Close
ул. Семиреченская, 97-А корп.4 644016, г. Омск
8 (3812) 93-63-50
zakaz@arrsagro.ru
Пн. - Пт.: 9:00 - 18:00

Влияние органического углерода на плодородные почвы

Влияние органического углерода на плодородные почвы

Содержание углерода в почве прямым образом влияет на плодородие почвы, чем больше углерода в почве, тем более плодородной будет почва.

Углерод является ключевым химическим элементом на нашей планете. Например, мышцы человека состоят на 2/3 из углерода, кости на 1/3, растения состоят на ½ из углерода. Воздух содержит углерод в виде углекислого газа. 

Обратите внимание, что за последние двести лет содержание в атмосфере углекислого газа увеличивается по экспоненте, это связано с деятельностью человека (вырубка лесов, являющихся основными потребителями углекислого газа во время фотосинтеза, сжигание ископаемого топлива, в виде нефти, газа, угля и так далее)

 Большое количество углекислого газа ведет к глобальному потеплению, и эти изменения уже все видят. Данную проблему кардинальным образом можно решить с помощью перехода на зеленую энергетику, то есть не сжигать ископаемые топлива, а получать энергию от солнца, от ветра, от термальных источников и так далее. Так же человечество должно по-другому возделывать сельскохозяйственные культуры.  Если человечество в ближайшие сто лет не решит эти две основные проблемы, то вероятнее всего выживание человека, как вида стоит под очень большим вопросом.

            При фотосинтезе растения потребляют углекислый газ и вырабатывают углеродосодержащие органический соединения (сахара). 2/3 этих сахаров растения оставляют для своего роста, для роста надземной части и корневой системы, 1/3 отдает в почву через корневую систему в виде корневых выделений, которыми питается почвенная биота. В свою очередь почвенная биота, например та же микориза отдает растению через корневую систему фосфор, цинк, дополнительную воду и так далее. Азотфиксаторы отдают азот, силикатные бактерии отдают калий.

  Так же в процессе дыхания, корневая система потребляет кислород, после чего выделяет углекислый газ, который взаимодействуя с почвенной влагой, преобразуется в угольную кислоту. Угольная кислота опускается ниже корневой системы растений и растворяет минералы, высвобождая тем самым дополнительное питание для корневой системы. После гибели растений и животных в почве, их перерабатывают микроорганизмы. Когда происходит разложение,  части органического вещества минерализуются, высвобождая тем самым питание для последующих культур, и выделяется углекислый газ в почву, а часть органического вещества переходит либо в гумус, либо на болотистой местности переходит в состояние торфа. Образование гумуса – это очень долгий процесс, длящийся от десяти до ста лет, поэтому оценивать плодородие почвы с точки зрения содержания гумуса, не совсем корректно. 

Оценка содержания органического вещества или органического углерода в почве – наиболее точный метод оценки плодородия почвы.

На следующем графике видно сколько было органического углерода в грунте штата Канзас за последние 100 лет.

На графике видно, что с 1907 по 1950 год в почве произошло резкое уменьшение количества углерода, почва пришла к равновесию по содержанию углерода только к 1960 году. Начиная с 1960 года, произошел небольшой рост количества углерода в почве.

Агроприемы позволяющие увеличивать и уменьшать количество органического углерода в грунте:

  1. Обработка почвы. Обработка почвы плугом с оборотом пласта уменьшает содержание углерода в почве. При обработке почвы увеличивается аэрация почвы, то есть кислорода поступает больше, органический углерод вступает в химическую реакцию с кислородом и возникает углекислый газ, уходящий в атмосферу, происходит потеря органического углерода. Почвенные микроорганизмы для поддержания своей популяции вынуждены дополнительно искать источник углерода. После обработки почвы видны прибавки по урожаю, но в это время происходит снижение плодородия почвы. Возвращаясь к графику, можно увидеть, что начиная с 1950х годов, человек понял, что плуг является его врагом и начал постепенно изучать обработку почвы и поэтому, начиная с 1950-1960 годов количество углерода в почве начало увеличиваться.
  2. Внесение азотных удобрений. Злоупотребление азотными удобрениями ведет к тому, что количество углерода в почве уменьшается. Если севооборот построен правильно и грамотно, то есть в нем присутствуют бобовые культуры, использование азотных удобрений можно свести к минимуму либо вообще от них отказаться.
  3. Наличие паров в севообороте уменьшает содержание углерода в почве. В курской области был проведен любопытный опыт с бессменным чистым паром. Опыт начался в 1964 году и закончился в 2015 году. На графике видно как менялось содержание углерода в почве при бессменном паре.

 

С 1964 года содержание углерода в почве падало, а через 20-25 лет почва пришла в равновесие, и содержание углерода начало колебаться вот в этих пределах, которые на графике отмечены пунктирными линиями. В 1998 году в этот опыт внесли изменения. Участок поделили на две части, 2/3 остались дальше паровать, 1/3 осталась под залежь, грубо говоря, этот участок забросили.

На следующей таблице показаны изменения происходившие на этих участках с 1998 по 2015 год.

