Плодородие почвы

Для ряда свойств почв и  режимов определены критические  уровни показателей, при которых  резко ухудшаются другие агрономически  важные свойства и режимы почв и резко снижается урожай растений или его качество.

В почвах с низким естественным плодородием выделяют освоенные, окультуренные  и культурные разности. Освоенные  почвы формируются в условиях низкой агротехники, при нерегулярном внесении невысоких доз органических и минеральных удобрений. Окультуренные  и культурные – формируются при  высокой агротехнике, регулярном внесении органических и минеральных удобрений  и проведении необходимых мелиоративных  мероприятий (осушение, орошение, известкование, внесение высоких доз торфа, пескование глинистых почв, глинование – песчаных и др.). в результате мероприятий, направленных на устранение лимитирующих факторов, плодородие окультуренных  почв существенно выше по сравнению  с освоенными аналогами.

Процесс противоположный  окультуриванию предложено называть выпахиванием. Выпахивание – снижение уровня плодородия пахотных почв, ухудшение агрономических свойств (снижение содержания гумуса, обесструктуривание, переуплотнение, почвоутомление) в результате использования  их при низком уровне поступления  источников гумуса (органических удобрений  и послеуборочных остатков) в течение  ряда лет. В настоящее время ведутся  научные исследования по количественной оценке степени выпаханности. Выпаханными  могут быть как освоенные, так  и в разной степени окультуренные  почвы. В выпаханных почвах наиболее часто проявляется почвоутомление и фитотоксичность почв, резко  снижающие урожай растений.

Почвоутомление – многофакторное явление, проявляющееся в агроценозах, особенно в условиях монокультуры. А.М. Гродзинский (1965), В.Т. Лобков (1964) выделяют следующие, наиболее существенные причины  почвоутомления:

• односторонний вынос питательных элементов, нарушение сбалансированного питания растений;
• изменение физико-химических свойств почв, сдвиг pH;
• ухудшение структуры и водно-физических свойств почв;
• нарушение биологического режима, развитие патогенной микрофлоры (грибков Fusarium, Penicilliumn и др., бактерий Pseudomonas, некоторых актиномицетов);
• накопление фитотоксичных веществ (колинов) – производных фенолов, хинонов и нафтизина, обусловливающих токсичность почв;
• размножение вредителей и злостных сорняков.

Почвоутомление рассматривается  как результат нарушения экологического равновесия в системе почва-растение вследствие одностороннего воздействия  на почву культурных растений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Воспроизводство плодородия почв

Наряду с понятием «плодородие  почвы» в агрономии широко используют термин «окультуривание почвы». Под  окультуриванием понимают улучшение  природных свойств почвы посредством  применения агромелиоративных мероприятий. Наряду с этим выделяют понятие «окультуривание  поля», связанное с культуртехническим воздействием на пахотные земли, увеличением  размера контуров поля, выравниванием, удалением камней и т.д. с целью  создания благоприятных условий  для работы сельскохозяйственной техники.

В современном земледелии понятие  «окультуривание почвы» применимо  к вновь осваиваемым почвам с  очень низким естественным плодородием (подзолистые, солонцы и др.), сильносмытым почвам при вовлечении в пахотный слой неплодородного подпахотного горизонта. В этих случаях, по существу, приходится не воспроизводить, а создавать плодородие. Такая же задача возникает при  восстановлении почвы в местах горных или торфяных разработок. Поскольку  на этих ландшафтах прежде были культурные плодородные почвы, их восстановление называется рекультивацией. По мере приобретения присущих обрабатываемым почвам свойств  в последующем осуществляют воспроизводство  плодородия окультуренных и рекультивированных почв.

При земледельческом использовании  почвы ее плодородие снижается, поскольку  для производства растениеводческой  продукции расходуются органическое вещество и элементы минерального питания, ухудшаются условия водно-воздушного режима, фитосанитарное состояние, микробиологическая деятельность и т.д. поэтому возникает  необходимость управления плодородием  почвы в интенсивном земледелии. Оно основано на нормативно-технологической  основе. Это означает определение  оптимальных параметров показателей  плодородия почвы в конкретных условиях производства и технологий воспроизводства  оптимальных уровней плодородия.

