Плодородие почв

Значение почвы как основного средства сельскохозяйственного производства определяется ее основным свойством — плодородием.

Под плодородием понимают способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, воздухе и тепле для нормального роста и развития.

В предыдущих главах были рассмотрены свойства, определяющие уровень плодородия почвы. Все эти свойства можно объединить в четыре группы.

1. Химический состав и физико-химические свойства: высокое содержание гумуса и доступных для растений форм азота, фосфора, калия и других питательных элементов, наличие микроэлементов, близкая к нейтральной реакция среды, насыщенность ППК преимущественно кальцием, низкое содержание поглощенного водорода, отсутствие поглощенного натрия и избытка легкорастворимых солей.

2. Физические свойства: агрономически ценная водопрочная зернистая или комковатая структура, высокая пористость, обеспечивающая аэрацию, хорошая впитывающая и водоудерживающая способность и др.

3. Благоприятный гидротермический режим, обеспечивающий теплом и влагой оптимальное развитие растений в течение всего вегетационного периода. Тепловые условия характеризуются суммой температур выше 10 °С в слое почвы 0...20 см, длительностью вегетационного периода (выше 10 °С) на той же глубине, а также длительностью и глубиной промерзания почв. Наиболее благоприятный водно-воздушный режим создается при оптимальном содержании влаги (около 60 % ПВ) и кислорода (12...25 %) в составе почвенного воздуха.

4. Биологические свойства: высокий уровень микробиологической активности различных группмикроорганизмов, обусловливающих процессы гумификации и мобилизации элементов питания растений в доступной для них форме.

Виды плодородия. Различают следующие виды плодородия: естественное (природное), искусственное, эффективное (экономическое), потенциальное.

Естественное плодородие формируется в результате протекания природного почвообразовательного процесса, не осложненного вмешательством человека. Оно характерно для целинных почв и определяется биологической продуктивностью, то есть количеством растительной массы, создаваемой за год на единицу площади.

Искусственное плодородие создается в результате обработки, применения удобрений, мелиорации и других приемов по окультуриванию почв. Однако окультуренная почва наряду с искусственным всегда обладает и естественным плодородием, обусловленным природными свойствами почвы. Чем выше культура земледелия, тем больше изменились первоначальные качества почв и тем сильнее выражено в ней искусственное плодородие. Однако определить, какая часть плодородия окультуренной почвы относится к ее естественному плодородию, а какая к искусственному, невозможно. Эти два вида плодородия неразрывно связаны между собой.

Потенциальное плодородие характеризует потенциальные возможности почвы, обусловленные совокупностью ее свойств и режимов (как приобретенных в процессе почвообразования, так и созданных человеком), при благоприятных условиях длительное время обеспечивать растения всеми необходимыми факторами жизни. Так, высоким потенциальным плодородием обладают черноземные почвы, низким — подзолистые.

Эффективное (экономическое) плодородие совместно формируют естественное и искусственное плодородие. Оно измеряется урожайностью культур. Эффективное плодородие — это лишь результат реализации потенциального плодородия. Урожайность зависит не столько от уровня потенциального плодородия, сколько от технологии возделывания, экологической группы растений, погодных условий и организационных факторов. Например, на черноземах получают 1,8...2,0 т/га зерна пшеницы, а на бедных подзолистых почвах — 3...4 т/га.

Уровень плодородия почвы зависит от развития науки и техники. Чем совершеннее социальная структура общества, чем выше уровень научно-технического прогресса, тем больше условий для повышения эффективного плодородия почвы.

В современных условиях необходимо обеспечить расширенное воспроизводство почвенного плодородия, то есть одновременный рост как эффективного, так и потенциального плодородия.

Землепользование должно включать в себя весь комплекс мероприятий, направленных на охрану почв от любой деградации и повышение их потенциального плодородия, с одной стороны, и на рост их эффективного плодородия — с другой.

К основным приемам повышения эффективного плодородия относят рациональное применение органических и минеральных удобрений, известкование и гипсование почв, систему обработки, орошение и осушение, введение системы севооборотов, мероприятия по борьбе с эрозией и возделывание наиболее урожайных сортов растений и др. При этом необходимо выполнение следующего принципа землепользования: любая система земледелия должна быть обоснована экологически, то есть соответствовать почвенно-климатическому природному комплексу.

Питание растений. Растения обитают одновременно в двух средах: в почве и нижнем слое атмосферы. Через листья они поглощают СО₂ из воздуха, а через корни — воду и минеральные соли из почвы.

В процессе фотосинтеза в зеленых листьях происходят превращение энергии солнечных лучей и синтез органических соединений.

Процесс фотосинтеза тесно связан с зольным и азотным питанием, которое осуществляется через корни.

