Восстановление плодородия почвы при помощи фосфогипса как путь интенсификации овощеводства России

Текст: Л.Н. Холомьева, начальник агрономической службы АО «Апатит»

Темпы роста объемов производства овощной продукции на 1,5—2 % в год не позволяют полностью выполнить амбициозную программу насыщения отечественного рынка овощами в полном объеме к 2030 году. И это несмотря на наличие государственных программ в области семеноводства, химизации, машиностроения, водной мелиорации и так далее.

Проблема плодородия

Прилагаемые усилия в этих направлениях могут приносить большие результаты. Необходимо последовательное внедрение проверенных российской и мировой практикой методов управления качеством почвы в биологическую систему взаимодействия «почвенная среда-растение». В хозяйствах, зачастую, рассматриваются вопросы систем питания, систем защиты растений, обеспечения машино-тракторного парка, системы переработки, хранения, логистики. Но система взаимодействия «растение-окружающая среда-почва» выпадает из сферы внимания специалистов. Часто можно встретить мнение, что простое увеличение удобрений приведет к искомому результату в виде увеличения урожайности и качества овощной продукции. «Избыток удобрений не заменит нехватки знаний», – эти слова Д.Н. Прянишникова отлично подходят к данной ситуации. Что же происходит, какие факторы влияют на взаимодействие «почва-растение», как это влияет на системы питания, защиты, орошения, техники, хранения и переработки? Совершим небольшой экскурс в проблему.

Почва не является субстратом, а является сложной биологической системой, изменяющей свои параметры в широком диапазоне значений. Влияние на нее антропогенного фактора приводит к резкому ухудшению ее свойств, прежде всего плодородия. Особенно это заметно на овощных культурах открытого грунта, выращиваемых на орошении. Доступность и вынос макроэлементов, окисление и потеря гумуса, смыв и вынос мезоэлементов кальция и серы, изменение уровня кислотности, влияние поливной воды, внедрение в почвенно-поглощающий комплекс магния и натрия, потеря структурных агрегатов, ухудшение условий аэрации и влагоудержания и так далее — это только вершина айсберга проблем в почве. Они влияют на работу всех систем овощеводства, что, в конечном итоге, оказывает влияние на урожайность, качество и себестоимость. Рассмотрим каждый из перечисленных факторов.

Вынос макроэлементов

Вынос макроэлементов можно компенсировать путем внесения удобрений, рассчитанных на заданную урожайность. При этом доступность будет сильно зависеть от кислотности/щелочности окружающей среды. Идеальны условия, когда реакция почвенной среды находится в диапазоне значений рН 6,5-7,2 единиц. В этом случае все макроэлементы полностью доступны для растений. Смещение реакции в кислую фазу приводит к негативному влиянию, прежде всего, на доступность фосфора. Он связывается в нерастворимые соли с алюминием и железом. В последующем, при смещении реакции среды ниже рН 5,0, ухудшается доступность и эффективность использования азота и калия. В щелочной среде негативное влияние нарастает лавинообразно. Так, при рН водной вытяжки почвы в 8 единиц доступность азота ухудшается на 15 %, фосфора — на 25 %, калия — на 5 %. Происходит связывание фосфора в нерастворимые соединения с магнием и кальцием. Следовательно, оптимизация кислотности, приведение ее к диапазону рН 6,5-7,2 единиц позволяет сохранять доступность элементов питания для растений как из почвы, так и из удобрений.

Технологически управлять кислотностью можно с использованием химической мелиорации почвы, есть широкий спектр мелиорантов. Наиболее универсальным химическим мелиорантом для сельского хозяйства является фосфогипс дигидрат. Он позволяет работать в широком диапазоне значений рН. Данный мелиорант является побочным продуктом производства ортофосфорной кислоты (сложных фосфорсодержащих удобрений).

Потеря гумуса

Гумус — органическое вещество почвы, связующий агент, источник элементов питания. При интенсивном использовании почвы, особенно при выращивании овощей, происходит потеря гумуса. Глубокая обработка почвы открывает доступ к окислению органики и высвобождению элементов питания. Но за период в 120 лет в наших почвах произошло падение уровня гумуса с 10—15 % до 2—4 %, редко можно встретить почвы с уровнем 6 % и более. Гумус не только выполняет роль банка элементов питания для растений, он еще является связующим агентом для частиц почвы, обеспечивающим баланс почвенного воздуха, влагоудерживающую способность, активность почвенной биоты и так далее. Это напрямую оказывает влияние на урожайность и качество выращиваемых овощей, эффективность систем питания, защиты, орошения.

Среди вариантов решений по сохранению и накоплению гумуса — использование фосфогипса как структуризатора почвы, как самостоятельно, так и в составе органоминеральных компостов (фосфогипс в смеси с навозом, пометом, бардой и так далее). В почве происходит оструктуривание, улучшается газообмен, происходит активация работы бактерий азотфиксаторов, восстанавливается органическая часть почвы. Улучшаются условия корнеобитаемого слоя почвы. При этом наблюдается улучшение стойкости почвы к механическому воздействию капель воды. Растет урожайность и качество овощных культур.

