Факторы плодородия почв

ФАКТОРЫ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ Биологические факторы плодородия почвы

Содержание и состав органического вещества почвы

Органическое вещество почвы образуется из отмерших остатков растений, микроорганизмов, почвенных животных и продукВнтов их жизнедеятельности. Первичное органическое вещество, поступившее в почву, подвергается сложным превращениям, включающим процессы разложения, вторичного синтеза в форме микробной плазмы и гумификации. Сочетание названных процесВнсов приводит в биологически активных почвах к образованию сложной смеси органических веществ, состоящей из малоразлоВнжившихся растительных и животных остатков с сохранившейся первоначальной структурой; промежуточных продуктов разложеВнния органических и животных остатков (например, лигнина); собВнственно гумусовых веществ, образовавшихся путем микробного синтеза или остаточного происхождения; растворимых органичеВнских соединений, которые более или менее быстро минерализуются до простых минеральных соединений (Н 2 О, СО 2 и др.) или участвуют в синтезе собственно гумусовых веществ.

Органическое вещество, консервирующее энергию солнца в химически связанной форме, тАФ единственный источник энергии для развития почвы, формирования ее плодоВнродия. Основным источником первичного органического вещества, поступающего в почву под естественной растительностью, являются остатки растений.

Во-первых, они удобряют почву ежегодно после уборки урожая, в то время как все остальВнные виды органических удобрений вносят в почву периодиВнчески. Во-вторых, не требуется дополнительных затрат на их внеВнсение. В-третьих, растительные остатки распределяются в почВнве наиболее равномерно. В них содержатся все макро- и микроэлементы, необходимые растениям и животным.

На пахотных почвах с отчуждением большей части урожаев полевых культур источником органического вещества служат надземные и корневые остатки растений, а также вносимые в почву органические удобрения.

Растительные остатки разделяют на три группы: 1 тАФ пожнивные остатки растений; 2 тАФ листостебельные; 3 тАФ корневые. Пожнивные остатки представлены стерней злаков, частями стебВнлей, листьев и всех других надземных частей растений, которые остаются в поле после уборки урожая. Листостебельные части растений включают корневища, столоны картофеля, корневые шейки клевера, люцерны и других трав, остатки клубВнней, корнеплодов, луковиц. Корневые остатки растений представВнлены корнями выращиваемой культуры, сохранившимися живыВнми к моменту уборки, а также корнями, отмершими к моменту уборки.

Размеры корнепада, по данным Т. И. Макаровой, могут доВнстигать у озимой пшеницы 124тАФ480 кг/га, у овса тАФ 330 тАФ 620 кг/га сухого вещества. Запасы гумуса за счет корнепада и корневых выделений могут пополниться на 130тАФ230 кг/га. Корни растения еще при их жизни активно участвуют в почвенных процессах. Разветвляясь, они контактируют с почВнвенными частицами и тем самым способствуют равномерному распределению органического вещества и образованию струкВнтурных агрегатов.

В почве при выращивании растений происходят одновременВнно два противоположных процесса: синтез, накопление органиВнческого вещества, и его разрушение. Интенсивностью обоих процессов, их соотношением определяются конечные результаВнты, по которым оценивают влияние данной культуры на почву. Если конечный результат положительный, за культурой признаВнются свойства улучшать плодородие почвы и наоборот. Между тем на процесс разрушения органического вещества влияют не столько сами культуры, сколько приемы их возделывания.

О влиянии минеральных удобрений на развитие корневой системы существуют различные мнения. Н. А. Качинский высказал предположение, что Влчем благоприятнее для растений почва, тем относительно к надземным частям слабее развита его корневая системаВ».

Наряду с количеством растительных остатков важное значение имеет их химический состав и скорость разложения в почве. Так, растительные остатки многолетних трав содержат большое количество элементов питания. Содержание азота в корневых остатках многолетних бобовых трав колеблется в пределах 2,25тАФ2,60 %, фосфора тАФ 0,34тАФ0,80 %, в поукосных остатках тАФ соответственно 1,82тАФ2,65 и 0,30тАФ0,71 %. Количество азота и фосфора в корнях бобово-злаковых травосмесей зависит от доли каждого компонента и составляет 0,91тАФ2,37 % азота и 0,25тАФ 1,06% фосфора, в поукосных остатках тАФ соответственно 1,60тАФ-2,18 и 0,17тАФ0,54 %. Злаковые травы содержат значительно меньВншее количество азота в корнях и поукосных остатках.

На ход и скорость разложения влияют, во-первых, внешние условия среды: влажность, темпеВнратура, рН почвы, содержание в ней кислорода и питательВнных веществ и, во-вторых, химический состав растительных остатков.

