Теоретические основыэколого-биосферного земледелия - Юрий Алексеевич Овсянников

с положительной стороны. Однако в последние годы происходит переоценка их значения. Все чаще специалисты выражают сомнение по поводу возможности повышения содержания органического вещества за счет применения минеральных удобрений [339, 283, 291]. Более того, они могут явиться причиной обеднения почв гумусом. По данным Л. К. Шевцова, которые использует В. Н. Кудеяров с соавторами [283], полученным на основе обобщения данных более 400 длительных полевых опытов, его содержание в дерново–подзолистых почвах при внесении полного минерального удобрения в первые 20—30 лет снижалось в среднем на 12—14%. Им сделан вывод, что внесение только минеральных удобрений не компенсирует потерь почвенного органического вещества. Такое же заключе ние делает и В. Г. Минеев [339]. Механизм этого явления состоит в следующем.

Определение коэффициентов использования питательных веществ из почвы показало, что их значения при внесении минеральных удобрений, по сравнению с неудобренными вариантами, как правило, увеличиваются. При выяснении обстоятельств отмеченного явления было обнаружено существенное усиление процессов минерализации гумуса, происходящее под действием азотных удобрений [282, 279]. Оказывается, каждая единица азота удобрений способствует дополнительной мобилизации от 0 до 1,2 единицы почвенного азота [283]. Это и ведет к увеличению содержания в почве подвижных соединений и, как следствие, повышению коэффициентов использования растениями питательных веществ. Подвижные соединения азота, образовавшиеся в результате минерализации органического вещества, так же, как азот минеральных удобрений, включаются в геохимическую миграцию. Их доля от общего количества инфильтрационных потерь азота из пахотных угодий составляет от 10 до 50% [93, 239].

Сведения о происходящей трансформации гумуса подтвердились при изучении его качественного состава. Под влиянием минеральных удобрений меняется соотношение между гуминовыми и фульвокислотами, увеличивается доля сахаридных и кислородсодержащих соединений, белковоподобных остатков [79, 611]. По данным Г. П. Гамзикова с соавторами, длительное внесение минеральных удобрений достоверно снижало долю гуминовых кислот [122]. Учитывая то, что гумусовые вещества являются важным экологическим фактором, влияющим на жизнедеятельность почвенных организмов, их разрушение неизбежно повлечет за собой изменения в естественной структуре педоценозов.

Возможны и более существенные отрицательные экологические последствия дегумификации почв. Гумусовые вещества на 52—62% состоят из углерода. При их минерализации происходит образование СО2, который поступает в атмосферу и способствует формированию парникового эффекта. Полагают, что 20% всего углекислого газа, накопившегося в атмосфере в результате антропогенной деятельности, образовалось вследствие разрушения почвенного органического вещества [167].

Опасность минерализации гумуса под влиянием каких–либо агротехнических приемов, в том числе и азотных удобрений, заключается не только в сокращении прямых запасов питательных веществ в почве, ухудшении ее свойств, возникновении экологических проблем, но и в снижении потенциальной возможности, небиологической фиксации азота. В настоящее время имеются убедительные данные, свидетельствующие о существовании в почве механизмов химической природы, обеспечивающих фиксацию азота без участия живых организмов [13]. По оценкам специалистов, потребность сельскохозяйственных культур в азоте в полевых условиях на 40—50% удовлетворяется за счет его фиксации природными гумусовыми веществами. В перспективе это свойство почв может быть использовано для создания регулируемых азотфиксирующих систем [13]. Изменение качества гумуса, очевидно, может оказать существенное отрицательное влияние на активность абиотических систем фиксации азота в почве, так как их функционирование зависит от физико–химических свойств органического вещества.

Плодородие почвы и направленность различных химических и биологических превращений, происходящих в ней, во многом зависит от кислотности среды. Оптимальное значение рН почвы для большинства культур соответствует 6,0—6,5. Ее увеличение приводит к угнетению растений. Внесение физиологически кислых удобрений, к которым относятся такие широко распространенные виды, как аммиачная селитра, хлористый калий и другие виды способствует подкислению почвенного раствора. Если при разовом использовании удобрений в небольших дозах существенного изменения рН не наблюдается, то при длительном, в течение ряда лет, происходит сильное подкисление почв. Например, внесение за 25-летний период 2480 кг N, 1820 кг Р205 и 2500 кг К20 увеличивало актуальную кислотность дерновоподзолистой почвы в слое 0—20 см с 4,9 до 4,0—4,3, а степень насыщенности основаниями при этом снижалась с 69,4—70,0 до 48,2%. Еще большее снижение степени насыщенности основаниями наблюдалось в слое почвы 20—40 см [144, 184].

Степень и срок, в течение которого происходит изменение рН почв, зависят от их типа. Более заметному подкислению подвержены дерновоподзолистые почвы, характеризующиеся низким содержанием органического вещества и высокой естественной кислотностью. Но при длительном внесении удобрений увеличение кислотности, уменьшение суммы поглощенных оснований и степени насыщенности основаниями происходит и в черноземных почвах [159].

Среди практикующих агрономов распространено мнение об отсутствии заметного повышения рН, если используются умеренные дозы удобрений. Однако исследования показывают, что ежегодное внесение в течение ротации севооборота даже 38 кг/га аммиачной селитры и 70 кг/га действующего вещества хлористого калия увеличивает кислотность дерновоподзолистых суглинистых почв на глубину до 60 см [246].

Незначительное на первый взгляд изменение кислотности почв вос принимается совсем по–другому, когда мы вспоминаем о том, что шкала рН логарифмическая. А это значит — при снижении значения рН с 5 до 4 кислотность среды увеличивается в 10 раз.

Ухудшение агрохимических показателей почвы отражается на эффективности применяемых удобрений и, как следствие, на продуктивности растений. Например, если в первый год внесения минеральных удобрений урожай картофеля и овса повышался соответственно со 118 до 251 ц/га и с 25 до 40,1 ц/га, то через 10 лет их регулярного использования они уже не повышали, а, наоборот, снижали урожайность полевых культур [4]. Аналогичные данные получены и в других опытах. Так, на шестой год внесения азотных удобрений в дозе 60—90 кг/га действующего вещества также не было получено прибавки урожая. Результаты этого опыта приведены в табл.4.

Таблица 4 Урожайность ячменя на шестой год внесения удобрений [12]

Вариант Урожайность, ц/га РК-фон 26,4 Фон + кальциевая селитра 35,2 Фон + сульфат аммония 26,0 Фон + хлорид аммония 24,1 Фон + мочевина 26,4

Отрицательное действие систематического применения удобрений на растения обусловлено как подкислением почвенного раствора, так и происходящим при этом увеличением подвижности соединений алюминия, марганца и железа, которые угнетают рост растений [486]. Их комплексное воздействие отрицательно влияет на биологические показатели почвы. Изменяется численность и видовой состав микроорганизмов. Среди них появляются фитопатогенные виды. Кроме того, ухудшение отдельных показателей химической характеристики почвы снижает устойчивость растений к недостатку воды [245] и, очевидно, другим факторам окружающей среды.

Особого внимания в современном земледелии заслуживает факт обеднения пахотного горизонта кальцием, магнием и изменение доступности для растений ряда микроэлементов (табл. 5). На разных типах почв минеральные удобрения повышают выщелачивание оснований из пахотного горизонта на 11—36%