Ганжара - Почвоведение

реакция среды для усвоения фосфат-ионов растениями - слабо.

кислая (рН 6-6,5).

Для характеристики уровня обеспеченности почв зонального

ряда подвижными (усвояемыми) формами фосфора использу101

различные вытяжки в связи с разной реакцией среды (от кислои до щелочной) и наличием карбонатов, в южных почвах (таб_,

21.1 ). Кроме того, группировки почв по содержанию элемснто,;

питания зависят от требований культур к питанию и выноса эле­ ментов питания с урожаем. К культурам невысокого выноса от110_

сятся зерновые; к культурам повышенного - корнеплоды, карто­

фель и др.; к культурам большого выносаовощные, чай, цитрv­

совые и др. Соответственно, среднее содержание фосфора для зсi1-

новых является низким для корнеплодов и картофеля и даже по­

вышенное - для зерновых является низким для овощных и других

культур повышенного выноса.

Подвижность, или способность почвенных фосфатов персхо­

дить в почвенный раствор (фактор интенсивности) характеризv­

ется фосфатным потенциалом (отрицательный логарифм квадра:г­

ного корня из произведения растворимости монокальцийфосфа­

таСа(Н2Р04)2). Чем выше фосфатный потенциал, тем труднес

переходит фосфор в почвенный раствор, тем менее благоприят­ ные условия создаются для питания растений фосфором. Для ха­ рактеристики фосфатного состояния почв используют фосфатную буферную способность - способность почвы поддерживать посто­ янную концентрацию фосфора в почвенном растворе, которая з<t­ висит от фактора емкости (запаса растворимых фосфатов в твер­ дой фазе почв) и от кинетических параметров -скорости раство-

21.1. Группировка почв по содержанию подвижных форм фосфора

картофеля; 4 - низкое содержакие ДJJЯ культур большого выкоса: овоши, чай, цитрусовые.

викоrрад.

190

фосфорсодержащих соединений почвы.

реНirfДоступность фосфора растениям и его ближайшие резервы

терuзуются групповым составом фосфатов, который опреде-

"арак u u

я с помощью ряда вытяжек с нарастаюшеи экстрагируюшеи

ля~~~бностью (Н.Ф.Чириков; К.Е.Гинсбург; Л.С.Лебедева).

cii Коэффициент использования фосфора из минеральных

брений очень низкий, всего 15-20% (для азота 50%, калия 60-

fo%). это обусловлено проч~ым связыванием фосфора удобрений

недоступные для растении формы соединениями железа, алю­

фосфорного сырья (апатитов и фосфоритов) очень ограничены.

Первоочередными задачами являются повышение эффек­

тивности фосфорных удобрений и мобилизации почвенных фос­

фатов. Это достигается, в определенной степени, химическими

мелиорациями, внесением органических удобрений, повышаю­ wих биологическую активность почв, травосеянием, регулирова­

нием воздушного режима и другими приемами.

В то же время существуют, так называемые, "зафосфачен­ ные почвы" с повышенным содержанием подвижных форм фос­ фора, связанного с регулярным внесением высоких норм фос­ форных удобрений. В таких почвах нарушается сбалансированное питание растений, возникает недостаток цинка, что приводит к функциональным заболеваниям ряда культур, особенно плодовых (розеточность, мелколиственность) и овощных.

Калий в почвах. Содержание валового калия в пахотном слое почв составляет 0,5-3%. Он входит в состав кристаллической ре­

шетки как первичных (полевые шпаты, слюды), так и вторичных минералов (вермикулит, глауконит) в труднодоступной для рас­

тений форме. Основным источником доступного для растений ка­

лия является обменный, который находится в составе ППК. Об­

менный калий составляет 0,5-2,5% валового. Необменный, или

Фиксированный калий труднодоступен для растений, однако он

может переходить в обменное состояние и служит ближайшим ре­

зервом доступного калия. На получение l т зерна вместе с соло­

Мой требуется 25-30 кг калия. Для характеристики обеспеченности nочв обменным калием разработана группировка почв по его со­

держанию (табл. 21.2), которая используется nри расчетах норм

I<алийных удобрений и составлении агрохимических картограмм

~одержания обменного калия в почвах. Методы оnределения об­

а::;ноrо калия дифференцированы по зонам в связи с разной ре-

Ией среды и наличием карбонатов.

