Виды плодородия почв. Регулирование водного и питательного режимов в почвах разных природных зон

  ВИДЫ ПЛОДОРОДИЯ  ПОЧВ.РЕГУЛИРОВАНИЕ ВОДНОГО И ПИТАТЕЛЬНОГО РЕЖИМОВ В ПОЧВАХ РАЗНЫХ ПРИРОДНЫХ ЗОН.

 Плодородие почвы — важнейшее свойство. Оно определяет использование почвы как основного средства сельскохозяйственного производства. 
Под плодородием понимается способность почвы давать урожай сельскохозяйственных культур. Для этого она должна обеспечить растение элементами питания, водой, корневые системы — достаточным количеством воздуха и тепла. 
Таким образом, основные элементы почвенного плодородия и факторы жизни растений следующие: питательные вещества в легкоусвояемых формах, влага в доступной форме, воздух и тепло для развития корневых систем и жизнедеятельности микроорганизмов. 
Все элементы плодородия тесно связаны между собой, изменение одного из них оказывает влияние на другие и на плодородие почвы. При использовании почв в сельскохозяйственном производстве эту взаимосвязь необходимо учитывать, 
Почва имеет естественное, или природное, плодородие. Естественное плодородие развивается в почве в результате природного почвообразовательного процесса. В зависимости от свойств почвы оно может быть сравнительно высоким или низким. Естественное плодородие является в известной степени плодородием потенциальным. При использовании почвы как средства сельскохозяйственного производства естественное (потенциальное) плодородие превращается в действительное, эффективное (экономическое) плодородие, проявляющееся в величине урожая сельскохозяйственных растений. 
Этот вид плодородия выделил К. Маркс, он писал: «...Однако два земельных участка с одинаковым химическим составом почвы и в этом смысле одинакового естественного плодородия могут быть различны по своему действительному, эффективному плодородию в зависимости от того, находятся ли эти питательные вещества в более или менее усвояемой форме...» и далее: «...отчасти от развития агрохимии, отчасти от развития механизации земледелия зависит, в какой степени на земельных участках одинакового естественного плодородия последнее может быть действительно использовано. Поэтому, хотя плодородие и является объективным свойством почвы, экономически оно все же постоянно подразумевает известное отношение — отношение к данному уровню развития химических и механических средств агрикультуры, а потому и изменяется вместе с этим уровнем развития...» 
Производственная деятельность человека (обработка почвы, внесение удобрений, различные виды мелиорации и т.д.) создает искусственное плодородие почвы. 
Таким образом, эффективное плодородие представляет собой суммарное выражение естественного и искусственного плодородия почвы и оно тесно связано с развитием социально-экономических отношений общества. При совершенной социальной структуре общества, где развитие науки и техники достигает высокого уровня, создаются все условия для прогрессивного увеличения эффективного плодородия почвы. Рациональное использование почвы способствует повышению ее плодородия и безграничному поднятию его уровня. 
Однако в капиталистических странах имеет хождение так называемый закон убывающего плодородия, впервые сформулированный еще в XVIII в. французским экономистом Тюрго. По этому «закону» каждое добавочное вложение труда и капитала в землю сопровождается не соответствующей, а уменьшающейся прибавкой количества продукции. Реакционную лженаучную сущность «закона» вскрыл и разоблачил В. И. Ленин в работе «Аграрный вопрос и «критики Маркса». В. И. Ленин писал, что довод буржуазных ученых, защищающих этот «закон», «...представляет из себя бессодержательнейшую абстракцию, которая оставляет в стороне самое главное: уровень техники, состояние производительных сил». Далее В. И. Ленин указывал, что «закон убывающего плодородия почвы» «...имеет лишь весьма относительное и условное применение к тем случаям, когда техника остается неизменной» 
Ранее К. Маркс писал: «Земля, напротив, постоянно улучшается, если правильно обращаться с ней. То преимущество земли, что последовательные затраты капитала могут давать прибыль без всякой потери предыдущих затрат, это преимущество включает также возможность различной производительности последовательных затрат капитала». 
Все факторы роста и развития растений равнозначны, ни один из них не может быть заменен другим (В. Р. Вильяме). Следовательно, для получения высоких и устойчивых урожаев и повышения плодородия почвы необходимо одновременно воздействовать на все факторы роста растений. Этого можно достигнуть на основе развития науки и техники, при разработке дифференцированных приемов повышения плодородия почве различных зонах.