Превращение первичного органического вещества в почве проходит в несколько этапов. На первом этапе происходит химическое взаимодействие между отдельными химическими веществами отмершего растеВнния (например, ароматические соединения клеточных оболочек могут вступать в химические реакции с белками растительВнных клеток), которое можно значительно ускорить за счет биоВнлогических и минеральных катализаторов.

На втором этапе происходят механическая подготовка и перемешивание с почвой растительных остатков с помощью почвенной фауны. Нельзя отрицать и определенную биохимиВнческую подготовку первичного органического вещества к микробВнному разложению при прохождении растительной массы через желудочно-кишечный тракт почвенных животных.

На третьем этапе превращения свежего органического веВнщества в почве происходит минерализация его с помощью микроорганизмов. В первую очередь минерализуются воднорастворимые органические соединения, а также крахмал, пектин и белковые вещества. Значительно медленнее минерализуется целВнлюлоза, при разложении которой освобождается лигнин тАФ соедиВннение, весьма устойчивое к микробиологическому расщеплению. Конечными продуктами превращений первичного органичеВнского вещества являются минеральные продукты (СО 2 , Н 2 О, нитраты, фосфаты, в анаэробных условиях Н 2 O и СН 4 ). Кроме того, в почве накапливаются в качестве продуктов метабоВнлизма микроорганизмов низкомолекулярные органические кислоты (муравьиная, уксусная, щавелевая и др.). Процессы минерализации органического вещества в почве имеют экзотермический.

Часть продуктов биологического разложения первичного органического вещества превращается в особую группу высокомоВнлекулярных соединений тАФ специфические, собственно гумусовые вещества, а сам процесс называют гумификацией.

Основная часть органического вещества почвы (85тАФ90%) представлена специфическими высокомолекулярными гумусовыВнми соединениями. Принято подразделять специфические гумусовые вещества на три основные группы соединений: гуминовые кислоВнты, фульвокислоты и гумины.

Гуминовые кислоты (ГК) тАФ фракция темно-окрашенных, высокомолекулярных соединений, извлекаемая из почвы щелочВнными растворами, при подкислении вытяжки выпадает в осадок в виде гуматов. В составе гуминовых кислот углерода тАФ 52 тАФ 62 %, водорода тАФ 3,0тАФ5,5, кислорода тАФ 30тАФ33, азота тАФ 3тАФ 5 %. Основу молекулы ГК образует ароматическое ядро, сформиВнрованное ароматическими и гетероциклическими кольцами типа бензола, фурана, пиридина, нафталина, антрацена, индола, хинолина. Ароматические кольца соединены между собой в рыхлую сетку. Боковые периферические структуры молекулы тАФ алифатиВнческие цепи. Ядро молекулы ГК отличается гидрофобными свойствами, боковые цепи тАФ гидрофильными. Конституционная часть молекулы ГК тАФ функциональные группы: карбоксильные и фенолгидроксильные, определяющие кислотный характер ГК и способность к катионному обмену.

Фульвокислоты (ФК) тАФ органические оксикарбоновые азотВнсодержащие кислоты. По В. В. Пономаревой, в составе ФК углерода тАФ 45,3 %, водорода тАФ 5, кислорода тАФ 47,3, азота тАФ 2,4 %. При сравнении с элементным составом ГК, фульвокислоты содержат меньше углерода и азота, а кислорода больше. Фульвокислоты следует рассматривать как химически наимеВннее ВлзрелыеВ» гуминовые соединения. Между ГК и ФК существуВнет тесная связь. Как те, так и другие очень неоднородны и предВнставлены многочисленными фракциями.

Гумины тАФ наиболее инертная часть почвенного гумуса, не извлекаемая из почвы при обычной обработке ее щелочными растворами. По своему составу гумины близки к ГК. Вместе с тем фракция гуминовых веществ более прочно связана с миВннеральной частью почвы, что значительно меняет ее свойства. Исключительно важная роль органического вещества в форВнмировании почвы в значительной степени основана на их способВнности взаимодействовать с минеральной частью почвы. ОбразуюВнщиеся при этом органо-минеральные соединения тАФ обязательный комплекс любой почвы. Образованию органо-минеральных соединений в почве способствует высокая биоВнлогическая активность, обеспечивающая поступление в систеВнму реакционно-способных органических веществ. Внесение в почВнву биологически малодоступных органических веществ, например торфа, не приводит к образованию органо-минеральных соединений.

Органическое вещество почвы, аккумулируя огромное количеВнство углерода, способствует большей устойчивости круговорота углерода в природе. В этом, а также в накоплении еще ряда элементов в земной коре состоит важная биогеохимическая функция органического вещества в земной коре.

