Плодородие почвы

 

Введение

 

Если классифицировать все природные физические тела Земли  на живые (живущие организмы) и косные (горные породы и минералы, магма), то почва среди них занимает особое промежуточное положение, являясь, по выражению академика В. И. Вернадского (1863—1945), биокосным телом природы.

 

Особое положение почвы определяется тем, что, во-первых, в ее составе  участвуют как минеральные, так  и органические вещества и, что особенно важно, большая группа специфических  органических и органоминеральных  соединений — почвенный гумус.

Кроме того, неотъемлемую часть почвы  — ее живую фазу — составляют живые организмы: корневые системы  растений, почвообитающие животные разного  размера вплоть до одноклеточных Protozoa, огромное разнообразие микроорганизмов. Именно поэтому почва является многофазной системой, включая твердую, жидкую, газообразную и живую фазы в отличие от других природных тел. Даже аналитически невозможно отделить почвенные микроорганизмы от почвенного гумуса, что выражается в их суммарном определении общего содержания органического вещества в почве.

 

  Всякая природная почва состоит из последовательно сменяющих друг друга вниз от поверхности слоев генетических горизонтов, образовавшихся в результате изменения исходной горной породы в процессе почвообразования. Вертикальная последовательность горизонтов образует почвенный профиль.

 

 С давних времен человек  при использовании земли оценивал  ее прежде всего с точки  зрения способности производить  урожай растений. Поэтому понятие плодородие почвы было известно еще до становления почвоведения как науки и выражало наиболее существенное свойство земли как средства производства.

 

  Развитие учения о плодородии почв связано с именем В.Р. Вильямса. Он детально исследовал формирование и развитие плодородия почвы в ходе природного почвообразования, рассмотрел условия проявления плодородия в зависимости от ряда свойств почвы, а также сформулировал основные положения об общих принципах повышения плодородия почв при их использовании в сельскохозяйственном производстве.

 

 

 

 

 

 

 

  Плодородие почвы - способность почвы удовлетворять потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла и благоприятной физико-химической средой для нормальной деятельности. Именно это важнейшее качество почвы, отличающее ее от горной породы, подчеркивал В.Р. Вильямс, определяя почву как «поверхностный горизонт суши земного шара, способный производить урожай растений». Понятие почва и ее плодородие неразрывны. Плодородие почвы – результат развития природного почвообразовательного процесса, а при сельскохозяйственном использовании – также процесса окультуривания.

 

  Развитие почв и почвенного покрова, как и формирование, их плодородия, тесно связано с конкретным сочетанием природных факторов почвообразования многообразным влиянием человеческого общества, с развитием его производственных сил, экономических и социальных условий.

 

   Особая роль в почвообразовании принадлежит живым организмам, прежде всего зеленым растениям и микроорганизмам. Благодаря их воздействию осуществляется важнейшие процессы превращения горной породы в почву и формирование ее плодородия: концентрация элементов зольного и азотного питания растений, синтез и разрушение органического вещества, взаимодействие продуктов жизнедеятельности растений и микроорганизмов с минеральными соединениями породы и т.п. в познании биологической сущности почвообразования особый вклад внесли В.Р. Вильямс и В.И. Вернадский.

 

   Находясь в состоянии непрерывного обмена веществом и энергией с атмосферой, биосферой, гидросферой и литосферой, почвенный покров выступает как незаменимое условие поддержания между всеми ее сферами сложившегося на Земле равновесия, столь необходимого для развития и существования жизни на нашей планете во всех ее многообразных формах.

 

  Вместе с тем, обладая свойством плодородия, почва выступает как основное средство производства в сельском хозяйстве. Используя почву как средство производства, человек существенно изменяет почвообразование, влияя как непосредственно на свойство почвы, ее режимы и плодородие, так и на природные факторы, определяющие почвообразование. Посадка и вырубка лесов, возделывание сельскохозяйственных культур изменяют облик естественной растительности; осушение и орошение меняют режим увлажнения и т.п. не менее резкие воздействия на почву вызывают приемы ее обработки, применение удобрений и средств химической мелиорации (известкование, гипсование).

 

  Важное условие плодородия почв – отсутствие в почве избыточного количества легкорастворимых солей, главным образом, хлоридов и сульфатов натрия и отчасти магния, кальция и других катионов.

 

  Для устранения избытка солей применяют промывание почвы и для предупреждения накопления солей – правильный поливной режим, дренаж и др. Плодородие почвы сильно снижается при накоплении в ней вредных химических соединений (закислых соединений железа, подвижных соединений алюминия), накапливающихся обычно в условиях застойного переувлажнения. Регулирование запасов влаги в почве достигается с помощью сыротехнических и гидротехнических мероприятий (зяблевая вспашка, снегозадержания, ранневесеннее боронование, междурядная обработка посевов, орошение, осушение и др…).

 

 Наиболее высоким  и эффективным плодородием почвы  характеризуется почвы, которые  наряду с достаточным количеством влаги имеют хорошую аэрацию. А так же при правильном использовании почв их плодородие не только не снижается, но и постоянно увеличивается.

 

  Самой замечательной особенностью земли является ее способность повышать свое плодородие при правильном использовании.

