после внесения соломы годы урожайность повышается от ее последействия даже без дополнительного внесения азотных удобрений.

К этому следует добавить, что внесение соломы рассматривается как способ снижения потерь азота из почвы, особенно его нитратной формы.

Эффективность соломы в год внесения возрастает при дополнительном внесении азота (от 3,5 до 15 кг на 1 т соломы) и достижении соотношения С : N = 20. Вместо минерального азота можно использовать жидкий навоз (не менее 3–5 т на 1 т соломы), или бобовые сидеральные культуры.

Внесение соломы, особенно в сочетании с минеральными удобрениями, улучшает агрофизические, агрохимические свойства почвы, ее биологическую активность, повышает содержание в почве органического вещества, фиксацию азота из атмосферы. В результате улучшаются условия питания растений. Размеры накопления органического вещества в почве под действием соломы характеризуют следующие цифры: из 2–3 т/га сухой массы органического вещества соломы в почве накапливается 3–5 кг/га гумуса. Например, внесение соломы на поля в течение 10 лет в ТНВ «Пугачевское» Пензенской области привело к ежегодной прибавке 0,2% гумуса.

Польза от внесения остатков соломы в почву несомненна. Даже при отсутствии положительного эффекта в виде прибавок урожая будет ощущаться экономический выигрыш, связанный с отсутствием необходимости уборки с полей неиспользуемых излишков соломы.

2 СПОСОБЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛОМЫ НА УДОБРЕНИЕ

Известны следующие способы использования соломы на удобрение: для получения подстилочного навоза, производства компостов и непосредственно на удобрение.

2.1 Получение подстилочного соломистого навоза

Использование соломы на корм и подстилку скоту обеспечивает получение подстилочного навоза. Потреблять в больших количествах солому животные не могут, так как этот корм жесткий, с высоким содержанием клетчатки, инкрустированной лигнином, имеет низкое содержание питательных веществ и большой объем. Рационы, насыщенные соломой, не обеспечивают высокой

7

продуктивности животных. Более половины скармливаемой соломы не усваивается и переходит с экскрементами в навоз.

Солома зерновых культур, особенно гречихи, является хорошим подстилочным материалом, обеспечивающим улучшение санитарных условий в животноводческих помещениях (табл. 3). Ее лучше применять в виде резки длиной 8–10 см. Это обеспечивает сокращение объема подстилочного материала, большее поглощение жидкости, приводит к облегчению буртования навоза и более плотной его укладке, сокращению потерь азота и органического вещества при хранении.

3 – Поглотительные свойства соломы, используемой на подстилку (из разных источников)

Использование 1 т сухой торфяной подстилки может дать дополнительно 5–7 т хорошего навоза с высоким содержанием азота. В таблице 4 приведены примерные величины выхода навоза от разных видов животных за стойловый период.

Качественный полуперепревший навоз содержит 0,5% азота, 0,25% – фосфора и 0,6% калия, до 30–40% общего азота представлено аммонийной формой. Важным показателем качества навоза является отношение в нем углерода к азоту (С : N). Чем меньше это отношение, чем больше содержится в навозе азота, тем выше его удобрительное свойство. Отношение углерода к азоту составляет в навозе – (19–20) : 1. Кроме основных питательных элементов навоз содержит микроэлементы.

4. Примерный выход соломистого навоза (т) от 1 головы скота при разной продолжительности стойлового периода

При беспривязном содержании животных в полевых загонах, на выгульных площадках и в животноводческих помещениях в начале стойлового

8

(выгульного) периода в помещении (загоне, на площадке) рассыпают подстилку (желательно торф) слоем 20–30 см из расчета 300 кг на одну корову. На торфокрошку укладывают солому. Подстилка систематически (через каждые 10 дней) добавляется небольшими порциями. При обильном ее использовании вся жижа остается в навозе, и почти нет потерь аммиачного азота. Уборку навоза проводят один–два раза за год.

Достоинством такого получения навоза является отсутствие необходимости строительства навозохранилищ, жижесборников, частой уборки, что снижает его себестоимость.

2.2 Производство компостов с соломой

При бесподстилочном содержании животных получают полужидкий и жидкий навоз, который целесообразно компостировать с влагопоглощающим материалом, которым может служить измельченная солома. Солому убирают комбайном в копны и перевозят к площадкам компостирования. Можно солому измельчить во время уборки.