Стоит обратить внимание, что на участке где восстанавливалась естественная растительность, содержание почвенного углерода падало. Это происходило из-за того, что в почву начало поступать дополнительное органического вещество в виде растительных остатков растений. Микроорганизмам нужен был дополнительный азот, так как соотношение углерода к азоту сместилось в сторону углерода и микроорганизмы были вынуждены минерализовывать гумус и брать из него азот. После трех лет переходного периода содержание органического углерода начало расти, в то время, как на паровом участке содержание углерода падало. Эти первые три года опыта показывают, почему многие при переходе с традиционной технологии на нулевую технологию теряют урожайность. Чтобы этого не происходило, нужно вносить дополнительную дозу азотных удобрений.

      4.Посев покровных культур в промежутке между коммерческими позволяет увеличить содержание углерода в почве. Покровные культуры выполняют ряд очень важных функций: 

  • Покровные культуры после себя оставляют органическое вещество, которое переходит в органический углерод.
  • Предотвращение эрозии почвы. При водной и ветровой эрозии с поверхности поля удаляется самый плодородный слой, поэтому вклад покровных культур в восстановление почвенного плодородия примерно такой же, как отказ от парового клина. 

Особенно посев покровных культур крайне важен, если вы кукурузу сеете на силос, где растения практически удаляются с почвы. Так же крайне важно сеять покровные культуры после уборки с поля картофеля, моркови, свеклы и остальных корнеплодов.

     5. Пожнивные остатки и органические удобрения так же влияют на содержание углерода в почве. Если солому с поля вывозить после уборки урожая, то содержание органического углерода резко падает, а при сжигании этой соломы, почва очень страдает. 

Внесение органических удобрений в виде компоста, перегноя, навоза и так далее, будет увеличивать содержание углерода в почве при условии, что почва не будет обрабатываться. 

Органический углерод и гломалин, который вырабатывается микоризой, участвует в создании структурных агрегатов почвы. Такая структурированная почва напоминает губку, она отлично впитывает в себя влагу.  1% органического углерода в почве способен удерживать до двух ста тонн воды на гектаре. Особенно повышение органического углерода в почве актуально для степных зон и для легких песчаных и тяжелых глинистых почв. Так же структурированная почва с помощью гламолина и с помощью углерода  меньше подвержена ветровой и водной эрозии.

Следующей важной функцией углерода в почве является то, что углерод – это источник питания для микроорганизмов. Чем более разнообразен состав культур в севообороте и покровных культур, тем боле разнообразную почвенную бионту можно накормить. Растения через грибы и бактерии получают и питание в виде микро и макроэлементов и дополнительную влагу с более глубоких слоев. Чем более разнообразная популяция микроорганизмов, тем меньше в этом общем пироге содержится патогенной микрофлоры, то есть растения в такой почве меньше болеют грибковыми заболеваниями.

Как управлять углеродом в почве?

Согласно литературе, идеальным соотношением углерода к азоту в почве является 25 к 1, но агрономы считают, что это соотношение зависит от типа почвы и от способа обработки почвы. Как только вы отказываетесь от обработки почвы и вводите дополнительно покровные культуры, то есть вы переходите на нулевую или на минимальную технологию, у вас начинает меняться соотношение грибов к бактериям в сторону увеличения грибов.

Тело бактерии на пять частей состоит из углерода и одна часть азота, а грибы на двенадцать частей углерода и  одна часть азота. То есть при переходе на нулевую технологию нужно первые три года вносить большое количество азотных удобрений, на третий-пятый год начинает меняться соотношение грибов и бактерий, в сторону увеличения грибов, соответственно вот этот балансовый показатель углерода к азоту 25 к 1 смещается в сторону 30 к 1.

Соотношение углерода к азоту в почве можно менять с помощью культур входящих в севооборот и с помощью азотных удобрений. Каждая культура оставляет после себя пожнивные остатки с разным соотношением углерода к азоту.

В следующей таблице можно видеть какое соотношение углерода к азоту содержится в различных растительных остатках и в органических удобрениях. 

Если, например вы посеяли яровую пшеницу, то у нее соотношение углерода к азоту в пожнивных остатках будет 65 к 1, а вам нужно довести баланс до 30 к 1. Нужно либо внести дополнительный азот при посеве следующей культуры, либо посеять покровные культуры и упор в этих культурах сделать на бобовые, а на следующий год уже посеять бобовую коммерческую культуру.

Есть товаропроизводители, которые сеют бинарные посевы, это когда сеется бобовая и не бобовая культура, в этом случае на выходе получается сбалансированное соотношение углерода к азоту в почве. 

При регулировании соотношения углерода к азоту в почве, так же следует учитывать, что чем моложе растение, тем меньше соотношение углерода к азоту, например покровные культуры, которые погибли от мороза до цветения, будут иметь низкое соотношение углерода к азоту.

Выводы по теме:

  1. При переходе с традиционной технологии на минимальную или нулевую, происходит увеличение содержания углерода в почве, то есть увеличивается плодородие в почве.
  2. Разумно используйте азотные удобрения и если в севообороте есть бобовые культуры и покровные культуры, то внесение азотных удобрений нужно свести к минимуму или же полностью от них отказаться.
  3. Отказ от паров позволяет восстановить содержание углерода в почве. Пары — один из главных врагов плодородия почвы.
  4. Нужно правильно выстраивать севооборот с точки зрения соотношения углерода к азоту в почве. Если в севообороте будут покровные культуры, то содержание углерода в почве можно будет повысить очень быстро. 
Заказать звонок
+
Жду звонка!
0

Ваша корзина