ПИТАТЕЛЬНЫЙ РЕЖИМ

Источником азота и  зольных элементов для растений служат растворимые в воде химические соединения, которых в почве обычно немного. В ней значительно больше нерастворимых соединений, содержащих азот и зольные элементы. Они сосредоточены  главным образом в органическом веществе. При регулировании питательного режима решают две, казалось бы, противоположные  задачи. С одной стороны, стремятся  накопить больше органического вещества и гумуса, с другой — развивать  процессы минерализации органического  вещества и выветривания материнской  породы с целью получения доступных  питательных веществ. 
Увеличить содержание органического вещества в почве можно различными способами, например выращиванием на пашне растений, оставляющих большое количество корневых и пожнивных остатков: многолетних трав, промежуточных и сидеральных культур. 
Корневые и пожнивные остатки накапливаются в почве и после других культур севооборота, причем тем больше, чем лучше агротехника и выше урожайность. 
Увеличить содержание органического вещества в почве можно также: внесением хорошо подготовленных органических удобрений. Их эффективность возрастает, если учитывают особенности конкретных почв, климата и другие условия, а также требования культурных растений. 
На легких по механическому составу, почвах органические удобрения целесообразно вносить чаще за ротацию севооборотами если под зябь, то в поздние сроки или весной и заделывать глубже, чем на средних и особенно тяжелых почвах. 
Содержание растворимых соединений азота и зольных элементов в почве можно увеличить также разными приемами. Во-первых, путем внесения минеральных удобрений; во-вторых, за счет мобилизации их из потенциальных запасов почвы. Минерализация органического вещества связана с микробиологическими процессами, активизировать которые можно, создав благоприятные условия для жизнедеятельности полезной микрофлоры почвы и обеспечив микроорганизмы факторами жизни на протяжении длительного времени. Поэтому на уплотнившихся почвах полезна ранняя и глубокая осенняя механическая обработка и последующее рыхление. 
При регулировании питательного режима почвы борются с непроизводительными потерями растворимых форм азота и зольных элементов. Применяют меры, уменьшающие потери питательных веществ (вымывание в глубокие горизонты почвы за пределы корнеобитаемого слоя, эрозия почвы, поглощение сорной растительностью). Эффективными будут приемы, способствующие увеличению поглотительной способности почвы, а также комплекс агротехнических и других мер борьбы с эрозией почвы, сорной растительностью, болезнями и вредителями культурных растений.

Водный режим  почв, его регулирование

Основатель гидрологии почв Г.Н. Высоцкий сравнивал почвенную  влагу с кровью организма, так  как она обеспечивает передвижение веществ и снабжение растений влагой.

Водный режим почвы  – совокупность явлений поступления, передвижения, удаления влаги из почвы  и изменения состояния почвенной  влаги.

Режим влажности почвы  – явления увеличения и уменьшения влаги в почве.

Водный баланс – совокупность количественных характеристик поступления  и расхода влаги из почвы.

Общее уравнение водного баланса выражается формулой:

Во + Вос + Вгр + Вк + Впр + Вбок = В₁ + Вс + Ви + Вп + Еисп + Етр

где Во запас влаги в почве в начале наблюдений; Вос – сумма осадков за период наблюдений; Вгр – количество поступившей из грунтовых вод влаги; Вк – количество конденсирующейся влаги; Впр – поверхностный приток влаги; Вбок – боковой приток почвенно-грунтовых вод; В₁ – количество влаги в почве в конце наблюдений; Вс – количество влаги бокового стока; Ви – количество инфильтрировавшейся влаги; Вп – количество влаги поверхностного стока; Еисп – количество испарившейся влаги; Етр – количество влаги на транспирацию (десукция). Левая часть уравнения  – приходные статьи баланса, правая – расходные.