 

  Свойство земли постоянно повышать свое плодородие при правильном ее использовании является основанием для интенсификации земледелия, расширенного воспроизводства плодородия вследствие применения дополнительных затрат. Дополнительные вложения средств в сельское хозяйство связаны в основном с землей как главным средством производства. Поэтому очень важно знать, на каких землях дополнительные вложения труда и средств наиболее эффективны. Для этого необходимы сведения о почве, ее качестве, сравнительной хозяйственной ценности и наибольшей пригодности для того или иного вида использования.

 

  Качественные показатели уровня плодородия и степени окультуренности почвы можно объединить в следующие три группы: биологические, агрофизические и агрохимические.

 

  Биологические показатели плодородия и окультуренности почвы характеризуются, прежде всего, содержанием в ней органического вещества растительного и животного происхождения и микробиологической деятельностью. Роль органического вещества — главного показателя плодородия почвы — очень велика. От него зависят ее агрохимические и агрофизические свойства, протекающие в ней процессы, водно-воздушный, тепловой и питательный режимы, а также микробиологическая активность.

 

  В почве органическое вещество находится в разных формах: а) в живых организмах, обитающих в почве или на ее поверхности; б) в остатках растений, животных и микроорганизмов, а также в виде внесенных в почву органических удобрений; в) в продуктах жизнедеятельности живых организмов; г) в почвенном растворе.

 

  Основные источники органического вещества — растительные остатки. Количество их в пахотном слое колеблется от нескольких центнеров до 10 – т. и более. В виде отмерших микроорганизмов количество органической массы может достигать 6 т/га в год.

 

  Основная масса органического вещества почвы находится в форме гумуса. По данным акад. И. В. Тюрина, запасы его в метровом слое почвы различных типов неодинаковы: подзолистых — 99 т, серых лесных— 175—296, черноземах — 391—709, каштановых— 156—299, сероземах — 83, красноземах — 282 т/га.

 

  В перегное содержится около 4,5 % азота. Азот перегноя составляет 99 % и более общего азотного фонда почвы. Перегной является главным источником питательных веществ для растений и энергии для микроорганизмов. От его количества и качества зависят кислотные свойства, насыщенность основаниями, емкость поглощения, буферная способность, а также влагоёмкость, связность, структурность, теплоемкость, теплопроводность почвы.

 

  Органическое вещество почвы  образуется  из  отмерших  остатков  растений,

микроорганизмов,  почвенных  животных  и  продуктов  их жизнедеятельности.

  Первичное органическое вещество, поступившее в почву,  подвергается  сложным превращениям, включающим процессы разложения,  вторичного  синтеза  в  форме микробной плазмы и гумификации. Сочетание  названных  процессов  приводит  в биологически  активных  почвах  к  образованию  сложной  смеси  органических веществ, состоящей из малоразложившихся растительных и животных  остатков  с сохранившейся первоначальной структурой; промежуточных продуктов  разложения органических и животных остатков (например, лигнина); собственно  гумусовых веществ,   образовавшихся   путем   микробного   синтеза   или   остаточного происхождения; растворимых органических соединений, которые более или  менее быстро минерализуются до простых минеральных соединений  (Н2О,  СО2  и  др.) или участвуют в синтезе собственно гумусовых веществ.

 

  Органическое вещество, консервирующее энергию солнца в химически связанной форме, — единственный источник энергии для развития почвы,  формирования  ее плодородия.   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 остальные виды органических удобрений вносят в почву  периодически.

  Во-вторых, не  требуется дополнительных  затрат  на  их  внесение.

  В-третьих, растительные остатки распределяются  в  почве  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  —  пожнивные  остатки растений;

  2 — листостебельные;

  3 — корневые.

 

  Пожнивные остатки представлены стерней злаков, частями стеблей, 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  клубней,  корнеплодов,  луковиц.

 

  Корневые  остатки  растений  представлены  корнями  выращиваемой   культуры, сохранившимися живыми  к  моменту  уборки,  а  также  корнями,  отмершими  к моменту уборки.

 

  Размеры корнепада, по данным Т. И. Макаровой,  могут  достигать  у  озимой пшеницы 124—480 кг/га, у овса — 330 —  620  кг/га  сухого  вещества.  Запасы гумуса за счет корнепада и корневых выделений могут пополниться  на  130—230 кг/га. Корни растения  еще  при  их  жизни  активно  участвуют  в  почвенных процессах. Разветвляясь, они  контактируют  с  почвенными  частицами  и  тем самым  способствуют  равномерному  распределению  органического  вещества  и образованию структурных агрегатов.

 В   почве   при   выращивании   растений   происходят   одновременно   два

противоположных процесса: синтез, накопление органического вещества,  и  его разрушение. Интенсивностью обоих  процессов,  их  соотношением  определяются конечные результаты, по которым оценивают влияние данной культуры на  почву.

   Если конечный результат  положительный,  за  культурой  признаются  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   «чем благоприятнее для  растений  почва,  тем  относительно  к  надземным  частям слабее развита его корневая система».

 

  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 2,25—2,60 %, фосфора — 0,34—0,80 %, в поукосных остатках  — соответственно 1,82—2,65 и 0,30—0,71 %. 

  Количество  азота  и  фосфора  в  корнях  бобово-злаковых  травосмесей  зависит  от  доли  каждого  компонента  и  составляет 0,91—2,37  %  азота и 0,25— 1,06%  фосфора,  в   поукосных   остатках   — соответственно  1,60—-2,18  и   0,17—0,54   %.   Злаковые   травы   содержат значительно меньшее количество азота в корнях и поукосных остатках.

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

 Превращение первичного  органического вещества в почве  проходит в несколько этапов.