191

21.2. Группировка почв по содержанию обмениого калия

лесных почв

Оптимизация калийного питания достигается внесением органических и минеральных удобрений, химическими мелиора­

циями, мероприятиями, направленными на увеличение емкости

катионного обмена и др.

Микроэлементы в почвах. Валовое содержание биофильных

микроэлементов в почвах составляет единицы, десятки, реже сот­

ни мгfкг (тысячные, десятитысячные и реже сотые доли %). Они

выполняют важные биохимические и физиологические функции в процессах жизнедеятельности живых организмов. Валовое содер­

жание микроэлементов в почвах в основном определяется соста­

вом почваобразующих пород, биологическим накоплением, ти­ пом водного режима, аграгенными и техногеиными факторами.

Однако диагностика условий питания растений проводится не по валовому содержанию (как и макроэлементов), а по содер­ жанию подвижных или обменных форм. Содержание подвижных форм еще в большей степени зависит от условий и факторов поч­

вообразования и составляет десятые доли и единицы мгfкг по­ чвы, за исключением марганца, содержание подвижных форм ко­ торого может достигать в пахотном слое более 150 мг/кr почвы

(табл. 21.3).

Как недостаток, так и избыток микроэлементов может вы­

зывать не только снижение урожая, но и проявление ряда заболе­

ваний сельскохозяйственных культур, животных, человека.

Для оптимизации питания растений применяют микроудоб­

рения и органические удобрения. Органические удобрения содер­

жат практически весь набор микроэлементов в соотношениях,

обеспечивающих сбалансированное питание растений.

192

Глава 22. Плодородие почв

Плодородие - это способность почв обеспечивать рост и раз­ витие растений. Оно является главным функциональным свой­

ством почвы, которое обусловливается составом, свойствами и режимами почв, рассмотренными в предыдущих главах. Измеря­ ется плодородие почв продуктивностью фитоценозов и урожайно­ стью сельскохозяйственных культур. Однако, продуктивность и

урожайность зависят не только от почвенного плодородия, но и

от других факторов жизни растений, которые можно разделить на космические (свет и тепло), атмосферные (количество и режим атмосферных осадков, перераспределение тепла, влажность воз­ духа, состав почвенного воздуха), литосферные (рельеф, грунто­ вые воды, почваобразующие породы), биосферные (фитоценоз, взаимоотношения в биоценозах) и антропогенные. Все перечис­ ленные факторы влияют на растение непосредственно (интенсив­

ность фотосинтеза, участие в питании, обеспечении влагой и др.) и через свойства почв и их плодородие, которое формируется под

воздействием этих факторов. Продуктивность фитоценозов и уро­

Жайность культур могут быть низкими и высокими, соответствен­ но и плодородие может быть низким и высоким, но прямой зави­ симости между ними нет в связи с действием других факторов на Растение. Например, на очень плодородных почвах - черноземах

- в засушливые годы может быть очень низкий урожай. В этом

слУЧае проявляется действие погодного фактора. При анализе уро-

жайности и продуктивности необходим комплексный подход с учетом всех факторов жизни растения.

22.1. Виды плодородия

Различают следующие виды плодородия: естественнос (пр11_

родное), искусственное, потенциальное, эффективное и эконо­

мическое.

Естественное (природное) плодородиеэто плодородие, ко­ торым обладает почва (ландшафт) в естественном состоянии. Оно характеризуется продуктивностью естественных фитоценозов.

Искусственное плодородие (естественно-антропогенное, по

В.Д.Мухе) - плодородие, которым обладает почва (агроландшафт)

в результате хозяйственной деятельности человека. По многюt по­ казателям оно наследует естественное. В чистом виде - характерно

для тепличных грунтов, рекультивированных (насыпных) почв.

Потенциальное плодородиеспособность почв (ландшафтов 11

агроландшафтов) обеспечивать определенный урожай или продук­

тивность естественных ценозов. Эта способность не всегда реализу­

ется, что может быть связано с погодными условиями, хозяйствен­

ной деятельностью. Характеризуется потенциальное плодородие со­ ставом, свойствами и режимами почв. Например, высоким потен­ циальным плодородием обладают черноземные почвы, низкю1 -

подзолистые, однако в засушливые годы урожайность культур на

черноземах может быть ниже, чем на подзолистых почвах. Эффективное плодородие - часть потенциального, реализуе­

мая в урожае сельскохозяйственных культур при определенных

климатических (погодных) и агратехнологических условиях. Эф­

фективное плодородие измеряется урожаем и зависит как от свойств почв, ландшафта, так и от хозяйственной деятельности

человека, вида и сорта выращиваемых культур.