Растения усваивают из почвы азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, серу и др. Эти элементы потребляются в относительно больших количествах, поэтому их называют макроэлементами. При недостатке в почве любого из элементов урожай культур резко снижается.

Элементы, потребляемые в незначительных количествах, называют микроэлементами (бор, молибден, марганец, медь и др.).

Обеспеченность растений элементами питания зависит от растворимости их соединений в воде и слабых растворах кислот.

Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла и многих органических веществ растительных клеток. При недостатке его доступных соединений в почве растения плохо растут и развиваются, листья приобретают светло-зеленую окраску. Главным источником азота для питания растений служат соли азотной кислоты и соли аммония. В корни растений этот элемент поступает в форме аниона и катиона.

В качестве азотных удобрений используют аммиачную селитру, сульфат аммония, хлористый аммоний, натриевую селитру, кальциевую селитру, мочевину и др. Такие органические удобрения, как навоз, торф, компосты, создают хорошие условия для азотного питания растений.

Фосфор в растениях содержится в минеральных и органических веществах. Наиболее важную роль играет фосфор, входящий в состав нуклеиновых кислот (рибонуклеиновой — РНК и дезоксирибонуклеиновой — ДНК). Из почвы фосфор поступает в корни растений в виде фосфат-иона.

При недостатке в почве подвижных соединений фосфора листья растений приобретают красновато-фиолетовый оттенок.

Наиболее распространенные фосфорные удобрения — суперфосфат, преципитат, фосфоритная мука и др.

Калий усиливает синтез органических веществ в растениях, участвует в реакциях перехода простейших Сахаров в более сложные углеводы. Недостаток калия наблюдается в легких почвах и проявляется в омертвлении крайних частей листьев, которые вначале буреют, а затем скручиваются. Калий поступает в растения в форме катиона К⁺.

Широко применяют такие калийные удобрения, как хлористый калий, сульфат калия, калийные соли и др. Наиболее нуждаются в калийных удобрениях северные, особенно легкие, почвы. К калиелюбивым культурам относятся картофель, сахарная свекла, гречиха, подсолнечник, виноград. Они отзывчивы на калийные удобрения на любых почвах.

Кальций особенно необходим для роста корней и образования хлоропластов. При недостатке его в почве на листьях появляются коричневые пятна, затем листья желтеют и отмирают. Кальций уменьшает кислотность почв, поэтому его применяют для известкования.

Магний активизирует ферментативную активность в растении и влияет на окислительно-восстановительные процессы. Он входит в состав хлорофилла, при его недостатке между жилками листьев появляются желто-белесые пятна.

Железо входит в состав ферментов и играет большую роль в окислительно-восстановительных процессах. Этот элемент потребляется в малом количестве, и растения, как правило, не испытывают в нем недостатка. И только на некоторых южных карбонатных почвах из-за ограничения поступления в растения железа в условиях щелочной реакции почв они страдают хлорозом. В этих случаях рекомендуется опрыскивать растения 0,05...0,50%-ным раствором железного купороса.

Сера содержится в некоторых белках и растительных маслах. Ее недостаток вызывает пожелтение сначала верхних, а затем нижних листьев. Этот элемент поступает через корни растений в виде сульфатов.

Марганец входит в состав многих ферментов, участвует в окислительно-восстановительных процессах. При его недостатке часто развивается хлороз яблони, вишни, черешни, малины, полевых культур — свеклы, картофеля, овса.

Медь влияет на развитие листьев, задерживает их старение. От ее недостатка появляются признаки хлороза, кончики листьев белеют, растения не образуют семян. Медные удобрения дают значительный эффект на торфяных почвах.

Цинк необходим для образования завязи, для роста и развития растений. Большинство почв обеспечено цинком, однако от его недостатка иногда страдают плодовые деревья, цитрусовые, а из полевых культур — кукуруза, соя, фасоль. Эти растения отзывчивы на цинксодержащие удобрения.

Молибден участвует в синтезе белков. Молибденовые удобрения увеличивают урожай люцерны, клевера, сахарной свеклы, томатов и других культур. Их вносят в почву вместе с семенами или раствором молибденовых соединений опрыскивают растения.

Кобальт усиливает деятельность клубеньков на корнях бобовых культур. Кобальтсодержащие удобрения добавляют к другим удобрениям или обрабатывают ими семена.

Для эффективного применения тех или иных удобрений необходимо использовать почвенные карты, картограммы содержания доступных растениям элементов питания, картограммы кислотности и другие материалы почвенно-агрохимических обследований.

33. Органическое вещество почв. Источники почвенного гумуса. Процессы превращения органических остатков и веществ в почве: разложение и минерализация, гумификация.