Почвенная биота

Живые организмы тАФ обязательный компонент почвы. Количество их в хорошо окультуренной почве может достигать неВнскольких миллиардов в 1 г почвы, а общая масса тАФ до 10 т/га.

Основная их часть тАФ микроорганизмы. Доминирующее значение принадлежит растительным микроорганизмам (бактерии, грибы, водоросли, актиномицеты). Животные организмы предВнставлены простейшими (жгутиковые, корненожки, инфузории), а также червями. Довольно широко распространены в почве моллюски и членистоногие (паукообразные, насекомые).

Почвенные организмы разрушают отмершие остатки растений и животных, поступающие в почву. Одна часть органического вещества минерализуется полностью, а продукты минерализации усваиваются растениями, другая же переходит в форму гумусоВнвых веществ и живых тел почвенных организмов.

Некоторые микроорганизмы (клубеньковые и свободноживущие азотфиксирующие бактерии) усваивают азот атмосферы и обогащают им почву.

Почвенные организмы (особенно фауна) способствуют переВнмещению веществ по профилю почвы, тщательному перемешиВнванию органической и минеральной части почвы.

Важнейшая функция почвенных организмов тАФ создание прочВнной комковатой структуры почвы пахотного слоя. Последнее в решающей степени определяет водно-воздушный режим почвы, создает условия высокого плодородия почвы.

Наконец, почвенные организмы выделяют в процессе жизнеВндеятельности различные физиологически активные соединения, способствуют переводу одних элементов в подвижную форму и, наоборот, закреплению других в недоступную для растений форму.

В обрабатываемой почве функции почвенных организмов сводятся к поддержанию оптимального питательного режима (частичное закрепление минеральных удобрений с последующим освобождением по мере роста и развития растений), оструктуриванию почвы, устранению неблагоприятных экологических усВнловий в почве.

В интенсивном земледелии экологические условия могут иногВнда в решающей степени определять эффективное плодородие почвы. В ней существуют тесные многообразные связи между всеми почвенными организмами. Причем вся эта система нахоВндится в состоянии непрерывно изменяющегося равновесия. Одни группы микроорганизмов предъявляют простые требования к пиВнще, другие тАФ сложные. Между одними группами существуют симбиотические (взаимно полезные) связи, между другими тАФ антибиотические. Микроорганизмы в последнем случае выделяют в почву вещества, подавляющие развитие других микроорганизмов.

Практическое значение имеет способность некоторых микроВнорганизмов оказывать губительное действие на представителей фитопатогенной микрофлоры. Усилить активность желательных микроорганизмов можно путем внесения в почву органичеВнского вещества. В этом случае отмечается вспышка в развиВнтии почвенных сапрофитов, которые, в свою очередь, стимулируВнют развитие микроорганизмов, угнетающих фитопатогенные виды. Для нормального функционирования почвенных организВнмов необходимы прежде всего энергия и питательные вещества. Для подавляющего большинства микроорганизмов такой источник энергии тАФ органическое вещество почвы. Поэтому активность почвенной микрофлоры главным образом зависит от поступления или наличия в почве органического вещества.

Для оценки деятельности почвенной биоты используют покаВнзатель Влбиологическая активность почвыВ». Под биологической активностью понимают, в одних случаях общую биогенность почвы, определяемую, как правило, подсчетом общего количества почВнвенных микроорганизмов. Если иметь в виду несовершенство методик, применяемых в этом случае, и малую кратность опредеВнлений во времени, то результаты анализа дают примерную картину биологической активности почвы.

Другая точка зрения относительно методов определения биоВнлогической активности почвы заключается в учете результатов деятельности почвенных организмов. Особенно важен такой подВнход в агрономии. Однако привести к общему знаменателю исклюВнчительно многообразную деятельность почвенной флоры и фауны методически непросто.

Наиболее универсальный показатель деятельности почвенных организмов тАФ продуцирование ими углекислого газа. Поэтому учет выделяемого почвой углекислого газа тАФ первостепенный из других биохимических способов определения биологической активности почвы.

Фитосанитарное состояние почвы

Плодородие почвы в значительной степени определяется фитосанитарным состоянием почвы, т. е. чистотой почвы от сорВнняков, вредителей, болезнетворных начал, а также токсичеВнских веществ, выделяемых растениями, ризосферной микрофлоВнрой и продуктами разложения.

