10. Плодородие почв

Неотъемлемым специфическим свойством почвы как природного тела является ее плодородие.

Почва как материнский организм использует энергию солнца, вещества и элементы питания окружающей среды, трансформирует их в процессе сложных био-физико-хими-ческих процессов и обеспечивает растения всем необходимым.

под плодородием почвы понимают способность почвы обеспечивать рост и воспроизводство растений всеми необходимыми им условиями (а не только водой и элементами питания).

Категории почвенного плодородия

1)Естественное (природное) плодородие — то плодородие, которым обладает почва в природном состоянии без вмешательства человека.

2)Искусственное плодородие — плодородие, которым обладает почва в результате воздействия на нее целенаправленной человеческой деятельности (распашка, периодическая механическая обработка, мелиорации, применение удобрений и т.д.).

3)Потенциальное плодородие — суммарное плодородие почвы, определяемое ее свойствами, как приобретенными в процессе почвообразования, так и созданными или измененными человеком. (1+2).

4)Эффективное плодородие — та часть потенциального плодородия, которая реализуется в виде урожая растений при данных климатических (погодных) и технико-экономических (агротехно-логических) условиях.

5)Относительное плодородие — плодородие почвы в отношении к какой-то определенной группе или виду растений (плодородная для одних растений почва может быть бесплодной для других).

6)Экономическое плодородие — экономическая оценка почвы в связи с ее потенциальным плодородием и экономическими характеристиками земельного участка.

Воспроизводство плодородия — совокупность природных почвенных процессов или система целенаправленных мелиоративных и агротехнических воздействий для поддержания эффективного почвенного плодородия на уровне, приближающемся к потенциальному плодородию.

Элементы, или факторы, плодородия почв

к элементам плодородия почвы следует отнести весь комплекс физических, биологических и химических свойств почвы и их годовую динамику. 1)Грансостав. 2)Структура, водно-физ св-ва. 3)Тепловые св-ва 4)Содерж. орг в-ва. 5)Биол. активность.6) Поглотительная способность.

1) Гранулометрический состав почвы

От него зависит тепловой и водный режим, водно-воздушные свойства и пищевой режим почвы.

Легкие супесчаные и песчаные почвы прогреваются раньше тяжелых, и их относят к «теплым» почвам. Они имеют высокую воздухо- и водопроницаемость. В результате высокой аэрации органическое вещество растительных остатков и удобрений в таких почвах быстро минерализуется, а процессы гумификации, наоборот, ослаблены. Малая влагоемкость препятствует накоплению в них влаги и приводит к вымыванию элементов питания почвы и удобрений.

Тяжелосуглинистые и глинистые почвы, наоборот, дольше прогреваются, они «холодные», поскольку тонкие поры их заполнены не воздухом, а очень теплоемкой водой. Они слабо водо- и воздухопроницаемы, плохо впитывают атмосферные осадки. Значительная часть почвенной влаги и запасов элементов питания тяжелых почв не доступны растениям. В периоды сезонного переувлажнения в них недостает воздуха и развиваются глеевые процессы.

Лучшими для роста большинства культурных растений являются почвы суглинистые.

2) Структурность и водно-физические свойства почвы. Плотность почвы, ее физические свойства и связанные с ними водный, воздушный, тепловой и пищевой режим зависят от ее структурности,

а тем самым от нее зависит и урожай растений. Структурность почв обеспечивает одновременное существование в них аэробных и анаэробных мик-розон, что способствует существованию в почвах различных экологических групп микроорганизмов. При этом на поверхности структурных агрегатов усиливаются аэробные процессы мобилизации элементов питания микроорганизмами. Газообмен почвы с приземным слоем воздуха и эмиссия в него почвенной углекислоты имеет исключительно важное значение для процесса фотосинтеза и роста растений. Недостаток углекислоты лимитирует урожаи,

3)Тепловые свойства почвы. Способность почвы поглощать и отражать лучистую энергию солнца, про

водить и удерживать тепло во многом непосредственно определяет рост и развитие растений, а также биологические процессы, с которыми связано плодородие почвы. Ее тепловой режим как

совокупность поступления, отдачи и передачи тепла зависит от цвета и водно-воздушных свойств почвы, от того, насколько ее поры заняты малотеплоемким и малотеплопроводным воздухом или высокотеплоемкой и теплопроводной водой.

