Использование послеуборочных остатков растений и побочной продукции (соломы, стеблей кукурузы, подсолнечника, гречихи, проса и других культур) как органического удобрения обеспечивает энергетику почвообразовательного процесса черноземов в агроценозах.
Систематической пахотой уничтожается защитный мульчирующий слой из растительных остатков, а выращенная сельскохозяйственная продукция исключает возвращение в почву органического вещества и элементов питания растений. Следствия этого отрицательного процесса очень быстро проявляют свое действие: возникает ускоренная (антропогенная) деградация и дегумификация, которая приводит к снижению и потере плодородия почв.
Для воспроизведения органического вещества в почве необходимо оставлять на поле менее ценную часть урожая - солому, измельченные стебли кукурузы и подсолнечника. Роль стерни и растительных остатков тяжело переоценить - влияние мульчи из стерни и растительных остатков делают ее незаменимой при расширенном воспроизводстве плодородия почв, они являются важной составляющей ускорения почвообразования в агроценозе. Чем больше будет накоплено на поверхности почвы растительных остатков, тем больше приближается культурный почвообразующий процесс к естественному процессу почвообразования, за счет которого природа создала высокое потенциальное плодородие черноземов Украины.
Расчеты показывают, что на контроле без внесения минеральных и органических удобрений при пахоте выход растительных остатков составлял 66,7 т/га. Из этого количества на поверхностные остатки приходится 36,3%, а на корню - 63,7%.
Внесение минеральных и органических удобрений способствовало увеличению выхода массы растительных остатков в 1,2 раза при пахоте и в 1,4 раза при минимальном возделывании почвы. При минимальном возделывании выход растительных остатков, в сравнении с пахотой, был выше на 11-12 т/га.
Трансформация растительных остатков в гумус зависит от способа их заделки. При пахоте все количество остатков, как и внесенная органика, перемешивается в 0-30см пласте почвы, а при минимальном возделывании 70-75% корневых остатков и 100% послеуборочных заделывается поверхностно на глубину 10-12см.
При систематическом запахивании соломы с внесением минеральных удобрений и компенсационных доз минерального азота содержание гумуса в слое 0-30см в сравнении с базовым за 10 лет повышается на 0,23-0,25%, запасы гумуса - на 13-15 т/га. Внесение аналогичного количества соломы и минеральных удобрений в условиях систематической разноглубинной безплужной обработки почвы на протяжении 10 лет оказывало содействие тому, что содержание гумуса в 0-30см по отношению к базовому показателю повысилось на 0,30%, что в 1,25 раза выше в сравнении с вариантом пахоты. Запас гумуса был высшим на 12 т/га.
Показательным есть то, что при безплужном возделывании без внесения минеральных и органических удобрений происходит процесс накопления гумуса (+ 0,20%) в 0,15см пласте в сравнении с базовым показателем и систематической пахотой. Тем не менее, в слое почвы 15-30см содержание гумуса снижается на 0,08%. В целом слое 0-30см содержание гумуса повысилось на 0,06%, а запас - на 2 т/га, что следует отнести на более эффективную гумификацию корневых и послеуборочных остатков в слое 0-15см.
Гипотезу гумусообразования для агроценозов можно сформировать так: «В осенний период на поверхности почвы и в верхнем ее слое в присутствии кислорода происходит первичный гидролиз органических веществ с образованием мономерных соединений типа хинонов, аминокислот и др., растворимых в воде. С нисходящим током воды они проникают в более глубокие горизонты почвы, где конденсируются в цепочки гумусовых кислот под влиянием обезвоживания - высыхание или вымораживания».
В условиях Левобережной Лесостепи при систематической пахоте на 22-23 см на контроле без внесения органических и минеральных удобрений структурно-агрегатный состав в слое 0-100см был в худшем состоянии, чем при минимальном возделывании.
Систематическое применение минимальной почвозащитной технологии возделывания влияет на улучшение структурно-агрегатного состава в нижней части гумусового горизонта, который проявляется в повышении водостойкости структуры на 3,5-5%.
В условиях применения минимальной почвозащитной обработки почвы без внесения минеральных и органических удобрений за счет заделки 64,5 т/га растительных остатков в слое 0-12см за ротацию в севообороте происходит моделирование естественного процесса почвообразования, которое реализуется в повышении оструктуренности и водостойкости гумусового горизонта.
Внесение органических и минеральных удобрений усиливает энергетику почвообразования, как при систематической пахоте, так и при минимальном возделывании. Улучшение структурного состава слоя 0-100см, независимо от возделывания, было одинаковым. При минимальном возделывании в 0-30см слое почвы агрегатов 0,5-3мм было больше на 6,7-9,1% по отношению к пахоте, а по отношению к контролю агрегатов стало больше на 5,4-10,2%. Общее количество водостойких агрегатов > 0,25мм было выше при минимальном возделывании на 4,7-5,7%. С глубиной водостойкость структуры при пахоте увеличивалась. А при минимальном возделывании - снижалась.
Трансформацию органических удобрений и растительных остатков в гумус обеспечивают микроорганизмы, количество и состав которых зависит от внесенного органического субстрата и содержимого органического вещества почвы. Микроорганизмы, разлагая органические вещества в почве, высвобождают их для обеспечения своей жизнедеятельности, а другая их часть становится доступной растениям и принимает участие в почвенных процессах.
При применении почвозащитных технологий численность дождевых червяков в 0-15см слое почвы была выше в 1,92, а в слое 15-30см - в 1,33-1,46 раза, чем при систематической вспашке.
В годовом цикле весенний и раннелетний период является наиболее активной фазой при воспроизводстве черноземов в агроценозах.
Привлечение послеуборочных растительных остатков, соломы злаковых культур для почвообразования - является процессом биологизации земледелия, происходит процесс расширенного воспроизводства плодородия и восстанавливается естественное почвообразование черноземов в агроценозах.