Может ли интенсивное использование растениями питательных веществ перегноя привести к его полному разложению, а следовательно, и к истощению почвенного плодородия?
Запасы азота в почве, как уже говорилось, достаточно велики. Некоторые почвы содержат его столько, что могут обеспечить высокие урожаи сельскохозяйственных культур на 200 и более лет. Имеются и примеры такого длительного использования почв. В некоторых районах черноземной зоны почвы бессменно засевают злаковыми культурами свыше 200—250 лет. И они сохраняют свое плодородие.
Под влиянием каких же факторов перегной высвобождает элементы питания растений и в то же время какие причины не дают почве утратить свое плодородие? Установлено, что в обоих этих процессах основную роль играют микробы.
В результате жизнедеятельности различных групп почвенных микроорганизмов происходит минерализация органического вещества почвы и образование доступной для растений пищи. Многочисленные виды азотфиксирующих микробов непрерывно поставляют в почву из воздуха азот. Микроорганизмы почвы служат теми «няньками», которые почти что с ложечки кормят высшие растения азотом.
Эффективное плодородие почвы зависит, таким образом, от активной деятельности микробов. Чем больше микробов в почве, тем энергичнее их воздействие на перегной и тем больше питательных элементов мобилизуют они для сельскохозяйственных растений.
Наибольшее количество микробов в культурных почвах содержится в самом поверхностном слое — от 0 до 10 см, меньше их в слое 15—25 см и еще меньше на глубине 30—40 см. Поэтому в верхних слоях, где обильно развиваются микроорганизмы, создаются благоприятные условия для питания сельскохозяйственных растений.
По данным Е. Н. Мишустина, растения, выращиваемые на разных слоях окультуренной черноземной почвы Каменной степи (до глубины 40 см эти слои мало отличаются по своим химическим показателям), ведут себя совершенно различно. На почве, взятой из слоя 0—10 см, пшеница развивается хорошо, на почве глубиной 15—25 см — несколько хуже и на почве подпахотного слоя (30—40 см) — совсем плохо.
Раньше считали, что микробы, способные вызывать разложение перегноя, должны отличаться от микробов, разлагающих свежие растительные и животные остатки. В настоящее время установлено, что некоторые микроорганизмы, принимающие участие в образовании перегноя, при изменении условий могут участвовать и в его разложении. Однако, возможно, существуют и специфические виды или группы микробов, только разлагающие или только синтезирующие перегной.
На разложение перегноя большое влияние оказывают внешние условия. Высокая температура и интенсивная аэрация ускоряют этот процесс. Например, почва в результате вырубки лесов или лесных пожаров, теряя защищающую ее от солнечных лучей растительность, подвергается непривычному для нее интенсивному облучению, что ведет к сильному разложению перегноя и освобождению минерального азота.
Активность мобилизации питательных веществ из перегноя можно значительно усилить. Этому способствует рационально выбранная система обработки почвы, использование компостов, посев азотнакопителей (бобовых культур), правильное применение бактериальных удобрений и другие мероприятия.
Обработка почвы (вспашка, культивация, боронование) очень важна, так как способствует улучшению аэрации, водного режима и перемешиванию питательных веществ, содержащихся в различных слоях почвы. Все это стимулирует развитие почвенной микрофлоры.
При интенсивной обработке почвы, особенно в условиях нейтральной реакции среды, перегной почвы разлагается довольно быстро. Установлено, что если почву засевают широкорядными культурами, например кукурузой, требующими обработки в междурядьях, то процесс минерализации органического Вещества идет более интенсивно, чем под узкорядными культурами, например пшеницей, где междурядья не обрабатываются.
Известкование кислых почв тоже оказывает стимулирующее действие на активность микробов и, следовательно, способно усилить минерализацию перегноя. Это хорошо обнаруживается, например, при известковании осушенных кислых торфяников.
Такое же действие оказывает и внесение органических удобрений.
После внесения органических удобрений — растительных остатков, навоза, компостов, зеленых удобрений — обычно активизируются все группы микроорганизмов и особенно те, которые участвуют в разложении перегноя.
Навоз активирует деятельность микробов потому, что содержит органические вещества, которые служат им питанием. После внесения навоза в почве довольно быстро исчезают микробы, характерные для самого навоза, но резко увеличивается количество микробов, свойственных почве. Действие навоза на микрофлору сохраняется довольно долго, даже через три месяца после внесения навоза количество бактерий в почве в 3 раза больше, чем в почве без навоза.
Солома содержит вещества, чрезвычайно устойчивые к разложению, — клетчатку, лигнин. Разрушение соломы начинается не сразу и происходит медленно. Активизируются при этом главным образом микробы, разлагающие клетчатку, и азотфиксаторы. Преимущество соломы как удобрения заключается в том, что стимуляция микробной активности продолжается в течение очень длительного периода.
Установлено, что внесение в почву любых органических веществ (солома наиболее доступна, поскольку дешева и находится непосредственно в поле) способствует переводу инертных форм перегноя в ценные для растений соединения. Скорость разложения соломы в почве можно усилить, добавив азотное удобрение. При этом быстрее идет и освобождение азота.
Не меньшую роль играют и зеленые удобрения. Свежие растительные остатки, особенно молодых растений, богаты легко усваиваемыми сахарами и белкамм, они очень интенсивно разлагаются и оказывают на микрофлору чрезвычайно быстрое стимулирующее влияние. Так же как и при внесении навоза, быстро и резко возрастает численность микробов в почве.
Повысить биологическую активность почвы, а следовательно, усилить разложение перегноя можно также внесением торфов, углегуминовых и органо-минеральных удобрений, различных видов компостов (в том числе дерново-навозных компостов).
Академик Т. Д. Лысенко считает, что применение смесей органических удобрений, вносимых в верхний слой почвы, обеспечивает благоприятные условия для микробов, в том числе азотфиксирующих. Это положение нашло подтверждение в работах Института сельскохозяйственной микробиологии. Оказалось, что органо-минеральные смеси, вносимые по методу Лысенко, оказывают сильное стимулирующее влияние на все микроорганизмы и особенно на азотфиксаторы (главным образом клостридии), что приводит к накоплению азота в ризосфере сельскохозяйственных растений.
Так же по существу влияют на биологическую активность почвы и минеральные удобрения. Их действие бывает быстрым, интенсивным, но кратковременным. В почвах, богатых перегноем, иногда не хватает минеральных веществ для интенсивного развития микробов. Внося минеральные удобрения, можно стимулировать размножение бактерий, а это приводит к ускоренному распаду перегноя. Поэтому большие дозы одних только минеральных удобрений буквально «сжигают» почву.
Для искусственной активации процессов разложения перегноя применяют также частичную стерилизацию почвы нагреванием, высушиванием (горячим воздухом) или при помощи антисептиков (толуол, сероуглерод и т. д.). В последнее время с этой же целью стали вносить в почву синтетические соединения типа метакрилатов.