Экономическое плодородие -это эффективное плодородие,

измеряемое в экономических показателях, учитывающих сто­

имость урожая и затраты на его получение.

22.2.0тносительный характер плодородия

Относительное плодородие -это плодородие почвы (ланд­ шафта) по отношению к определенному виду растений, расти­

тельной ассоциации или группе культур. Требования отдельных

194

или групп культур к почвенным условиям могут существен­

видовзличаться. Свойства почв, благоприятные для одних pacтe­

J:IO уамогут лимитировать урожайность других. Например, мох

ельзя вырастить на почвах с неитральнон или щелочнои реакци-

:й среды и с нормальными для большинства культур условиями

увлажнения.

в настоящее время все сельскохозяйственные культуры по

отношению к условиям питания разделены на три группы:

1) культуры невысокого выноса питательных веществ: зер-

новые, плодовые;

2) культуры повышенного выноса: зернобобовые, корнеп­

лоды, картофель, саженцы плодовых; З) культуры большого выноса: овощные, некоторые техни­

ческие культуры, чай, цитрусовые, виноград.

Соответственно их требованиям к условиям питания диффе­

ренцированы группировки почв по содержанию элементов пита­

ния (Глава 21). Известно отношение многих групп культурных рас­

тений к реакции среды, окислительно-восстановительным усло­

виям, содержанию водорастворимых солей, повышенной плотно­ сти и др. Внутри каждой группы сельскохозяйственных культур

(зерновые, овощные, плодовые) также существуют различия от­

дельных культур в требованиях к почвенным условиям. Например,

из зерновых культур озимая пшеница характеризуется высокой

требовательностью к почвенным условиям, а овес - низкой; из овощных, соответственно - огурцы, томаты и редька, редис. Для

большинства пропашных культур оптимальной является нейт­

ральная и близкая к нейтральной реакция среды, а для картофеля

- слабокислая. Это создает опреДеленные сложности в регулиро­

вании почвенного плодородия, поскольку, как правило, культу­

ры выращиваются в условиях севооборотов, и почвы каждого

поля севооборота должны отвечать потребностям всех культур се­

вооборота. Оптимальное сочетание требований культур и особен­

ностей почвенных условий лучше всего может реализоваться в

адаптивно-ландшафтных системах земледелия, в которых на пер­

вое место ставится задача не изменения свойств почв в соответ­

ствии с требованиями культур, а подбор культур для определен­

ных почвенных условий. В качестве примера можно привести мно­ говековой положительный опыт выбора участков под плодовые

~асаждения, чайные плантации, виноградники, сенокосы и паст-

ища и др.

195

22.З.Оптимальные параметры состава, свойств

и режимов почв

при котором могут быть максимально использованы все фактор, '

жизни растении и наиболее полно реализованы возможности вь1_

ращиваемых сельскохозяйственных культур.

Теоретической основой оптимизации свойств и режи~1011

почв являются законы и экологические принцилы земледелия

сформулированные в трудах Ю.Либиха, Г.Гельригеля, Э.Вольни:

Закон незаменимости факторов жизни растений. Отсутствие одного из факторов (свет, вода, тепло, питание и др.) приоста­

навливает рост и развитие организма. Ни один из факторов жиз1111 растений не может быть заменен другим.

Закон минимума, оптимума и максимума. Зона оптимума фак­

тора жизни растений занимает определенный интервал, в грани­

цах которого рост и развитие растений, при обеспеченности их

другими факторами, будут наиболее активными.

Закон совокупного действия и оптимального сочетания факто­ ров. Изменение одного из факторов жизни растений влечет за со­

бой изменение действия других. Наибольшая эффективность дей­ ствия - при оптимальном сочетании факторов.

Закон лимитирующего фактора. Недостаток одного фактора сни­ жает положительное влияние всех других. Выявление и устранение лимитирующего фактора дает необходимый и наибольший эффект.

Закон соответствия (адекватности) культуры среде произраста­ ния. Условия местообитания растений должны соответствовать биологическим требованиям растений.