Фитотоксичность почвы обусловлена накоплением физиологиВнчески активных веществ, среди которых присутствуют фенольные соединения, органические кислоты, альдегиды, спирты и др. совокупность этих веществ получила название колинов, состав и концентрация которых зависят от температуры и влажности почвы, от микроорганизмов и растений. При низких концентрациях фитотоксических веществ в почве обнаруживается стимулирующий эффект, но при увеличении их содержания наступает сильное угнетение роста растений или прорастания семян. Так, в стационарных опытах ТСХА установлено, что водная вытяжка из почвы бессменных посевов озимой пшеницы и ячменя, взятая в начале весенней вегетации, снижала всхожесть семян этих культур боВнлее, чем на 20 % и угнетала рост корневой системы, явиВнлась одной из причин изреженности бессменных посевов.

Источник образования и поступления токсических веществ в почве тАФ корневые выделения растений, послеуборочные растиВнтельные остатки и продукты метаболизма микроорганизмов. НаиВнболее интенсивно фитотоксические вещества накапливаются при возделывании на одном месте однородных или близких по биологии культур и при создании в почве анаэробных условий.

Когда в структуре посевных площадей преобладают культуВнры со сходными биологическими особенностями, как, например, зерновые, в почву ежегодно поступает приблизительно одинакоВнвая по количеству и качеству органическая масса в виде корВнневых выделений и растительных остатков. Это приводит к изВнменению соотношения основных группировок микробиоценоза, появлению фитотоксических форм, которые поставляют в почВнву вредные для культурных растений вещества. Так, при разВнложении растительных остатков зерновых культур в почве обнаВнружено повышенное содержание фенольных соединений, которые, находясь в зоне семян растений, ингибируют их прорастание.

Анаэробные условия способствуют образованию токсических веществ, так как при этом корневые выделения и промежуВнточные продукты минерализации гумуса превращаются в сильно восстановленные соединения, что обусловливает создание очагов токсичности в почве. Можно полагать также, что в зоне корня некоторых растений избирательно накапливаются некоторые группы микроорганизмов, неблагоприятно действующих на растения.

Внесение минеральных и особенно органических удобрений приводит к уменьшению в почве численности фитотоксичных микроорганизмов. Но особенно сильное влияние на их содерВнжание оказывает бессменное выращивание сельскохозяйственных растений тАФ количество фитотоксичных форм микроорганизмов в почве значительно увеличивается.

Фитотоксины почвенных микроорганизмов вызывают изменения в химическом составе растений, нарушают обмен веществ в них. Они оказывают влияние на интенсивность дыхания а также на азотный обмен растений. Фитотоксины почвенных микроорганизмов значительно сниВнжают фотосинтетическую активность растений.

Корни растений выделяют различные аминокислоты, углеводы и другие вещества. Вместе с экссудатами в почву поступает большинство веществ, участвующих в метаболизме клеток высВнших растений: сахара, гликозиды, органические кислоты, витаВнмины, ферменты, алкалоиды и другие. Все эти вещества моВнгут быть в той или иной мере использованы микроорганизмами в качестве источника питания.

Агрофизические факторы плодородия почвы Гранулометрический состав

Развитая почва представляет собой смесь механических элеВнментов трех видов: минеральные, органические и органоминеральные частицы. В минеральных почвах превалируют минеральВнные механические частицы разной формы и размера, разного химического и минералогического состава.

Дисперсность этого материала, химический и минералогиВнческий состав тАФ фундаментальные свойства любой почвы, оказывающие многообразное воздействие на комплекс агрономических показателей почвы, ее плодородие. Относительное содержание в почве и породе механических элементов (фракций) называется гранулометрическим составом.

Механические частицы почвы больше 1 мм в диаметре назыВнвают скелетом почвы, частицы меньше 1 мм тАФ мелкоземом. Мелкозем подразделяют на физический песок (частицы больше 0,01 мм) и физическую глину (частицы меньше 0,01 мм).

В зависимости от содержания физического песка и физичеВнской глины почвы могут быть песчаными, супесчаными, суглинистыми, глинами.

Гранулометрический состав почвы прежде всего определяет поглотительные (сорбционные) свойства почвы. Тонкодисперсные частицы в силу большой абсолютной и удельной поверхности обладают высокой емкостью поглощения. С измельчением часВнтиц возрастают их гигроскопичность, влагоемкость, пластичность и другие технологические свойства. Частицы менее 0,001 мм обладают четко выраженной коагуляционной способностью. Эта способность механических тонкодисперсных частиц исключительВнно важна при структурообразовании. Они вследствие высокой поглотительной способности содержат наибольшее количество гумуса.

