Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Плодородие почв экологические, социальные и почвенно-генетические особенности. Монография
.pdf
11
существования и исчезновения (минерализации) зависит разностороннее
явление – плодородие почвы.
Очевидно, заслуженно носит
Матери имя земля, потому что сама сотворила
весь человеческий род, и в урочное время извергла
всякого рода зверей, по нагорным резвящимся высям,
и одновременно птиц всевозможных, летающих в небе
Тит Лукреций, I в. до н.э.
Римский ученый и
поэт. Поэма «О природе вещей»
1.2. ЗООЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЛОДОРОДИЯ
Плодородие почвы по всем известным и давно существующим определениям – это ее способность обеспечивать растения элементами питания,
водой, воздухом, теплом и определенными конкретными экологическими
условиями, такими как реакция среды, плотность корнеобитаемой толщи,
гранулометрический состав, карбонатность или выщелоченность, присутствие легко растворимых солей, обменных катионов и т.д.
В «Словаре русского языка
трактуется как, «способный производить богатую растительность, обильные плоды», чему соответствует «плодородная почва».
Животный же мир не связывается с плодородием почв. Это крайне не
справедливое упущение при определении понятия плодородия почв.
Почему-то абсолютизируется способность почвы обеспечивать растения элементами питания. Но ведь большая масса
влекается из воздуха в процессе фотосинтеза. А вот почвенные животные,
» С.И. Ожегова понятие «плодородный»
питания растений из-
да и надпочвенные (герпетобионты) обеспечиваются питанием за счет
функционирования плодородия почвы.
В определении плодородия чаще всего привалирует агроценотические категории и игнорируется общепланетарный, биосферный уровень
12
этого понятия, а также потенциальные аспекты сохранения плодородия и
регулярности его функционирования. В тоже время невозможно представить плодородие вне зависимости от потенциального накопления элементов питания и их предварительной сохранности.
Здесь в природе возможны два крайних варианта. Элементы питания
накапливаются в почвенном профиле, что характерно для травянистых
биоценозов. И
массе растений, что типично для лесных биоценозов. Экологически оптимальное функционирование биоценозов невозможно без регулярного поступления биофильных элементов, а для этого необходим потенциальный
гарантированный их многолетний запас.
Этот запас определяется понятием «потенциальное плодородие», которое в черноземах степей, в бруниземах прерий и других
стых биогеоценозов и ландшафтах обусловлено в основном гумусовым содержанием почвенной массы. В лесных сообществах потенциальное плодородие находится не в почвенной массе, а в органическом веществе лесного
биоценоза.
Эффективное плодородие, или образно говоря плодородие сегодняшнего дня, зависит от количества доступных растениям элементов питания в
второй вариант: элементы питания аккумулируются в био-
почвах травяни-
данный конкретный
тенциальным плодородием? В природе можно констатировать два таких
противоречивых варианта: - почва обладает очень высоким потенциальным
плодородием, но в данный момент эффективность этого плодородия крайне
низка (холодно, нет влаги и др.); - потенциальное плодородие почвы крайне
низкого уровня, например, у тропических красных почв гелей или у
бореальных подзолов, однако эффективное плодородие обеспечивает регулярное экологически оптимальное поступление элементов питания из почвы в биомассу растений. Вот такой парадокс: почва крайне бедная, без на-
момент. Как связано эффективное плодородие с по-
наших
13
копительных запасов, но элементы питания регулярно поступают из биоценотического опада при его биологическом преобразовании до простых
веществ.
Понятие плодородие не мыслимо без связи с биологическим круговоротом веществ и энергии. Движение биологической материи необходимо
рассматривать в контексте с плодородием почвы в его биогеоценотическом
и агроценотическом аспектах.
Четкое разделение плодородия
ческое – одна из методологических основ решения практических и исследовательских проблем, связанных с продуктивностью сельскохозяйственных растений, естественных биоценозов, потенциальным и эффективным
плодородием (Вальков, Денисова, 2007). Проблема в том, что точно также
само плодородие приписывают только почве, что делается повсеместно.
Диалектический системный подход к анализу природных явлений, в
биологического круговорота, логично ставить перед необходимостью рассматривать плодородие как биогеоценотическое и ландшафтное понятие.
Это относится не только к природным объектам, но и к агроценозам, так
как в целом плодородие почвы всегда конкретно имеет агроценотическое
содержание, ибо нет вообще плодородных почв, а есть почвы конкретно
плодородные для
конкретных растений (Вальков, Казеев, Колесников, 2001
на агроценотическое и биогеоценоти-
т.ч. и
и др.).
