Почва – плодородный верхний слой земли, представляющий, по определению основоположника научного почвоведения В.В. Докучаева /14/, самостоятельное природное тело, образовавшееся из поверхностных слоев горных пород под совместным действием воды, воздуха и различных организмов. Важнейшим фактором почвообразования при хозяйственном использовании почвы становится деятельность человека, в результате которой осуществляется целый комплекс агротехнических и организационных мероприятий /1, 37, 42, 43/.
Плодородие почвы, по мнению многих ученых, это комплексный показатель, в который, кроме естественного плодородия, включаются наличие севооборотов, их освоенность, механизированные технологии возделывания культур и применяемые технические, химические и биологические средства /36, 40, 41/. Естественное плодородие играет немаловажную роль в формировании количества и качества продукции растениеводства. По мнению И.Д. Рудая /39/ и др. ученых оно представляется тремя основными показателями: агрохимическими, агрофизическими и биологическими. На почвах, не обладающих достаточным уровнем естественного плодородия, даже при высокой культуре возделывания невозможно получать высокие урожаи сельхозкультур и вести рентабельное производство /32, 40, 47/.
Важнейший показатель плодородия почв – содержание в них органического вещества (гумуса). Установлено, что между содержанием гумуса в почве и урожайностью сельхозкультур существует тесная устойчивая взаимосвязь. Так, по данным Г.П. Продана /37/, в зависимости от степени смытости почв и уменьшения содержания в ней гумуса снижение урожайности большинства сельхозкультур составляло от 10 до 80%. Падение содержания гумуса на 10-20% вызывает снижение урожайности на 10-30%, на 20-50% – 30-60%, а при уменьшении содержания гумуса более чем на 50% приводит к снижению урожайности на 60-80%.
Снижение содержания гумуса в почвах происходит по многим причинам. В их числе интенсификация использования земель, водная и ветровая эрозия и другие. Однако основной причиной является нарушение кругооборота органических веществ почвы, заключающееся в отсутствии или недостаточности вносимых органических удобрений при существующем выносе питательных веществ вместе с урожаем /13, 20, 44/.
Исследованиями А.Г. Калмыкова /17/, И.С. Кауричева /18/, и других ученых выявлена тенденция к снижению содержания гумуса и общего азота в почвах. Количество гумуса в обыкновенном черноземе за 300 лет к 1960 г. уменьшилось на 27%, а азота – на 28%. Динамика изменения содержания гумуса в почвах описывается разностью между вновь образуемым и выносимым с урожаем, а также безвозвратно разрушаемым гумусом в результате эрозий, сжигания стерни и других неблагоприятных факторов. Согласно данным А.М. Бондаренко /5/, в почвах Российской Федерации с 1960-х гг. наблюдалась следующая картина изменения количества гумуса.
| № п./п. | Экономический район | Баланс гумуса в период с 1955-60гг. по 1980-85гг., т/га в год | Баланс гумуса на 1995-2005гг., т/га в год |
| 1. | Нечерноземная зона РФ | -0,50 | -0,54 |
| 2. | Северный | +0,13 | -0,15 |
| 3. | Северо-западный | -0,07 | -0,19 |
| 4. | Центральный | -0,27 | -0,18 |
| 5. | Волго-Вятский | -0,60 | -0,66 |
| 6. | Центрально-Черноземный | -0,67 | -0,55 |
| 7. | Поволжский | -0,72 | -0,61 |
| 8. | Северо-Кавказский | -0,60 | -0,65 |
| 9. | Уральский | -0,74 | -0,53 |
| 10. | Западно-Сибирский | -0,51 | -0,60 |
| 11. | Восточно-Сибирский | -0,66 | -0,47 |
| 12. | Дальневосточный | -0,64 | -0,52 |
| В среднем по РФ | -0,60 | -0,58 |
На основе обобщения опытных материалов почвоведы РосНИИземпроекта считают /51/, что с потерей 1 т/га гумуса среднемноголетняя урожайность зерновых культур снижается на 12-17 кг/га. С учетом этого, указанная выше динамика гумуса привела к такому изменению средней урожайности зерновых культур (табл.8).
Из данных табл. 7 и 8 видно, что во всех районах нашей страны, за исключением северного района, с 1960-х гг. происходит постоянное снижение содержания гумуса в почве и, вследствие этого, урожайности с.-х. культур. За последнее десятилетие снижение урожайности сельхозкультур наблюдалась во всех районах, и с 1960-х гг. к настоящему моменту в большинстве районов достигло 3-5 ц/га.