Плотность почвы уменьшается по мере увеличения в ее состаВнве мелкозема. Валовой химический состав разных механических фракций почвы закономерно изменяется независимо от почвенного типа. Так, по мере увеличения дисперсности частиц в них резко уменьВншается содержание кислорода и возрастает количество железа, алюминия, кальция, магния, калия и натрия. Частицы меньше 0,001 мм тАФ наиболее ценная часть рыхлых пород и почв, поВнскольку в них содержатся основные запасы зольных питательВнных элементов. Пластичность почвы зависят от содержания в почве физической глины. Аналогично грануВнлометрический состав влияет и на твердость почвы. Высокая твердость почвы препятствует росту проростков и корней расВнтений, а нередко является и причиной гибели растений. Твердые почвы оказывают большое сопротивление рабочим оргаВннам почвообрабатывающих машин.

Набухаемость почвы происходит за счет оболочек связанВнной воды, которые формируются вокруг коллоидных и глинистых частиц. Эти оболочки уменьшают силы сцепления между частиВнцами, раздвигают их и способствуют увеличению объема почвы.

В основном величина и характер набухания почвы зависят от минералогического состава почвы, в частности от содержаВнния вторичных минералов типа монтмориллонита, имеющих подвижную кристаллическую решетку.

Среди технологических свойств почв важную роль в создании физической спелости почвы имеет липкость: при излишней липкости увеличивается тяговое сопротивление почвообрабатыВнвающих орудий и резко ухудшается качество обработки почвы. Как показали исследования В. В. Охотина, липкость почвы прямо пропорциональна содержанию физической глины.

Гранулометрический состав как фактор плодородия пахотВнных почв находит отражение в системах бонитировки почв. В большинстве случаев наиболее благоприятное сочетание агроВнфизических, биологических и агрохимических факторов плодоВнродия отмечается в почвах среднего гранулометрического состаВнва. Необходимо иметь в виду, что для разных почвенных типов, сильно различающихся по всему диапазону факторов плодородия, оценка гранулометрического состава как фактора плодородия может значительно различаться. Например, наибоВнлее высокое плодородие черноземов соответствует, как правило, тяжелому гранулометрическому составу. Для дерново-подзолисВнтых почв, сформировавшихся в зоне достаточного и избыточного увлажнения, наиболее благоприятен более легкий гранулометрический состав.

Структура

Структура почвы тАФ важный показатель физического состояВнния плодородной почвы. Она определяет благоприятное строение пахотного слоя почвы, ее водные, физико-механические и техноВнлогические свойства и водно-гидрологические константы. Частицы твердой фазы почвы, как правило, склеиваются в комочки (агрегаты). Способность почвы распадаться на агрегаты различной величины называют структурностью. В почвоВнведении структура почвы тАФ важный морфологический признак: по размеру агрегатов судят о генетических особенностях как всей почвы, так и ее отдельных горизонтов. По классификаВнции С. А. Захарова, различают следующие типы структуры: глыбистую, комковатую, ореховатую, зернистую, столбчатую, призматическую, плитчатую, пластинчатую, листоватую, чеВншуйчатую.

Черноземы, например, в естественном состоянии характеризуВнются отчетливо выраженной зернистой структурой, серые лесные почвы тАФ ореховатой. Хорошо окультуренные дерново-подзолисВнтые почвы приобретают комковатую структуру, тогда как неокультуренные подзолы отличаются плитчатой и листоватой.

В земледелии принята следующая классификация структурВнных агрегатов: глыбистая структура тАФ комки более 10 мм, макроструктура тАФ от 0,25 до 10 мм, микроструктура тАФ менее 0,25 мм. Благоприятные размеры макро- и микроагрегатов для пахотВнной почвы в большей мере условны. В более влажных условиях оптимальные размеры структурных агрегатов увеличиваются, а в засушливых тАФ уменьшаются. Однако в условиях эрозионной опасности особое агрономическое значение и в засушливых райВнонах приобретает увеличение размеров агрегатов до 1тАФ2 мм в диаметре.

Образование структурных агрегатов в почве, по Н. А. Качинскому, происходит вследствие следующих процессов: взаимного осаждения (коагуляции) коллоидов, коагуляции коллоидов под влиянием электролитов. Эти процессы, однако, проявляются на фоне более общих физико-механических, физико-химических и биологических факторов структурообразования.

Большое значение имеет механическое разделение почвенной массы на комки (агрегаты), которое в природных условиях происходит под воздействием корневых систем растений, жизнеВндеятельности биоты почвы, под влиянием периодических промораживания тАФ оттаивания, увлажнения и высушивания почвы, а в обрабатываемых почвах и воздействия почвообрабатывающих орудий.

Состояние структуры почвы непосредственно определяет паВнраметры строения пахотного слоя. Для образования прочной структуры почвы необходимы слеВндующие условия:

достаточное количество минеральных и органических колВнлоидов; достаточное содержание в почве щелочноземельных основаВнний; благоприятные гидротермические условия в почве; воздействие на почвенную массу корней растений; воздействие на почву почвенной фауны (дождевых червей, насекомых, землероев и др.).