4) Содержание в почве органического вещества. В органическом веществе почвы содержится основная часть запасов азота, около 80% серы и около 60% фосфора. Элементы питания, связанные с органическим веществом, не вымываются из почвы и в то же время могут постепенно использоваться растениями.

Органическое вещество почвы является источником энергии для микроорганизмов, мобилизующих элементы питания для растений из растительных остатков и минеральной части почвы. С орг в-м связано формирование водопрочной стр-ры и хороших водно-физ. св-в.

5)Биологическая активность почвы. Она определяется численностью, составом и активностью почвенных микроорганизмов и почвенной фауны, активностью ферментов, которые непосредственно участвуют в трансформации недоступных растениям элементов питания почвы и растительных остатков в доступные им соединения. С биологической активностью почвы связано образование в ней микробных продуктов, стимулирующих рост растений, или, наоборот, оказывающих на них токсические действия. Микробные метаболиты и отмирающие популяции микробов, масса которых может достигать 6 т/га, играют важную роль в процессах образования гумуса почвы. В биомассе отмирающих микроорганизмов содержится около 12% азота, 3% фосфора и 2,2% калия. При ее разложении около одной трети азота используется микроорганизмами, а две трети — растениями. Биологическая активность почвы определяет фиксацию атмосферного азота и образование углекислоты, участвующей в процессе фотосинтеза растений.

6)Поглотительная способность почвы. Она тоже обусловливает ряд жизненно важных для растений свойств почвы — ее пищевой режим, химические и физические свойства. Благодаря ей элементы питания удерживаются почвой и меньше вымываются осадками, оставаясь в то же время легкодоступными для растений. Важную роль при этом играет емкость поглощения почвы. От состава поглощенных катионов зависят реакция почвы, ее дисперсность, способность к агрегированию и устойчивость поглощающего комплекса к разрушающему действию водой в процессе почвообразования. Поглощенный водород, алюминий и особенно поглощенный натрий способствуют разрушению ее поглощающего комплекса. Насыщенность поглощающего комплекса кальцием, наоборот, обеспечивает растениям благоприятную, близкую к нейтральной реакцию почвы, предохраняет ее поглощающий комплекс от разрушения, способствует агрегированию почвы и закреплению в ней гумуса.

Лимитирующие факторы и основные мелиоративные приемы их ликвидации или минимализации

Фактор	Мелиоративные приемы
Избыточная кислотность	Известкование
Избыточная щелочность	Гипсование, кислотование, внесение физиологически кислых удобрений
Избыток солей	Промывка на фоне дренажа сбросных и поч-венно-грунтовых вод
Высокая глинистость	Пескование, оструктуривание, глубокое рыхление
Высокая плотность	Оструктуривание, рыхление, травосеяние
Недостаток тепла	Тепловые мелиорации: мульчирование поверхности, снегонакопление, лесополосы, пленочные укрытия
Недостаток воды	Орошение, агротехнологические приемы накопления воды в почве (например, чистый пар) и защиты от испарения
Недостаток минерального питания	Минеральные и органические удобрения
Избыток воды — заболочен ность	Дренаж осушительный
Недостаток аэрации	Дренаж, оструктуривание, щелевание
Пестрота микрорельефа	Планировка поверхности
Большой уклон поверхности	Террасирование, полосно-контурная обработка, перемежение культур
Малый корнеобитаемый слой, ограниченный внутрипочвенны-ми прослоями	Постепенное углубление с применением плантажа, глубокого рыхления, взрывных мелиорации
Резко дифференцированный на горизонты профиль	Постепенное углубление корнеобитаемого слоя, ликвидация дифференциации глубокой обработкой
Токсикоз химический	Химические и агротехнологические мелиорации
Токсикоз биологический	Агротехнологические и биологические мелиорации, севооборот, парование

Оценка плодородия почв.

Эффективное плодородие пахотных почв оценивается с разных сторон. При проведении земельного кадастра дают оценку земель по их продуктивности в отношении сельскохозяйственных растений, о которой судят по данным урожайности. Так как урожаи культур зависят не только от плодородия почвы, но и от многих других причин — качества семян, технологии их возделывания, погодных условий и т. д., то они, вообще говоря, не могут служить единственной мерой плодородия почвы.