В биогеоценотическом плодородии важнейшими компонентами биологического круговорота являются как почвенная, так и надземная биомасса. Однако лес и травы по разному регулируют функции поддержания биосферного воспроизводства биомассы. В лесах основная биомасса представлена надземной растительностью при относительно невысоком присутствии животного мира
водства и накопления элементов питания значительно участие животного
. В травянистых биогеоценозах в функциях воспроиз-
14
мира, как почвенного, так и надземного. Достаточно представить современные саванны Африки и дикие прерии недавнего пошлого Северной
Америки. Установлено, что зоомасса биоценозов степей и саванн в 20 раз
превышает зоомассу тропических гелей (Ковда, 1973).
Животный мир в его бесконечном разнообразии нельзя оторвать от
плодородия почв, биоценозов и агроценозов.
Однако, в трактовке
местно указывается на растительные объекты. Безусловно социальноэкономическая необходимость предписывала оценивать почвы прежде всего как производительную силу для получения сельскохозяйственной продукции в связи с земледельческой деятельностью человека. Замечательные
слова Тита Лукреция Кара, сказанные еще в I в. до н.э. и приведенные в
эпиграфе
ском плане отражены во многих работах. Впервые же плодородие почв связывается с обеспечением условий жизни почвенных животных в монографии А.А. Казадаева и др. (2008): «Плодородие – способность почвы не
только
этой статьи, как-то забылись.
Давайте восстановим справедливость и отметим следующее:
1. Растениеводческие аспекты плодородия почв в его агроценотиче-
удовлетворять потребность растений в элементах питания, влаге и
в определении понятия плодородие почв повсе-
воздухе, а также обеспечивать условия для нормальной жизнедеятельности
почвенной биоты».
2. Без почвенной зоомассы не мыслим биологический круговорот
веществ. Все стадии превращения растительных остатков до разложения
микроорганизмами протекает при прямом участии животных. Примечателен и такой факт: зоомасса почвенных животных превышает зоомассу жи
вотного мира, обитающего за пределами почвенного покрова. Только в
почве в наше время чаще всего открываются новые виды животных, в т.ч. и
на Юге России.
-
15
3. Животный мир почв адекватно реагирует на изменчивость факто-
ров и условий почвообразования, что позволяет констатировать как географическую закономерность: каждой почве, будь то чернозем, подзол,
краснозем, солонец и т.д. свойственен свой специфический круг жизненных форм животных. Зонально-провинциальная географичность почв и
растений включает и географическую специфику мира
ных. Изменчивость зооценозов характерна и для вариаций структуры почвенного покрова каждой конкретной территории.
4. Невозможно представить внепочвенные зооценозы суши без
жизненной связи с почвой и ее плодородием, причем связи системной,
взаимообусловленной.
Плодородие почв через растения обеспечивает уровень процветания
всех вне почвенных животных и в т. ч. «птиц всевозможных
небе». В то же время без участия наземных животных нормальное функционирование биогеоценозов не представляется реальным, так как их участие в экологическом поддержании плодородия почв несомненно.
Так же и агроценотическое воздействие на почвы в его многопрофильности (различные типы севооборотов, отдельные культуры, сады, ви-
почвенных живот-
, летающих в
ноградники и т.
стью почв (Вальков, Денисова, 2007), предопределяет и изменчивость зоологическую. Зоомир виноградников не таков, как в садах или при возделывании овощных культур.
Таким образом, в обеспечении жизни растений участвует почва с ее
зоологическим миром, а в обеспечении жизни зооценозов участвует почва с
ее растительным миром
Экологически справедливо в понятие плодородия включать и зоологическую составляющую.
д.), наряду с определенной агроценотической изменчиво-
.
16
Плодородие – это способность почвы удовлетворять потребности
растений и животных, обитающих в почве, в элементах питания, воде,
воздухе и тепле при неизбежной системной взаимообусловленности с
факторами внешней среды. Оптимальное плодородие всегда экологически
конкретно в характеристиках генетического профиля почв.
1.3. ПЛОДОРОДИЕ КАК БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКОЕ ПОНЯТИЕ
При анализе плодородия необходимо четко разделять два подхода:
1. Почва - компонент биогеоценоза, составная часть ландшафта и одно-
временно самостоятельное естественно - историческое образование на
поверхности суши Земли. В этом случае почва рассматривается как
биогеоценотическое понятие.