Структурное состояние тАФ наиболее достоверный, интегральВнный показатель плодородия почвы (его агрофизических фактоВнров).

Мощность пахотного и гумусового слоев

Мощность обрабатываемого слоя почвы, объем почвы, в котором развивается корневая система растений. Глубокий пахотный слой обеспечивает более благоприятные водно-воздушный и тепловой режимы почвы. Осадки, поливная вода быстро поглощаются почвой, аккумулируются в ней и затем потребляются растениями по мере их роста и развития. Глубокий пахотный слой тАФ своеобразный регулятор влажности почвы как при недостатке, так и при избытке выпадающих осадков. Лучшие условия увлажнения почвы обеспечивают благоприятный питательный режим почвы, обусловленный, в свою очередь, нормально протекающими процессами разрушения тАФ синтеза органического вещества. Установлено, что глубоВнкий пахотный слой обеспечивает благоприятную минералиВнзацию органического вещества при одновременной эффективВнной его гумификации и при благоприятном качественном состоянии.

При обработке почвы на 20тАФ22 см в подпахотном слое нельзя обнаружить такие агрономически ценные группы микроВнорганизмов, как нитрификаторы, целлюлозоразрушители (Н. В. Мешков и Р. Н. Ходакова). При обработке почвы на 30тАФ40 см эти микроорганизмы широко представлены в почве. Общее количество микроорганизмов в почве и продуцирование почвой СО2 при глубокой обработке возрастало в 1,5тАФ2 раза. Другой показатель производительности почвенных микрооргаВннизмов тАФ превращение азотистых соединений. В глубоком пахотВнном слое количество нитрифицирующих микроорганизмов, а такВнже почвенной фауны значительно больше. В глубоком пахотном слое увеличивается содержание подвижных форм фосфора и калия.

Водный режим

Влага необходима для прорастания семян, без нее невозможВнны последующий рост и развитие растения. С водой в растение из почвы поступают питательные вещества, испарение воды лисВнтьями обеспечивает нормальные температурные условия жизнеВндеятельности растения.

Вода тАФ обязательное условие почвообразования и формироВнвания почвенного плодородия. Без нее невозможно развитие почвенной фауны и микрофлоры. Процессы превращения, трансформации и миграции веществ в почве также требуют большого количества воды.

Для определения потребности растений в воде применяют показатель тАФ транспирационВнный коэффициент тАС количество веВнсовых частей воды, затраченной на одну весовую часть урожая.

Степень доступности почвенной влаги растениям и состояние водного режима, выражают почвенно-гидролитические константами. Различают следующие почвенно-гидрологические константы:

1. Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) тАФ влажность почвы, соответствующая наибольшему содержанию недоступной растениям прочносвязанной влаги.

2. Максимальная гигроскопичность (МГ) тАФ влажность почВнвы, соответствующая количеству воды, которое почва может сорВнбировать из воздуха, полностью насыщенного водяным паром. Влага, соответствующая МГ, полностью недоступна растениям.

3. Влажность устойчивого завядания растений (ВЗ), соотВнветствующая содержанию в почве воды, при котором растения обнаруживают признаки завядания, не проходящие при помещении растений в насыщенную водяным паром атмосферу. ВлажВнность завядания соответствует влажности почвы, когда влага из недоступного для растений состояния переходит в доступВнное (нижний предел доступности почвенной влаги).

4. Наименьшая (полевая) влагоемкость почвы (НВ) тАФ соответствует капиллярно-подвешенному насыщению почвы водой, когда последняя максимально доступна растениям.

5. Полная влагоемкость (ПВ) тАФ соответствует такому соВндержанию влаги в почве, когда все ее поры насыщены водой.

Способность почвы к устойчивому обеспечению растений водой зависит от агрофизических факторов плодородия.

Влагоемкость почвы тАС называют способность ее удерживать воду. Различают капиллярную, наименьшую (полеВнвую) и полную влагоемкость. Капиллярная влагоемкость определяется количеством воды, содержащимся в капиллярах почвы, подпертых водоносным горизонтом. Наименьшая влагоемкость аналогична капиллярной, но при условии отрыва капиллярной воды от воды водоносного горизонта. Полная влагоемкость тАФ состояние влажности, когда все поры (капиллярные и некапилВнлярные) полностью заполнены водой.

Водопроницаемостью почвы называют способВнность впитывать и пропускать через себя воду. ВодопрониВнцаемость зависит от гранулометрического состава, структуры почвы и степени увлажнения. Определяют водопроницаемость, пропуская через слой почвы воду.

Водоподъемная способность почвы тАФ способВнность к капиллярному подъему воды. Обусловлено это свойство действием менисковых сил смоченных водой стенок почвенВнных капилляров.