В большинстве случаев  прогрессирующего иссушения или  увлажнения территории не происходит и уравнение водного баланса  равно нулю. Водный баланс характеризуется  годовыми циклами с повторяющимися процессами поступления и расхода  влаги. Отметая слабозначимые и компенсирующие составляющие баланса можно записать уравнение приближенно:

Во + Вос + Вгр + Впр = В₁ + Ви + Вп + Еисп + Етр

Водный баланс может быть составлен применительно к разным почвенным слоям, всей толще почвы  или доопределенной глубины. Чаще всего  запасы влаги, статьи расхода и прихода  выражают в мм водного слоя или в м³/га. Содержание влаги вычисляют отдельно для каждого генетического горизонта, так как влажность и плотность  сильно меняются по различным слоям почвенного профиля. Запасы воды в отдельном горизонте определяют по формуле

В=а*ОМ*Н

где а – полевая влажность, %; ОМ – объемная масса (плотность); н  – мощность горизонта, см

Для пересчета запасов  воды, вычисленных в м³/га, в миллиметры водного слоя надо ввести коэффициент 0,1.

Запасы воды в почве, которые  учитываются в течение всего  вегетационного периода, позволяют  судить о обеспеченности культурных растений влагой. В агрономической практике полезно учитывать общий и полезный запасы воды.  Общий запас воды – суммарное количество на заданную мощность почвы, выражается уравнением

ОЗВ = а₁*ОМ₁*Н₁ + а₂*ОМ₂*Н₂ + а₃*ОМ3₃*Н_3…. +  аn*ОМn*Нn

Полезный запас воды в  почве – суммарное количество продуктивной, или доступной для  растений влаги в толще почвогрунта.

Чтобы рассчитать полезный запас влаги в почве, нужно  вычислить общий запас влаги  и запас труднодоступной влаги, который рассчитывается аналогично предыдущей формуле, но вместо полевой  влажности берется влажность  устойчивого завядания растений. Разность дает количество полезной влаги в почве

ПЗВ = ОЗВ - ЗТВ

Для слоя 0-20см запасы более 40 мм считаются хорошими, 20-40 – удовлетворительными, менее 20 – неудовлетворительными. Для  слоя 0-100см запасы более 160 мм считаются  очень хорошими, 130-160 - хорошими, 90-130 – удовлетворительными, 60-90 – плохими, менее 20 – очень плохими.

Типы водного  режима

Водный баланс складывается неодинаково для различных почвенно-климатических  зон и отдельных участков местности. В зависимости от соотношения  основных статей годового баланса может  быть несколько типов водного  режима.

Практически характер водного  режима определяют по соотношению средних  осадков и испаряемости. Испаряемость – наибольшее количество влаги, которое  может испариться с открытой водной поверхности или с поверхности  постоянно переувлажненной почвы  в данных климатических условиях (мм). Отношение годовой суммы осадков к годовой испаряемости именуют коэффициент увлажнения (КУ). Он колеблется от 0,1 до 3 в различных природных зонах.

Г.Н. Высоцкий выделял 4 типа водного пежима, А.А. Роде развил его учение, выделив 6 типов.

1. Мерзлотный тип. Имеет место в районах распространения вечной мерзлоты. Мерзлый слой грунта, являясь воодоупором, обуславливает наличие надмерзлотной верховодки, поэтому верхняя часть оттаявшей почвы в течение вегетационного периода насыщена водой. Почва оттаивает на глубину 1-4м. Годовой водооборот охватывает лишь почвенный слой.

