Уровень применения органических и минеральных удобрений в сельскохозяйственных организациях Нечерноземной зоны России недостаточен для сохранения и повышения плодородия почв, обеспечения оптимального круговорота веществ в агроландшафтах. Актуально использование местных источников удобрений, в том числе нетрадиционных (торфа, шунгита). В ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса» в 2022 г. в лизиметрах с дерново-подзолистой среднесуглинистой почвой изучали последействие нетрадиционных удобрений на количественные и качественные показатели травостоя райграса однолетнего. Ранее в 2018–2021 гг. здесь были проведены лизиметрические исследования по изучению действия нетрадиционных удобрений (шунгит, цеолит, гуматы, порошок древесного угля) на зерновые культуры и многолетние травы (кукуруза, люцерна, злаки и разнотравье). Установлено, что последействие гуминовых удобрений, полученных из местных месторождений торфа в Нечерноземье, выражено наиболее сильно; шунгита, цеолита и древесного угля — более слабо. Наибольшая эффективность от их использования достигнута при комплексном применении с минеральными удобрениями.
лизиметрические исследования, торф, шунгит, цеолит, минеральные удобрения, многолетние травы, райграс однолетний
Введение. Лесная (или лесолуговая) зона Нечерноземья России является основным регионом для молочно-мясного животноводства. Этот регион располагает наиболее благоприятными почвенно-климатическими ресурсами для роста луговой растительности и производства кормов для молочно-мясного скота. Система кормопроизводства на основе многолетних трав позволяет организовать экономически эффективное, устойчивое и экологически безопасное производство молочно-мясной продукции в Нечерноземье [1–3].
Важнейшим условием повышения эффективности сельскохозяйственного производства является адаптация животноводческих предприятий к лесолуговым агроландшафтным системам [1; 3; 4].
Основными факторами продуктивности кормовых угодий являются управление пищевым и водным режимами, травосеяние, видовое и сортовое разнообразие культур, технологии их возделывания [5–7].
Повышение продуктивности кормовых угодий предполагает обязательное применение органических и минеральных удобрений, известкование почв. От доступности растениям элементов питания и воды напрямую зависит и активность микробиологических процессов, и круговорот химических веществ в экосистемах [8; 9].
Уровень применения органических и минеральных удобрений в сельскохозяйственных организациях Нечерноземной зоны России недостаточен для сохранения и повышения плодородия почв, обеспечения оптимального круговорота веществ в агроландшафтах. Актуально использование местных источников удобрений в агроландшафтах, в том числе нетрадиционных [3; 5; 9].
Гуминовые удобрения и препараты, полученные из местных месторождений природных ресурсов, уверенно вошли в практику сельского хозяйства во многих странах, в том числе и в России. Их применение способствует получению более высокой продуктивности сельскохозяйственных культур и улучшению структуры и агрофизических свойств почвы, особенно в условиях экстремальных погодных условий. Наибольшая эффективность от их использования достигнута при комплексном применении с минеральными удобрениями и системами защиты растений [10; 11].
Гуминовые вещества улучшают фосфорное питание растений, способствуя переводу фосфора в более доступную для растений форму, тем самым стимулируя развитие корневой системы и оптимизируя структуру фотосинтезирующих тканей [12; 13].
Гуматы — соли гуминовых кислот. В основе получения гуминовых удобрений и препаратов лежит свойство гуминовых кислот образовывать водорастворимые соли с натрием, калием, аммонием. Наиболее распространенным методом получения «природных» гуматов является выделение гуминовых веществ из ископаемого сырья (торфа, угля) в присутствии щелочи [14; 15].
Производят разнообразные гуматы из органического сырья — главным образом из торфа, леонардита и бурого угля, органических отходов, вермикомпостов, сапропеля и др. Обогащение их элементами питания, применение специальных добавок или особенных режимов производства привело к изобилию на рынке коммерческих гуматов, предлагаемых в качестве органических удобрений, стимуляторов роста растений, мелиорантов для деградированных почв и сорбентов токсикантов.