| № п/п | Экономический район | Изменение урожайности, ц/га | ||
| с 1960-х по 1990-е гг. | с 1990-х по 2000-й гг. | всего | ||
| 1. | Нечерноземная зона РФ | -2,55 | -0,92 | -3,47 |
| 2. | Северный | 0,66 | -0,26 | 0,41 |
| 3. | Северо-западный | -0,36 | -0,32 | -0,68 |
| 4. | Центральный | -1,38 | -0,60 | -1,97 |
| 5. | Волго-Вятский | -3,06 | -1,12 | -4,18 |
| 6. | Центрально-Черноземный | -3,42 | -1,22 | -4,64 |
| 7. | Поволжский | -3,67 | -1,16 | -4,83 |
| 8. | Северо-Кавказский | -3,06 | -1,11 | -4,17 |
| 9. | Уральский | -3,77 | -1,19 | -4,96 |
| 10. | Западно-Сибирский | -2,60 | -1,02 | -3,62 |
| 11. | Восточно-Сибирский | -3,37 | -1,28 | -4,64 |
| 12. | Дальневосточный | -3,26 | -1,19 | -4,45 |
| В среднем по РФ | -3,06 | -1,17 | -4,23 | |
Различными исследованиями установлено, что при существующих темпах «сгорания» гумуса в ближайшие 20-30 лет в большей части черноземов его останется менее 3%, что повлечет резкое ухудшение агрохимических, физических и других свойств почв, дальнейшее снижение плодородия, падение урожайности и качества сельхозпродукции и, как следствие, рост себестоимости продукции, приводящий к снижению рентабельности производства /7/.
Следует отметить, что при достижении критического уровня гумуса в почвах в дальнейшем потребуется гораздо больше материальных и денежных средств для восстановления почвенного плодородия, чем в настоящее время для его поддержания /19, 32, 52/. Это связано с тем, что накопление гумуса происходило тысячелетиями, а разрушение его достигается в течение нескольких десятилетий. Все перечисленные факты свидетельствуют о том, что актуальность решения проблемы сохранения гумуса и почвенного плодородия нарастает с каждым днем.
В данной ситуации внесение органических удобрений является незаменимым способом пополнения органического вещества почвы, поддержания и повышения почвенного плодородия. Исследованиями установлено, что при регулярном внесении органических удобрений и повышении, вследствие этого, содержания гумуса на 1% в дерново-подзолистой супесчаной известкованной почве, продуктивность севооборота повышается не менее чем на 10 ц/га к.е. в среднем за год, или более чем на 25% /17, 37/. По обобщенным данным ВИУА и ВНИПТИОУ увеличение гумусированности аналогичных почв на 0,6-0,9% систематическим внесением 20 т/га навоза в год в течение 16 лет повысило урожайность картофеля на 24-30%, ячменя на 22-25%. На каждые 0,1% увеличения количества гумуса в среднем за год в звене севооборота получено 1,3-2,1 ц/га к. ед. /40/.
Между объемами внесения удобрений, содержанием гумуса в почве и урожайностью сельхозкультур существует устойчивая прямая связь. Чем больше вносится органики, тем больше содержание гумуса и тем больше урожайность сельхозкультур /3/.
Однако в последнее время, объемы внесения органических удобрений далеки от требуемых норм. В ряде случаев, особенно в убыточных хозяйствах, это происходит из-за недостатка материальных и денежных средств и недооценки органических удобрений руководителями хозяйств. Важной причиной недостаточного количества вносимых удобрений в настоящее время является практически повсеместное сокращение объемов производства продукции животноводства и поголовья сельскохозяйственных животных и птицы, являющихся главным поставщиком органического сырья для приготовления органических удобрений. Из-за низкой по сравнению с продукцией растениеводства рентабельностью животноводческой отрасли в ряде хозяйств в течение последнего десятилетия она была почти полностью ликвидирована. Вследствие этого численность животных в настоящее время по сравнению с состоянием животноводческой отрасли на начало 1990-х гг. составляет 40-60% /46/. Снижение численности сельскохозяйственных животных и птицы, отсутствие или недостаточность обновления материально-технической базы привели к снижению объемов вносимых органических удобрений в 8 раз /46/.
В табл. 9 приведены данные, характеризующие объемы вносимых удобрений в различных странах мира за 1986-1990 гг. (по Ю.Н. Попову) /36/.
| Страны | Внесено NPK в кг д.в./га | Средний урожай зерновых, ц/га | ||
| с минеральными удобрениями | с органическими удобрениями | в сумме | ||
| СССР | 109 | 58 | 167 | 16,8 |
| РСФСР | 99 | 48 | 147 | 15,9 |
| США | 103 | 184 | 287 | 43,5 |
| Англия | 359 | 312 | 671 | 56,7 |
| Германия | 427 | 316 | 743 | 53,9 |
| Голландия | 771 | 909 | 1680 | 69,3 |
| РФ (1998-2001гг.) | 74 | 8 | 82 | 12,4 |
Как видно, еще в 1990-е гг. Россия по объемам вносимых удобрений намного отставала от экономически развитых стран. В последнее десятилетие этот разрыв еще более увеличился.
Недостаток растений в питательных веществах частично может быть возмещен внесением минеральных удобрений /30, 36/. В различных научных изданиях приведены фактические данные об изменении урожайностей сельскохозяйственных культур в зависимости от дозы и вида минеральных удобрений, сроков и способов их внесения /17, 34, 40/. Использование минеральных удобрений бывает особенно необходимо в период интенсивного роста растений для пополнения недостатка какого-либо одного или нескольких макро- и микроэлементов питания при достаточном количестве других веществ. Вместе с тем, только комплексное внесение органических и минеральных удобрений является залогом повышения плодородия почв, получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур /1/.