Условия водного режима в пахотной почве постоянно изменяются. Радикальный метод регулирования водного режима почв тАФ мелиорация. Современные приемы гидротехнической мелиорации обеспечивают возможность двухстороннего регулирования водВнного режима: орошение со сбросом лишней воды и осушение в комплексе с дозированным орошением.

Воздушный режим

Почвенный воздух отличается от атмосферного тем, что в его составе значительно больше углекислого газа и меньше кислороВнда. Вместе с тем следует подчеркнуть большие колебания в сосВнтаве почвенного воздуха в зависимости от почвы, типа культуры, системы удобрений и обработки почвы. Когда в почве содерВнжание углекислого газа выше 3тАФ5%, а кислорода тАФ ниже 10 %, то наступает угнетение растений.

А. Г. Дояренко, установил, что недостаток воздуха в почве очень сильно лимитирует ее плодородие. Почвенный воздух заполняет поры, не занятые водой. Избыточная влажность приводит к резкой его недостаточности. Почвенный воздух необходим для дыхания корней растеВнний, почвенных организмов, биохимических процессов превраВнщения питательных элементов.

Почва тАФ важный источник углекислого газа, который потребВнляется растениями в процессе фотосинтеза. Газообмен между почвой и атмосферой осуществляется посредством таких факторов, как диффузия, изменения бароВнметрического давления, температуры почвы и воздуха, поступВнления в почву воды, а также при помощи ветра. Увеличивая объем при нагревании почвы, воздух ее частично выходит наружу, при охлаждении почвы почвенные поры полуВнчают новую порцию воздуха из атмосферы.

При поступлении воды в почву ВлстарыйВ» воздух из почвенных пор вытесняется и они заполняются ВлновымВ» воздухом после оттока из них влаги.

Оптимальное содержание воздуха в пахотной почве для отдельных культур следующее: для зерновыхтАФ 15тАФ 20 % общей пористости, пропашных тАФ 20тАФ30, многолетних травтАФ 17тАФ21 %.

Важный прием регулирования воздушного режима почвы тАФ механическая обработка, позволяющая создавать необходимое строение пахотного слоя и тем самым обеспечивать условия нормального газообмена в почве. Значение обработки в регулировании воздушного режима почвы возрастает при избыточном увлажнении почв и их тяжелом гранулометрическом составе.

Температурный режим

Физиологические процессы, происходящие в растении, жизнедеятельность микроорганизмов и почвенной фауны, химические процессы превращения веществ и энергии возможны только в определенных температурных границах.

Воздействие температуры почвы на растения начинается с самых первых стадий его роста и развития. Причем отдельВнные растения предъявляют различные требования к температурВнному режиму почвы. Наряду с крайними границами температур, характеризующими температурные минимум и максимум для отдельных видов растений, существует свой определенный оптимум. Требования к температурным условиям определенных растений изменяются по мере их роста и развития.

Основной источник тепла в почве тАФ солнечная энергия. Другой, но менее значительный тАФ тепло, выделяемое в почву в реВнзультате биологических и химических превращений, а также поступающее из глубинных слоев земли. Поступление, аккумуляВнция и передача тепловой энергии в почве осуществляют через ее тепловые свойства: теплопоглотительную способность, теплоВнпроводность.

Теплопоглотительная способность почвы характеризуется величиной альбедо (А) тАФ долей отражаемой почвой солнечной радиации.

Альбедо тАФ важная характеристика температурного режима почвы, зависит от цвета почвы, ее структуры и выровненности, а также влажности. Растительность, покрывающая почву, значительно изменяет альбедо.

На лучепоглотительную и лучеотражательную способность почвы большое влияние оказывает степень ее гумусированности.

Теплопроводность почвы тАФ количество тепла, проВнтекающее через слой почвы площадью 1 см 2 и толщиной 1 см в перпендикулярном к ней направлении при разнице на обоих сторонах слоя в 1 В°С. Теплопроводность, как и теплоемкость, зависит от гранулометрического и химического составов почВнвы, ее влажности. Сухие, хорошо гумусированные почвы плоВнхо проводят тепло, сырые, тяжелые почвы отличаются повышенной теплопроводностью.

На поглощение почвой солнечной энергии большое влияние оказывает экспозиция склона. Южные склоны значительно отличаются по тепловому режиму почв от северных. Иногда эти различия достигают величин, соответствующих разным климаВнтическим зонам.

Расход тепла почвой происходит по следующим статьям: лучеиспускание тепла в атмосферу, передача тепла прилегаюВнщему слою воздуха (конвекция), потери на испарение воды (48%).