Плодородие почвы растет вместе с прогрессом науки и техники и носит относительный характер. Поэтому оно не может быть выражено какой-либо одной стабильной величиной. Рассматривая окультуренность почвы как степень соответствия свойств и режимов почвы требованиям к ним культурных растений, можно принять, что параметры свойств почв разной степени окультуренности одновременно являются мерой уровня плодородия почвы на данной ступени развития науки и техники.

В этой связи стоит задача определения конкретных параметров свойств почв разной степени окультуренности на двух уровнях: по отношению к общим для всех культурных растений требованиям к почве, рассмотренным выше, а затем по отношению к требованиям тех их видов, которые предъявляют к почве свои особые требования (зерновые культуры, рис, технические культуры, виноград и т. д.).

Параметры свойств почв разной степени окультуренности и их диагностические признаки определяются отдельно для каждого типа почв и их разновидностей по гранулометрическому составу (легких и тяжелых), поскольку они значительно различаются по свойствам. Если, например, реакция почвы для почв подзолистого типа является одной из очень важных характеристик степени ее окультуренности и плодородия, то для почв, насыщенных основаниями, она не имеет такого большого значения.

Хотя плодородие почв определяется всей совокупностью их свойств, в качестве диагностических показателей степени окультуренности используют основные, интегральные свойства почвы, с которыми соподчиненно связаны все остальные. О гумусовом состоянии почв, например, судят по содержанию и запасу гумуса и отношению С_ГК:С_ФК, о структурности и порозности — по плотности почвы и т. д.

Установлены параметры диагностических показателей для слабоокультуренных (освоенных), окультуренных и сильноокультуренных дерново-подзолистых почв и для слабоокультуренных (освоенных) и окультуренных светло-серых и серых лесных почв (табл. 53).

Диагностические показатели степени окультуренности почв (Г. И. Григорьев, 1980)

Показатели (в пахотном слое)	Почвы
	дерново-подзол истые			светло-серые лесные		серые лесные
	освоенные	окультуренные	сильно окультуренные	освоенные	окультуренные	освоенные	окультуренные
Гумус, % Групповой состав гумуса: СГК:СФК	1,5—2,5 0,5—0,6	2,5—3,5 0,7—0,9	3,0—5,0 1,0—1,3	1,5—2,5 0,7—0,9	3,5—5,0 1,4—1,5	2,5—3,0 1,2—1,3	3,0—4,0 1,3—1,4
рН (KCI)	4,4—5,0	4,7—5,5	5,5—6,5	4,7—5,5	6,0—6,5	4,7—5,5	4,9—5,7
Обменный водород, % от суммы обменных катионов	10—40	10	1—5	5—10	0—1	2—10	0—1
Степень насыщенности основаниями, %	40—60	60—80	>80	60—70	80—95	60—70	80—90

Для разделения почв по уровню плодородия (окультуренности) предлагаются, кроме того, показатели отдельных почвенных свойств или обращенные показатели свойств, которые коррелируют с урожаями культур. Например, черноземы низкого, среднего и высокого уровня плодородия выделяют по нитрифи-кационной способности почвы, которая коррелирует с урожаями ячменя. Низкий, средний, выше среднего и высокий уровень плодородия супесчаной подзолистой почвы выделяют по комплексному агрохимическому баллу, в котором учитываются показатели кислотности почвы, содержания в ней гумуса и подвижных соединений азота, фосфора и калия (Т. Н. Кулаковская и др., 1980). Параметры свойств почв разной степени окультуренности — разного уровня плодородия — используются для построения моделей почвенного плодородия и при программировании урожаев, поэтому определение их имеет большое практическое значение.

Изменение плодородия почв в процессе их земледельческого использования

После освоения природной почвы под культуру сельскохозяйственных растений ее плодородие изменяется в зависимости от интенсивности мероприятий по окультуриванию почвы. На первой, начальной стадии окультуривания целинной почвы культурный процесс почвообразования выражен слабо и может затрагивать не все почвенные процессы и свойства, совокупность которых определяет плодородие почвы.

Дальнейшее развитие почвы зависит от того, как ее используют, и ее эволюция может идти в противоположных направлениях: в сторону развития культурного процесса почвообразования и повышения плодородия почвы или, наоборот, в сторону деградации почвы и снижения ее плодородия.

На почву при возделывании культурных растений, не считая коренных мелиорации, всегда воздействуют три основных и непременных фактора —