Шунгит (Ш) — докембрийская горная порода, состоящая в основном из углерода и занимающая по составу и свойствам промежуточное положение между антрацитами и графитом. Шунгитовое вещество считается органическим веществом в очень высокой стадии метаморфизма. Содержание углерода в шунгитовом веществе близко к 100% (98,6–99,6%) со следами N, O, S и H. Обладает сорбционными и каталитическими свойствами [16].
Вторым основным компонентом шунгитов является главная составляющая горных пород, то есть SiO2, представленная обычно в виде кварца или в составе различных силикатных образований. В целом шунгитовые породы имеют разнообразный минеральный состав, куда входят карбонаты, алюмосиликаты и т. д.
В Нечерноземье шунгит обычно присутствует в качестве примеси в шунгитовых сланцах и доломитах, распространенных в Карелии на территории Заонежского полуострова и вокруг северной оконечности Онежского озера. Прогнозные ресурсы по всем месторождениям составляют около 1 млрд тонн.
Цеолиты (Ц) — это группа из нескольких микропористых кристаллических алюмосиликатов щелочных и щелочноземельных металлов (кальция, натрия и др.). Природные сорбенты. Они состоят в основном из кремния, алюминия и кислорода. Цеолиты обладают ионно-обменными свойствами [17; 18].
Применяют в промышленности, сельском хозяйстве, при мелиорации земель, очистке сточных вод, дегазации отравляющих веществ.
Микропористая структура цеолитов, добавленных в почву, стабилизирует выделение воды, калия, азота, уровень pH. Может предотвратить загнивание корней и смягчить последствия засухи.
Угольный порошок древесный (угольная пыль, порошкообразный уголь сгоревшей древесины) (ДУ) — это мелкодисперсная форма угля, полученная после обработки древесного угля путем дробления, измельчения.
Объекты и методы исследования. В 2018–2021 гг. в Центральном районе Нечерноземной зоны на лизиметрической станции ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса» проведены лизиметрические исследования по изучению действия нетрадиционных удобрений (шунгит, цеолит, гуматы, угольный порошок) на зерновые культуры и многолетние травы (кукуруза, люцерна, злаки и разнотравье).
В 2022 г. заложен опыт в лизиметрах с дерново-подзолистой среднесуглинистой почвой для изучения последействия нетрадиционных удобрений. Объектом исследования был уравнительный посев райграса однолетнего сорта Рапид на неудобряемом фоне. Режим использования травостоя — трехкратное скашивание.
Учеты и наблюдения, лабораторные исследования и расчеты проводили по общепринятым в луговодстве методикам. [19; 20].
Результаты и обсуждение. Влияние последействия нетрадиционных удобрений и предшественника кукурузы на продуктивность корма и продуктивность райграса однолетнего обеспечило наибольший сбор с 1 га сухой массы и обменной энергии в вариантах удобрения предшественника N90P60K90 — фон, фон + Ш + ДУ. На фоне полноценного минерального питания наблюдался более высокий абсолютный уровень продуктивности райграса (табл. 1).
1. Влияние последействия нетрадиционных удобрений и предшественника кукурузы
на продуктивность райграса однолетнего
|
Варианты удобрения предшественника кукурузы |
В 1 кг сухой массы |
Сбор с 1 га |
|||||||
|
ВЭ*, МДж |
ОЭ**, МДж |
кормовые единицы |
сырой протеин, г |
сухая масса, ц |
ВЭ*, ГДж |
ОЭ**, ГДж |
тыс. кормовых единиц |
сырой протеин, ц |
|
|
N90P60K90 – фон |
18,0 |
9,2 |
0,68 |
120 |
34,0 |
72,0 |
31,3 |
2,3 |
4,1 |
|
Фон + Ш |
18,2 |
8,8 |
0,62 |
128 |
31,0 |
56,4 |
27,3 |
1,9 |
4,0 |
|
Фон + Ц |
18,2 |
8,8 |
0,62 |
127 |
30,6 |
55,7 |
26,9 |
1,9 |
3,9 |
|
Фон + ДУ |
18,2 |
8,8 |
0,62 |
116 |
31,9 |
58,1 |
28,1 |
2,0 |
3,7 |
|
Фон + Ш + ДУ |
17,8 |
9,1 |
0,66 |
100 |
34,9 |
62,1 |
31,8 |
2,3 |
3,5 |
|
Ш + ДУ + Ц |
17,9 |
9,1 |
0,66 |
106 |
32,0 |
66,2 |
29,7 |
2,1 |
3,4 |
ВЭ* – валовая энергия, ОЭ** – обменная энергия.