Уровень кальция

Важной задачей для всего растениеводства является компенсация потери и выноса двух важных мезоэлементов и протекторов почвы — кальция и серы. Исследования показывают, что на большинстве почв России уровень кальция составляет ниже 20 ммоль/100 г при норме 20—40 ммоль/100 г. Исключение составляют дерновокарбонатные почвы с уровнем кальция 90 и больше ммоль. При этом, на щелочных почвах происходит замена кальция на магний и натрий, а на кислых — замещение на железо и алюминий. Замещение кальция на магний и натрий в сочетании с высокой плотностью почвы приводит к образованию фитотоксичных для овощных культур гидрокарбонатов этих металлов. Наличие этих соединений в почве резко снижает урожайность и качество овощных культур, в отдельных случаях приводит к полной гибели урожая. Потери кальция приводят к обесструктуриванию и слитизации почвы. Резко увеличивается ее плотность. Ухудшаются условия роста и развития корневых систем. Падает доступность удобрений. Для корня и клубнеплодов падает уровень товарной фракции. Для всех овощей ухудшаются качество и лёжкость продукции, падает урожайность. Потери кальция снижают уровень влагоудержания почвы. В свою очередь это приводит к увеличению затрат на топливо и технику для обработки почвы. Увеличение плотности почвы повышает требования к энергонасыщенности техники. Кроме того, слитизация и увеличение плотности почвы приводят к ухудшению проницаемости почвы для воды. Увеличивается сток с поверхности почвы, что приводит к увеличению частоты и нормы поливов. Вместе с потерями воды теряются элементы питания, смывается плодородный горизонт почвы. Механическое рыхление междурядий дает кратковременный эффект — до следующего дождя или полива. Решение находится не в борьбе со следствием, а в устранении причины—- компенсации потерь кальция. Универсальное решение — применение фосфогипса.

Содержание серы

Уровень серы, в среднем по России, составляет 6,3 мг/кг при норме 25 мг/кг, что коррелируется с низким содержанием гумуса в почве и не обеспечивает должный уровень протекции фосфора как на кислых, так и щелочных почвах. Почвы с таким содержанием серы отличаются низким уровнем агрономически ценных агрегатов, высокой плотностью почвы, образованием почвенной корки и склонностью к слитизации. Управлять уровнем содержания серы и качеством почвы удобно при использовании фосфогипса. Содержание серы в этом мелиоранте достигает 38 %. При его систематическом использовании в севообороте легко восстанавливается и поддерживается баланс серы. Использование других источников серы (кроме фосфогипса) на кислых почвах имеет кратковременный локальный эффект и приводит к дальнейшему закислению почв.

Кислотность почвы

Потери кальция в почве, длительный период использования физиологически кислых удобрений, засоление почвы, использование поливной воды с большой концентрацией щелочных металлов смещает кислотность почв из оптимального диапазона значений рН 6,5-7,2. Кислые почвы становятся еще более кислыми, на засоленных почвах уровень рН достигает критических значений 8-9 и более единиц. Эффективность выращивания, урожайность и качество продукции падают, а затраты растут.

Для стабилизации и снижения уровня рН до оптимальных значений на щелочных почвах применяют фосфогипс. Норма рассчитывается исходя из уровня обменного натрия в почве или методом вскипания и составляет от 4 до 25 и более т/га. Для кислых почв норма составляет от 1 до 4 т/га. На данных почвах фосфогипс блокирует фитотоксичные трехвалентные катионы железа и алюминия. Образуются катионы типа МеSO4+. Кальций насыщает почвенно-поглощающий комплекс. Изменения происходят очень динамично, рост значений рН почвы наблюдается в год применения в течение 6-9 месяцев.

Применение фосфогипса

Практика использования фосфогипса в России и мире показывает универсальность этого продукта для восстановления почвенного плодородия в различных агроклиматических зонах, увеличения доступности удобрений, стабилизации кислотности в год применения этого продукта.

Темпы диффузии фосфогипса по почвенному профилю позволяют применять его небольшие нормы до 8 т/га в осенне-зимний период без заделки в почву, по снежному покрову, а при использовании орошения — дождеванием и после посадки культуры. При работе на сильно засоленных участках необходимо послойное распределение фосфогипса в сочетании с применением органических удобрений.

Фосфогипс для сельского хозяйства (дигидрат) не требует специальных условий хранения, не комкуется, не слеживается, легко распределяется существующим парком машин для внесения мелиорантов и органических удобрений. На рынке России представлены машины для его дифференцированного внесения. Транспортировка автомобильным и железнодорожным транспортом позволяет сделать его доступным во многих регионах России.

Наиболее отзывчивы на применение фосфогипса именно овощные культуры. Наблюдается рост урожайности до 20 %, улучшение товарности и качества — до 25 %, лёжкости — до 22 %. Приведенные данные получены в ООО «Виридис», ФГБНУ ВНИИОБ Астрахань, ФГБНУ ВНИИА им. Прянишникова, ФГБНУ ФИЦ Картофеля им. Лорха и подтверждены практикой в КФХ Цирулев, АПК «Астраханский», Агрофирма «Бунятино».

Таким образом, применение фосфогипса в овощеводстве открытого грунта позволит в кратчайшие сроки нарастить урожайность и качество продукции, насытить продуктовый рынок России овощами, обеспечить продовольственную безопасность за счет уже существующих площадей овощеводческих хозяйств. Системное применение фосфогипса в течение 2-3 ротаций севооборота приведет к существенному улучшению почвенного плодородия и снижению себестоимости продукции.