2. Почва - средство производства в сельском хозяйстве, орудие труда и
предмет труда, создающие конкретные потребительские стоимости. В
этом случае почва выступает как компонент агроценоза вместе с человеком его деятельностью, а плодородие рассматривается как агроценотическое понятие. Необходимо признать, что в теории и практике анализа плодородия почв превалируют агроценотические аспекты.
В естественных наземных экосистемах само плодородие почвы имеет
биогеоценотическую природу и не мыслимо вне прошлых и настоящих
связей с комплексом биологических процессов и их системной взаимосвязанной форме при ведущей вещественно-энергетической роли растительных организмов. Именно растения создают и затем поддерживают и используют плодородие, объединяя чесь комплекс окружающей среды, в том
числе энергию фотосинтеза.
В естественных условиях плодородие почв неразрывно связано с соответствующим этим почвам биоценозом и является результатом развития
природного почвообразовательного процесса. Единство компонентов биоценоза неминуемо ставит нас перед необходимостью оценить продуктив-
17
ность биогеоценозов не только как результат почвенных условий, но и как
экологические особенности растительных сообществ. В данном случае не
почва и ее свойства определяют объем биомассы сообщества («урожай»), а
само природное сообщество регулирует этот объем и поддерживает его на
уровне эволюционно сложившегося равновесия составных частей биогеоценоза. Естественные биоценозы сами обеспечивают свойственную им
продуктивность.
Понятие плодородия в применении к естественным условиям теряет
агрономическое содержание, так как способность удовлетворять потребности растений в элементах питания присуща не только почве, но и самому
биологическому сообществу. В ряде случаев эта функция почти полностью
переходит к биоценозу (тайга, гилея), хотя первоосновой накопления элементов в биомассе все же остается почва и ее материнская порода.
Экологическая конкретность плодородия - глобальное явление, ха-
рактерное не только для культурных растений, но и для фитоценозов в
естественной среде. Почвенный компонент биогеоценоза формируется
биотопом во взаимосвязи с абиотическими факторами и претерпевает в
процессе генезиса сукцесионные изменения, как и сам биотоп, до квазирав-
новесного (климаксного) состояния, наиболее оптимального в конкретной
ландшафтной обстановке.
Величайшее биогеоценотическое разнообразие природы, несомненно, обуславливает и естественное разнообразие почвенных условий с неодинаковыми и порой очень контрастными количественно-качественными
характеристиками почвенной массы, но в целом отвечающими представлению о плодородной почве для конкретного биогеоценоза и его биотопа.
Вот здесь ярко проявляется неоднозначность плодородия: то, что оптимально плодо родно для одних фитоценозов, совершенно неблагоприятно
для других. Еще Плиний старший в I в н.э. отмечал: «Почва, которую ук-
18
рашают высокие и стройные деревья, далеко не самая лучшая, если не считать ее пригодность для самих деревьев».
Конкретные примеры разнокачественности почв в природных био-
геоценозах приведены в табл. 1.1.
1.1. Оптимальные характеристики почвенного плодородия для разных биогеоценозов (Пелипенко, 2007)
Биогеоценозы Оптимум почвенных условий
1 2
Подзолистые глинисто-суглинистые почвы. В профиле почвы
гумусовый горизонт А1 всего 2-3 см. Реакция кислая, pH 4,55,5. Мощность корнеобитаемой толщи ограничена горизонта-
Еловый лес тайги
Петрофитные разнотравно-типчаковоковыльные степи Донецкого кряжа
Обионово-петросимониевый с другими
сочетаниями солянок и
галофильных злаков
Разнотравнодерновинно-злаковая
степь
Сосняки бореального
пояса
Тропическая гилея
ми А1+В1 (40-60 см). Крайне низкий потенциал почвенного питания: бедность соединениями азота, фосфора, минеральных
элементов. Повышенная плотность массы почвы и почвообразующей породы. Высокий уровень плодородия для елового
леса.
Маломощные часто щебнистые черноземы меловых известняков, каменистых сланцев. Реакция среды щелочная (pH 7,58,6). Мощность корнеобитаемой толщи 40-70 см. Резкий дефицит влаги. Богатство зольными элементами при содержании
гумуса около 3-4%. Высокий уровень плодородия для петрофитного фитоценоза, насыщенного степными злаками.
Солончак луговой. Содержание солей более 1%, засоление
хлоридно-сульфатное. Слабо выраженный гумусовый горизонт. Избыток легкорастворимых солей обеспечивает высокий
уровень плодородия почвы для солончаковых фитоценозов.