В опытах, в которых изучали действие нетрадиционных удобрений на бобово-злаковый травостой, наибольшая урожайность райграса однолетнего получена в варианте последействия внесения гумата торфа (48,9 ц/га сухой массы). В этом варианте была выше и концентрация обменной энергии корма (9,2 МДж/кг в 1 кг сухой массы). Продуктивность травостоя составила 3,3 тыс. корм. ед. или 45,0 ГДж обменной энергии, с каждого гектара получено 4,9 ц сырого протеина (табл. 2).
2. Влияние последействия нетрадиционных удобрений
и предшественника бобово-злакового травостоя на продуктивность райграса однолетнего
|
Варианты удобрения бобово-злакового травостоя |
В 1 кг сухой массы |
Сбор с 1 га |
|||||||
|
ВЭ, МДж |
ОЭ, МДж |
корм. ед. |
сырой протеин, г |
сухая масса, ц |
ВЭ, ГДж |
ОЭ, ГДж |
тыс. корм. ед. |
сырой протеин, ц |
|
|
Ц + P60K90 |
18,0 |
8,8 |
0,62 |
107 |
45,7 |
82,3 |
40,2 |
2,8 |
4,9 |
|
Ш + P60K90 |
18,1 |
9,1 |
0,66 |
106 |
45,3 |
82,0 |
41,2 |
3,0 |
4,8 |
|
ДУ + P60K90 |
18,0 |
8,8 |
0,62 |
105 |
46,9 |
79,0 |
41,3 |
2,9 |
4,9 |
|
Гумат торфа |
18,0 |
9,1 |
0,68 |
100 |
48,9 |
88,0 |
45,0 |
3,3 |
4,9 |
В опытах, в которых изучали действие нетрадиционных удобрений на злаковый травостой, продуктивность райграса однолетнего была на уровне 46,0–49,9 ц/га сухой массы. Наиболее урожайным оказался после изучения и последействия шунгита вариант без минеральных удобрений (49,9 ц/га сухой массы) (табл. 3).
3. Влияние последействия нетрадиционных удобрений
и предшественника злакового травостоя на продуктивность райграса однолетнего
|
Варианты удобрения злакового травостоя |
В 1 кг сухой массы |
Сбор с 1 га |
|||||||
|
ВЭ, МДж |
ОЭ, МДж |
корм. ед. |
сырой протеин, г |
сухая масса, ц |
ВЭ, ГДж |
ОЭ, ГДж |
тыс. корм. ед. |
сырой протеин, ц |
|
|
Предшественник — злаковый травостой |
|||||||||
|
Ш |
18,1 |
9,2 |
0,68 |
121 |
49,9 |
90,3 |
45,9 |
3,4 |
6,0 |
|
Ц |
17,9 |
9,4 |
0,71 |
108 |
46,0 |
82,3 |
43,2 |
3,3 |
5,0 |
|
Гумат торфа |
18,1 |
9,4 |
0,71 |
97 |
46,9 |
84,9 |
44,1 |
3,3 |
4,6 |
|
Гумат навоза |
18,0 |
9,3 |
0,69 |
102 |
46,3 |
83,3 |
43,1 |
3,2 |
4,7 |
|
ДУ + N90P60K90 |
18,3 |
9,3 |
0,69 |
84 |
48,2 |
88,2 |
44,8 |
3,3 |
4,1 |
|
Предшественник с 1989 г. — злаково-разнотравный травостой |
|||||||||
|
N90P60K90 |
18,0 |
9,4 |
0,71 |
112 |
54,2 |
97,6 |
50,9 |
3,8 |
6,1 |
Урожайность райграса однолетнего в результате последействия угольного порошка на фоне NPK, гумата торфа и гумата навоза была близкой и равной соответственно 48,2, 46,9 и 46,3 ц/га сухой массы.