Закладку штабеля компоста начинают с приготовления соломенной подушки. Измельченную солому укладывают шириной 4 м на длину площадки и уплотняют гусеничным трактором. Толщина подушки после прикатывания должна составлять 50–70 см. На подготовленную подушку вывозят бесподстилочный навоз и в соотношении навоз : солома = 10 : 1 переслаивают его соломой. Штабель формируют высотой 2,0–2,5 м.

Созревший компост вносят в почву по прямоточной технологии навозоразбрасывателями РОУ-5, ПРТ-10, ПРТ–7А или по перевалочной технологии, используя тракторные тележки для вывоза компоста на края полей.

Использование соломы для компостирования требует меньших затрат труда, чем на подстилку скоту, так как отпадают операции по раздаче и уборке подстилки. По свойствам, химическому составу и эффективности компосты с соломой близки к подстилочному навозу.

2.3 Использование соломы непосредственно на удобрение

Солому в севообороте можно вносить под любые культуры. Скорость разложения разных видов соломы различна и зависит от содержания в ней азота. Чем больше в соломе азота, тем быстрее она разлагается. По этой причине медленнее всего разлагается ржаная и пшеничная солома, быстрее всего – гречишная и гороховая.

Влияние соломы на урожай сельскохозяйственных культур во многом определяется временем и способом ее заделки. При разложении соломы образуются токсичные для растений фенольные соединения, которые, вместе с ухудшением азотного питания растений вследствие иммобилизации азота, могут быть причиной снижения урожайности сельскохозяйственных культур, особенно злаковых. Отрицательное действие соломы на растения снижается, если к моменту посева она разложилась в достаточной степени, при этом не

9

проявляется токсическое действие продуктов ее разложения и менее выражена иммобилизация азота (Верниченко, Мишустин, 1980). В связи с этим лучшим сроком внесения соломы является осеннее, которое позволяет снизить действие образующихся токсикантов за счет вымывания их из корнеобитаемого слоя осеннее-весенними осадками. Кроме того, максимальная численность микроорганизмов в осенний период приходится на сентябрь–октябрь, а при весеннем – на май–июнь. Это значит, что при осеннем внесении первичные процессы разложения происходят до посева яровых культур и отрицательное действие широкого отношения углерода к азоту на них не проявляется. Поэтому чаще всего измельченную и разбросанную по полу солому запахивают осенью при подъеме зяби.

Во время уборки зерновой культуры солома, предназначенная на удобрение, измельчается и равномерно разбрасывается по полю. При этом возможно два варианта: измельчение и разбрасывание соломы можно делать одновременно при прямой уборке комбайном, оборудованным измельчителем, или при отсутствии комбайновых измельчителей солому убирают в валки, а измельчение и разбрасывание ее выполняют машиной типа КУФ–1,8 или КСК– 100. Выполнение этой работы одновременно с уборкой при помощи измельчителя типа ПУН–5 или ПУН–6, навешенного на зерноуборочный комбайн, по сравнению с раздельным способом позволяет сэкономить дополнительные средства.

По разбросанной измельченной соломе вносят компенсирующее азотное удобрение 8–10 кг азота на 1 т соломы (аммонийные удобрения или мочевину), а на почвах, бедных фосфором, желательно добавить и фосфорные удобрения. Эти удобрения предназначены для ускорения процесса разложения соломы.

Аммонийные азотные удобрения и мочевина имеют преимущество перед нитратными из-за лучшего их использования микроорганизмами и меньшей опасностью вымывания из почвы при осеннем внесении. Компенсирующую дозу азота не принимают во внимание при расчете доз азота для получения запланированного урожая.

После этого солома заделывается в почву при зяблевой обработке, складывающейся из лущения стерни и зяблевой вспашки. В этом случае солома будет разлагаться более интенсивно. Этот прием особенно целесообразен на почвах тяжелого гранулометрического состава и во влажных условиях. Лущение стерни проводится вслед за уборкой зерновой культуры. Делается это лемешными или дисковыми лущильниками типа ЛДГ–10 или дисковыми боронами типа БДТ–7 на глубину 8–10 см. Лущение поля, покрытого слоем измельченной соломы, лучше проводить дисковыми орудиями. В процессе работы они меньше забиваются, дополнительно измельчают солому и лучше ее заделывают. На увлажненной почве заделка соломы получается более качественной, чем на сухой и уплотненной почве.

Солому, как и другие органические удобрения, следует заделывать плугом без предплужников.

При запаздывании с уборкой хлебов, при значительном увлажнении почвы осеннюю вспашку можно проводить без предварительного лущения стерни, а в

10