Чернозем обыкновенный. Мощный гумусовый горизонт (80120 см), высокое содержание гумуса, нейтральная реакция
среды, богатство зольными элементами. Высокий уровень
плодородия почвы для разнотравно-злаковых фитоценозов.
Подзолы иллювиально-железистые. Гумусовый горизонт не
выражен. Рыхлая песчаная среда с количеством физической
глины менее 10-15%. Обилие первичных минералов, включая
кварц. Кислая реакция среды (pH 4,5-5,5). Промытость почвы,
бедность доступными для растений зольными элементами,
азотом, фосфором. Высокий уровень плодородия для сосняков
тайги.
Красные и желтые ферраллитные почвы. Бедность гумусовым
веществом. Сильная промытость от подвижных форм азотного
и минерального питания. Полная разрушенность первичной
алюмосиликатной массы и обогащенность окислами алюминия
и железа. Исключительно высокий уровень плодородия почвы
для тропического дождевого леса.
19
Таким образом, биогеоценотическое плодородие имеет весьма разные формы проявления. Однако, при всем многообразии его форм на суше
возможно выделить две группы биогеоценозов, а именно, лесные и травянистые биогеоценозы. Они отличаются специфичностью и противоположностью в аспектах плодородия почв, но единством оптимального жизнеобеспечения биоценозов всем необходимым. Лес и
ность в своих многочисленных формах являются основными типами биоценотического покрова Земли.
Свойства почвы, ее богатство в утилитарно-агрономическом смысле
часто не совпадают с продуктивностью природных растительных сообществ. Наблюдаются явные противоречия: крайне бедные, промытые, выщелоченные почвы служат субстратом для экстрапродуктивных биогеоценозов. Разительным примером этого служат постоянно
тропические леса на красных и желтых аллитных (ферраллитных) почвах.
Гилеи по обилию биомассы и количеству растительного опада намного
превосходят все природные растительные сообщества. Почвы же, на ко-
торых развиваются гилеи, настолько бедны элементами питания, что при
вовлечении их в сельскохозяйственное производство едва может обеспе-
травянистая раститель-
влажные дождевые
чить получение трех-четырех
В решение вопроса «почва-плодородие-естественные биоценозы» значительный вклад вносит концепция В.В. Пономаревой (1972). Автор подчеркивает огромное значение в экологии растений условий водноминерального питания. Связь лесов с влажным климатом имеют сложный
характер и может быть выражена схемой: влажный климат → сильное вымывание (элювиирование) →
тельности. Лесные биоценозы хорошо переносят обильное увлажнение и
выщелачивание веществ атмосферными водами. Сущность приспособления
лесной растительности к интенсивному элювиированию и выщелачиванию
удовлетворительных урожаев.
лес как элювиально-устойчивый тип расти-
20
состоит в накоплении и удержании биомассой леса, в основном древесными растениями, всех необходимых элементов биофилов не в почве, из которой все, что растворимо, вымывается в грунтовые воды, а более надежном хранилище – биомассе, в основном в древесине. Биологический круговорот элементов в лесах приближается к непосредственному обмену между
организмами и их отмирающими остатками после их минерализации. Поступление веществ минерального питания растений в почвенные растворы
в лесах всегда совпадает с высокой биологического поглотительной способностью корневых масс древесных растений. Поэтому настоящие леса,
таежные и тропические, не образуют высокоплодородных в сельскохозяйственном смысле почв. Более того, лес способен максимально использовать
самые бедные местообитания (кварцевые пески и др.), проявляя высокую
продуктивность. В лесах продуктивность биоценозов не совпадает с плодородием почвы в форме ее богатства элементами питания.
Понятие плодородия в применении к естественным условиям теряет агрономическое содержание, так как способность удовлетворять потребности растений в элементах питания и воде присуща не только почве, но самому биологическому сообществу. В ряде случаев эта функция
почти полностью переходит к биоценозу (тайга, гилея), хотя первоосновой накопления элементов в биомассе все же остается почва и ее материнская порода.
Следовательно, не всегда по объему естественной биомассы можно
сказать об агрономическом уровне плодородия. В ряде случаев чрезмерное обилие биомассы вводит неискушенного наблюдателя в заблуждение относительно истинного богатства почвы.
В связи с этим особое значение приобретают вопросы охраны лесных почв. Многочисленные примеры освоения тропических почв без
достаточной их изученности и окультуривания свидетельствуют о пол-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]