Меры по улучшению теплового режима почв в общем совпадают с мерами регулирования водного режима, а также особое значение приобретает снегозадержание и в целом агролесомелиоративная организация территории, дождевания и мульВнчирования поверхности почвы.

Агрохимические факторы плодородия

Растения усваивают азот и зольные элементы из почвы в форме минеральных солей, растворенных в почвенном растворе. При этом используются как восстановленные (соли аммония), так и окисленные (соли азотной кислоты) соединения азота.

Растения могут усваивать некоторые относительно простые органические азот- и фосфорсодержащие вещества (некоторые аминокислоты, фитин), однако практическое их значение в питании ничтожно. Источником энергии в растении для поглощения элементов питания является дыхание. Более молодые, интенсивно дышаВнщие корни больше усваивают из почвенного раствора минеВнральных солей.

Процессы корневого питания растений тесно связаны с такиВнми свойствами почвы, как рН почвенного раствора, водно-возВндушный режим почвы, содержание в ней усвояемых элементов питания, и другими условиями внешней среды. Кислотность почвы снижает поглощение питательных веществ растениями. Отмечают как прямое, так и косвенное действие повышенного содержания в почве ионов Н + . Прежде всего изменяется физико-химическое состояние цитоплазмы клеток корня, нарушается ее проницаемость, наружные клетки ослизняются, корни плохо растут.

Большинство возделываемых культур и почвенных микроорВнганизмов лучше развивается при слабокислой или нейтральВнной реакции почвы. Однако отдельные виды культурных расВнтений значительно различаются по требовательности как к наиВнболее оптимальному для их роста интервалу рН, так и к смещеВннию его в ту или другую сторону.

Недостаток в почве обменных кальция и магния вызывает резкое ухудшение физических и физико-химиВнческих свойств почвы (структура почвы, емкость поглощения, буферность). В почвенном растворе появляются свободные ионы алюминия и марганца, токсичные для растений. Подвижность же ряда микроэлементов (например, молибдена) уменьшается, растения испытывают в них недостаток. Повышенная кислотВнность угнетает почвенные организмы, прежде всего нитрификаторы и азотфиксирующие бактерии (клубеньковые и свободно живущие), почвенную фауну (дождевые черви, клещи, ногохвостки). В целом биологическая активность кислой почвы несравненно ниже, чем нейтральной.

Чтобы привести реакцию почвы к интервалу слабокислая тАФ слабощелочная, применяют химическую мелиорацию почв. Кислые почвы периодически известкуют, а щелочные, прежде всего солонцы, гипсуют. Для повышения содержания в почве, таких жизненно важных элементов как калий, азот и фосфор, вносят минеральные удобрения. Эффективность удобрений зависит от почвенно-климатических условий. Уровень плодородия почвы, состояние питательного режима, трансформационные ее возможности в отношении доступности вносимых удобрений для возделываемых растений тАФ все это оказывает влияние на выбор видов удобрений.

Ва

Воспроизводство плодородия почв в интенсивном земледелии

Устранение негативных явлеВнний, вызванных в почве возделыванием культурных растений, возвращение почвенного плодородия к исходному первоначальВнному состоянию означает простое воспроизводство плодородия. Создание почвенного плодородия выше исходного уровня тАС это расширенное воспроизводство плодородия. Особенно это важно для почв Нечерноземной зоны с низким природным плодородием. Расширенное воспроизводство плодородия дерново-подзолистых почв, неспособных в естественном состоянии обеспечить достаточную эффективность приемов интенсивного земледелия, тАФ обязательное условие расширенного воспроизВнводства продукции земледелия вообще.

Воспроизводство плодородия почвы в интенсивном земледеВнлии осуществляется двумя путями: вещественным и технолоВнгическим. Первый путь предполагает интенсивное применение удобрений, мелиорантов, пестицидов, благоприятную в агроноВнмическом отношении структуру посевных площадей (севообоВнрот). Технологический путь воспроизводства плодородия обосВнновывается улучшением агрономических свойств почвы путем меВнханической обработки и отчасти за счет мелиоративных приеВнмов. Оба эти пути направлены на достижение единой цели, но эффективность их, как и механизм действия, резко различна.

Вещественные компоненты оказывают наиболее сильное и многообразное воздействие на плодородие почвы. ТехнологичесВнкое воздействие не в состоянии компенсировать вещественВнные факторы почвенного плодородия, его эффект основан на форсированном использовании (путем мобилизации) вещестВнвенных ресурсов почвы и обычно краткосрочен.

Вместе с этим смотрят:

Ферментные препараты
Формы пользования и владения землей в России. Плата за землю
Характер цветения сортообразцов Triticum persicum
Хранение и переработка сельскохозяйственной продукции