Воспроизводство плодородия почвы  бывает простое и расширенное. Возвращение  почвенного плодородия к исходному  первоначальному состоянию означает простое воспроизводство. Создание почвенного плодородия выше исходного  уровня – это расширенное воспроизводство  плодородия. Простое воспроизводство  применимо для почв с оптимальным  уровнем плодородия. Расширенное  воспроизводство реализуется для  почв с низким естественным уровнем  плодородия, не способным обеспечить достаточную эффективность факторов интенсификации земледелия. Расширенное  воспроизводство плодородия дерново-подзолистых  почв – обязательное условие расширенного воспроизводства продукции земледелия вообще.

Управление плодородием почвы  в современном земледелии должно осуществляться на основе соответствующих  моделей. Модель плодородия почвы представляет собой сочетание экспериментально установленных показателей плодородия, находящихся в тесной корреляции с величиной урожая. Модель плодородия разрабатывается для конкретных почвенно-климатических и производственных условий выращивания сельскохозяйственных культур.

Воспроизводство плодородия почвы  в современном земледелии осуществляют двумя способами: вещественным и  технологическим. Первый предполагает применение удобрений, мелиорантов, пестицидов и т.д., второй – севооборота, промежуточных  культур, различных приемов обработки  почвы и способов посева и др. эти пути направлены на достижение единой цели, хотя механизм действия их различен.

Вещественные факторы воспроизводства  оказывают наиболее сильное и  многообразное воздействие на плодородие почвы. Технологическое воздействие  не в состоянии компенсировать материальные потери почвенного плодородия; его  эффект основан на мобилизации вещественных ресурсов почвы и краткосрочен. В  итоге это приводит к снижению постоянных источников почвенного плодородия, хотя и обеспечивает кратковременный успех в повышении урожаев сельскохозяйственных культур.

Естественная основа теории воспроизводства  плодородия почвы закон возврата – частное проявление всеобщего  закона сохранения вещества и энергии.

Воспроизводство плодородия почвы  начинают с определения оптимальных  параметров модели плодородия. Модели плодородия строго дифференцированы в  зависимости от природных условий  хозяйства, специализации земледелия, экономического уровня производства.

Экспериментальное обоснование параметров плодородия конкретных земледельческих  регионов позволяет дать объективную  агрономическую оценку почвы. Это означает, что каждая модель плодородия почвы  должна обеспечивать эффективное использование  удобрений, специализированных севооборотов, современных ресурсосберегающих технологий обработки почвы, мелиораций, средств  защиты растений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методики исследования плодородия почв

Для количественной оценки плодородия почв используют показатели, которые  находятся в корреляционной связи  с урожаем. Эти показатели объединены в три группы: агрофизические, биологические  и агрохимические.

Агрофизические показатели плодородия почв представлены гранулометрическим и минералогическим составом, структурой, плотностью, порозностью, воздухоемкостью  и мощностью пахотного слоя. К  биологическим показателям относятся  содержание, запасы и состав органического  вещества почвы, активность почвенной  биоты, фитосанитарное состояние почвы. Группу агрохимических показателей  плодородия составляют содержание питательных  веществ, реакция почвенной среды  и поглотительные свойства почвы.

Показатели плодородия в большинстве  случаев взаимосвязаны. Одни из них  могут быть отнесены к основополагающим, которые определяют состояние всех почвенных процессов. К ним относятся  гранулометрический и минералогический составы, органическое вещество и фитосанитарное состояние почвы. Другие показатели плодородия, такие, как активность почвенной  биоты, агрофизические и агрохимические, в значительной мере являются производными от вышеназванных.

 

 

 

 

 

 

 

Оценка динамических свойств почв с помощью космических  методов

Оценка меняющихся со временем свойств дистанционным методом, представляющая одну из важных задач  мониторинга состояния почв, особенно в связи с хозяйственным воздействием, носит пока поисковый, экспериментальный  характер. В то же время к настоящему времени выполнен с помощью дистанционных  методов не только на качественном, но и на количественном уровне достаточно большой объем исследований таких свойств почв, как содержание гумуса, засоленность, влагосодержание, эродированность, а так же их загрязненность. Эти параметры почв и почвенного покрова отличаются значительным изменением в пространстве и времени и наиболее важны в хозяйственном освоении.