2.  Промывной тип (КУ > 1). Характерен для местностей, где сумма годовых осадков больше величины испаряемости. В годовом цикле водооборота нисходящие токи преобладают над восходящими. Почвенная толща ежегодно подвергается сквозному промачиванию до грунтовых вод, что приводит к интенсивному выщелачиванию продуктов почвообразования. Годовой влагооборот охватывает всю почвенную толщу. В более засушливых регионах он имеет место лишь при легком гранулометрическом составе. В таких условиях формируются почвы подзолистого типа, красноземы и желтоземы. Болотный подтип водного режима развивается при близком к поверхности залегании грунтовых вод, либо слабой водопроницаемости почвообразующих пород.

3. Периодически промывной тип (КУ= 0,8-1,2; в среднем 1) характеризуется средней многолетней сбалансированностью осадков и испаряемости. Годовой влагооборот охватывает только почвенную толщу (непромывные условия) в сухой год и весь слой до грунтовых вод (промывные условия)  во влажный год. Промывание бывает раз в несколько лет. Такой водный режим характерен для серых лесных почв, черноземов выщелоченных и оподзоленных.

4. Непромывной тип водного режима (КУ менее 1) свойственен местностям, где влага осадков распределяется только в верхних горизонтах и не достигает грунтовых вод. Связь между атмосферной и грунтовой водой осуществляется через слой  с очень низкой влажностью, близкой к ВЗ (мертвый слой). Обмен влагой происходит путем передвижения воды в форме пара. Такой водный режим характерен для степных почв – черноземов и каштановых, бурых полупустынных и серо-бурых пустынных почв. В указанном ряду почв уменьшается количество осадков и растет испаряемость. Коэффициент увлажнения уменьшается от 0,6 до 0,1. Годовым влагооборотом охвачена толща почвогрунтов от 4 м в степях до 1 м в пустынях. Запасы влаги, накопленные в степных почвах к весне за счет позднеосенних осадков и талой воды, интенсивно расходуются на транспирацию и физическое испарение, становясь к осени ничтожными. В полупустынной и пустынной областях без орошения земледелие невозможно. Расход влаги идет преимущественно на транспирацию, поэтому преобладают нисходящие токи влаги. Вся инфильтрующаяся влага возвращается в атмосферу.

5. Выпотной (десуктивно-выпотной) тип водного режима (КУ менее 1) проявляется в степной, особенно полупустынной и пустынной зонах при близком залегании грунтовых вод. Характерно преобладание восходящих потоков влаги в почве за счет ее подтока по капиллярам от грунтовых вод. Верхняя часть капиллярной каймы входит в почвенный слой. Почвенно-грунтовые воды аллохтонные, т.е. имеющие дополнительное грунтовое питание. Годовой водооборот охватывает всю почвенно-грунтовую толщу. При высокой минерализации грунтовых вод в почву попадают легкорастворимые соли и почва засоляется. Выпотной тип водного режима проявляется и в некоторых районах Беларуси, преимущественно на Полесье. Собственно выпотной тип наблюдается при очень близком, в пределах почвенного профиля, залегании грунтовых вод. Верхняя граница капиллярной каймы выходит на дневную поверхность. В этом случае преобладает не транспирация, а физическое испарение.

6. Иригационный тип создается при дополнительном увлажнении почвы оросительными водами. При орошении в разные периоды проявляются разные типы водного режима. В период полива имеет место промывной тип, сменяющийся непромывным и даже выпотным, то есть в почве периодически преобладают то восходящие, то нисходящие потоки влаги.

Выделяют также подтипы  по источнику увлажнения:

Атмосферное 
Грунтово-атмосферное 
Атмосферное с дополнительным поверхностным 
Грунтово-атмосферное с дополнительным поверхностным 
Атмосферное с дополнительным паводковым 
Грунтово-атмосферное с дополнительным паводковым

Так, при осушении торфяных почв режим из промывного с атмосферным питанием и полным насыщением (болотный) сменяется дренажным таежным типом. Мелиорированные почвы – особые типы водного режима.