Вместе с этим следует отметить, что старовозрастный злаково-разнотравный травостой в 2022 г. также как и райграс однолетний развивался и рос без применения удобрений и обеспечил получение 54,2 ц/га сухой массы или 3,8 тыс. кормовых единиц; 50,9 ГДж обменной энергии с 1 га при питательности корма, равной 9,4 МДж или 0,71 корм. ед. в 1 кг сухого вещества.
Лизиметрические исследования позволили изучить последействие нетрадиционных удобрений на химический состав инфильтрационного стока, вымывание питательных элементов за пределы корнеобитаемого слоя.
На участках, где изучали действие шунгита, внесенного на фоне Р60К90 под люцерну, установлено, что в лизиметрической воде содержались: Р2О5 — 0,29 мг/л (3,5), К — 0,38 (20), сульфаты — 55,36 (500), Са — 34,65 (180), магний — 11,4 (40), хлор — 80,53 (350), натрий — 11,43 (120), сера — 3,46, кремний — 2,68 мг/л (10) (в скобках указана предельно допустимая концентрация). В незначительной концентрации в инфильтрате присутствовали железо, фтор, медь, марганец.
На участках, где изучали действие цеолита на злаковых травостоях на фоне NPK, в лизиметрической воде содержались: калий — 1,56 мг/л, сульфаты — 37,41, кальций — 47,03, магний — 16,44, хлор — 52,48, натрий — 7,82, сера — 2,0, кремний — 1,68 мг/л.
На участках где изучали действие полного минерального удобрения на кукурузе, лизиметрическая вода характеризовалась меньшей концентрацией фосфора (0,29 мг/л), натрия (5,44), хлора (2,51), фтора (0,15), сульфатов (6,02), бария (0,0456), кальция (31,41), но более высокой концентрацией кремния (3,014 мг/л), меди (0,0018). В лизиметрической воде всех вариантов предельно допустимых концентраций химических элементов не наблюдалось.
Выводы.
- Установлено, что последействие гуминовых удобрений, полученных из местных месторождений торфа в Нечерноземье, выражено наиболее сильно. Наибольшая эффективность от их использования достигнута при комплексном применении с минеральными удобрениями.
- Последействие нетрадиционных удобрений (шунгита, цеолита, древесного угля) выражено более слабо, но усиливается на фоне полноценного минерального питания.
- Во всех вариантах, в лизиметрической воде предельно допустимых концентраций химических элементов не наблюдалось.
- В Нечерноземье актуально использование нетрадиционных удобрений из местных месторождений (торфа, шунгита) при комплексном применении с минеральными удобрениями под зерновые культуры и многолетние травы
1. Шпаков А.С. Основные направления интенсификации и ресурсосбережения кормопроизводства лесной зоны // Кормопроизводство. – 2024. – № 9. – С. 29–34.
2. Шпаков А.С. Кормопроизводство лесной зоны. Проблемы и решения // Адаптивное кормопроизводство. – 2025. – № 2. – С. 67–78. DOI:https://doi.org/10.33814/AFP-2222-5366-2025-2-67-78.
3. Рекомендации по развитию агропромышленного комплекса и сельских территорий Нечерноземной зоны Российской Федерации до 2030 года. Версия 2.0. – М. : ООО «Издательство МБА». – 2021. – 400 с.