Важнейшая характеристика почв – содержание в ней гумуса. Гумусность определяет плодородие почвы. Неразумное использование пахотных земель, длительная распашка без соблюдения почвоохранных  севооборотов, развитие процессов водной и ветровой эрозии приводят к потере гумуса. Поэтому требуется контроль за его содержанием в почве.

Такой контроль наиболее достоверен при использовании непосредственно  наблюдений, лабораторных анализов, образцов почв, что возможно лишь для отдельных  точек или небольших участков местности. Для мониторинга обширных территорий привлекаются дистанционные методы, используются аэрокосмические снимки. Их применение базируется на изучении спектральной отображательной способности и учете спектральных свойств почв.

Из экспериментальных  работ известно, что гумусность почвы  связана с ее спектральной яркостью. С увеличением гумуса в почве  уменьшается коэффициент спектральной яркости (приложение 1).

 

Динамика плодородия почв в Чувашии

В Чувашской республике впервые  крупномасштабное изучение и картографирование  почв всех хозяйств республики выполнялось  в 1961-1967 гг. почвенной партией Чувашской  СХИ под руководством профессора С.И.Андреева. К концу 60-х годов  был обобщен материал по оценке состяния плодородия и эродированности почв.

В почвенных обследованиях  исключительное внимание уделалось  масштабам эрозии почв, как одному из основных ограничивающих факторов в развитии земледелия республики. Оказалось, что наименьшую эродированность имели Красночетайский, Порецкий, Шумерлинский и Алатырский районы. А наибольшие масштабы смыва почв были выявлены в Марпосадском, Чебоксарском, Козловском и Аликовском районах.

А к 1985 году почвенные обследования показывали,  что площадь эродированных  земель увеличилась. К концу 60-х годов состояние плодородия почв характеризовалось следующими показателями: гумус составлял низкую и очень низкую обеспеченность подвижным фосфором. Наиболее бедны были почвы обменным калием. Около 25% пашни нуждались в известковании. Большие площади кислых почв были распространены на территориях Алатырского,Порецкого, Шумерлинского, Чебоксарского, Марпосадского и Ибресинского районов.

Крупномасштабные обследование почв 1961-1967 гг. показало высокую эродированность  земель Чувашии, средний уровень  потенциального и низкий уровень  эффективного плодородия пашни. Материалы  такого изучения состояния почв в  последствии оказали большую  помощь в совершенствовании и  улучшении, как отдельных элементов, так и системы земледелия Чувашской Республики в целом.

Завершение этой большой  работы совпало с началом интенсификации земледелия путем химизации, мелиорации и механизации, которая продолжала нарастать до конца 80-х годов. Широкое применение минеральных удобрений, известкования, фософоритования и увеличение использования органических удобрений, оказало существенное влияние на уровень плодородия почвы на всей территории республики. В 80-х годах республика вышла на уровень положительного баланса элементов питания в земледелии. По мере повышения эффективного плодородия почвы за счет факторов интенсификации постепенно увеличивались и урожаи сельскохозяйственных культур.

С 1994 года по известным причинам в стране резко сократилось применение минеральных удобрений, объемов  химической мелиорации пашни = известкования, фософоритования и др. мероприятий. Поэтому с этого года сложился устойчивый отрицательный баланс макроэлементов а с 1996 года – органического вещества в почве.

В целом, состояние плодородия почв Чувашии по агрохимическим показателям  к концу  20-го столетия можно считать  вполне удовлетворительным. Однако в  земледелии республики следует учитывать  нарастающий отрицательный баланс органического вещества и элементов  минерального питания в почве.

Исследования, проведенные  в последние 10 лет кафедрами общего земледелия, почвоведения и агрохимии  показывают, что среди ограничивающих причин, на первое место выходят  агрофизические и биологические  показатели плодородия почв: структурность, плотность, водопроницаемость, биологическая  активность почвы, мезофауна и др.  Поэтому, основным направлением расширенного воспроизводства плодородия почв, наряду с поддержанием агрохимических показателей, следует считать значительное улучшение  водно-физических свойств и биологизацию интенсификационных процессов в  почве и агроценозах.