Закон возврата. Вынос элементов питания с урожаем, а так­

же другие потери веществ, связанные с деятельностью человека

(эрозионные, усиление растворимости и вымывания и др.), при­

водят к снижению уровня плодородия и должны устраняться вне­

сением соответствующих удобрений и другими агротехническими

и мелиоративными приемами.

Кроме перечисленных законов существует ряд экологичес­ ких принципов, которыми руководствуется научное земледелие:

плодосмен, уничтожение и подавление конкурентов (сорных ра­

стений) возделываемых культур, защита сельскохозяйственных

растений от вредителей и болезней, сохранение и восстановле­

ние структуры почвы и др., направленные на оптимиза1111 10

196

~ств почв и условий роста и развития растений, реализую­

своИ

uхся в урожае.

J.1l Как уже отмечалось, многие оптимальные параметры могут

личаться в зависимости от требований культуры или группы

ра~ьтУР· Очевидна возможность различий оптимальных параметров

кУя почв отдельных природных зон и даже элементов ландшафта в

длязи с разными климатическими, погодными и другими условия­

с~ Например, известно, что в условиях южной тайги оптимальны­

~и·для большинства культур являются легко- и среднесуглинистые

nочвы, а в лесостепи - глинистые. Очевидна необходимость диффе­

ренuиаuии оптимальных параметров для почв разного грануломет-

uческого состава и с разным содержанием гумуса.

р Тем не менее большинство культур, возделываемых челове­

ком, обладает многими общими требованиями к почвенным ус­

ловиям, что дает возможность определять диапазон оптимальных

параметров свойств почв для преобладающего числа культур. Это

можно объяснить тем, что основная часть урожая предназначена

для питания человека и животных, и многовековой отбор куль­ турных растений привел к общности их требований к почвенным

условиям. Нахождение оптимальных параметров состава, свойств

и режимов почв для отдельных групп и видов культур является

одной из главных задач современного агрономического почвове­

дения.

В табл. 22.1 персчислены только наиболее общие, установ­

ленные к настоящему времени показатели оптимальных парамет­

ров состава, свойств и режимов почв для большинства культур.

Имеющиеся сведения об их дифференuиаuии в зависимости от требований культур частично были приведены в соответствующих

главах и некоторые будут приведены в последующих.

22.4.Факторы, лимитирующие плодородие почв

К факторам, лимитирующим плодородие почв, относятся показатели состава, свойств и режимов почв, снижающие уро­

Жай культурных растений и биопродуктивность естественных

Фитоценозов. В первом приближении их можно обозначить как

отклонения от оптимальных показателей. Степень отклонения ха­

Рактеризует уровень лимитирующего фактора и степень сниже­

ния Урожая. Теоретической основой исследований факторов, ли­ Митирующих почвенное плодородие, являются законы лимити­ РУющего фактора и совокупного действия и оптимального соче-

197

22.1.0mимальные параметры состава, свойств и режимов nочв

тания факторов жизни растений.

Следует различать общепланетарные лимитирующие факто­

ры, характерные для почв всех природных зон, внутризональные

(региональные), характерные для определенных зон и регионов.

иместные, характерные для небольших территорий.

Кобщепланетарным можно отнести: недостаточную обеспе­

ченность элементами питания, повышенную плотность, неудов­ летварительную структуру, поиижеиное содержание легкоразла­

гаемого органического вещества.

К внутризональным (региональным) - повышенную кис­

лотность, повышенную щелочность, недостаток и избыток влаrн.

эродированность и дефлированность почв, каменистость, засо­

ленность, солонцеватость и др.

198

К местным факторам, лимитирующим почвенное плодара­

можно отнести локальное загрязнение почв радионуклидами

~lf:~желыми металлами, нефтепродуктами, нарушение почвенно­

nокрова горными выработками и др.

ro для ряда свойств почв и режимов определены критические

овни показателей, при которых резко ухудшаются другие агро­

урмически важные свойства и режимы почв и резко снижается

ноожай растений или его качество (табл. 22.2).

УР в почвах с низким естественным плодородием выделяют

своенные, окультуренные и культурные разности. Освоенные

о u

nочвы формируются в условиях низкои агротехники, при нере-

гулярном внесении невысоких доз органических и минеральных

22.2. Критические уровни показателей состава, свойств

199