4. Трофимов И.А., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П. Новые научные и практические результаты изучения земельных и кормовых ресурсов России // Жизнь Земли. – 2025. Т. 47. – № 3. – С. 374–384.
5. Трофимов И.А., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П. Биологизация и экологизация агротехнологий для сохранения плодородия почв // Актуальные проблемы почвоведения, экологии и земледелия : сб. докладов XX Международной научно-практической конференции Курского отделения МОО «Общество почвоведов имени В.В. Докучаева». – Курск, – 2025. – С. 361–363.
6. Последействие известкования на урожайность сеяного травостоя в условиях дерново-подзолистой почвы / Е.Г. Седова, В.А. Чуйков, Е.Е. Проворная, Д.М. Тебердиев // Адаптивное кормопроизводство. – 2025. – № 2. – С. 15–20. DOI:https://doi.org/10.33814/AFP-2222-5366-2024-1-6-20.
7. Последействие длительного использования систем удобрения на показатели плодородия почвы / Т.Ю. Бортник, К.С. Клековкин., А.Ю. Карпова, А.С. Башков // Плодородие. – 2022. – № 3. – С. 42–45.
8. Влияние удобрений на агрохимические показатели плодородия почвы и продуктивность севооборота / Л.И. Петрова, Ю.И. Митрофанов, М.В. Гуляев, Н.К. Первушина // Плодородие. – 2021. – № 5. – С. 8–11.
9. Привалова К.Н. Баланс основных элементов питания в многовариантных пастбищных агроэкосистемах с долголетними фитоценозами // Кормопроизводство. – 2023. – № S11. – С. 17–20.
10. Влияние гуминовых препаратов на почвы и растения / О.С. Безуглова, Е.А. Полиенко, А.В. Горовцов, В.А. Лыхман. – Ростов-на-Дону – Таганрог : Изд-во Южного федерального университета. – 2019. – 154 с.
11. Shah Z. H., Rehman H. M., Akhtar T. et al. Humic substances: Determining potential molecular regulatory processes in plants [Electronic resource] // Frontiers in Plant Science. – 2023. – Vol. 14. Art. 1183319. DOI:https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1183319
12. Влияние гуматов на агрофизические свойства чернозема обыкновенного при возделывании подсолнечника / В.А. Лыхман, М.Н. Дубинина, О.И. Наими [и др.] // Земледелие. – 2025. – № 3. – С. 7–14.
13. Бесчетников В.В., Хатламаджиян А.А., Безуглова О.С. Влияние гуминового препарата на цитоморфометрические показатели ячменя в условиях снижения доступности фосфора // Живые и биокосные системы. – 2025. – № 51. DOI:https://doi.org/10.18522/2308-9709-2025-51-3.
14. Безуглова О.С. Гуминовые вещества в биосфере. Учебное пособие. – Ростов-на-Дону, 2009. – 120 с.
15. Гуматы [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Гуматы (дата обращения 02.10.2025).
16. Шунгит [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Шунгит (дата обращения 02.10.2025).
17. Цеолиты [Электронный ресурс]. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Zeolite?ysclid=mhll3n4j5x968499738 (дата обращения 02.10.2025).
18. Снакин В.В. Экология, глобальные природные процессы и эволюция биосферы. Энциклопедический словарь / М. : Изд-во МГУ, 2020. – 528 с.
19. Программа и методика проведения научных исследований по луговодству (по Межведомственной координационной программе НИР Россельхозакадемии на 2011–2015 гг.) / А.А. Кутузова, К.Н. Привалова, Д.М. Тебердиев [и др.]. – М. : ФГУ РЦСК, 2011. – 192 с.
20. Кутузова А.А., Трофимова Л.С., Проворная Е.Е. Методика оценки потоков энергии в луговых агроэкосистемах. 3-е издание перераб. и доп. – М.: Угрешская типография, 2015. – 52 с.
