Понятие, виды плодородия почвы

Понятие о почвенном плодородии

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 почв – это способность почвы удовлетворять потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла и благоприятной физико-химической средой для нормального роста и развития.

Следует различать факторы и условия плодородия. К факторам относятся элементы азотного и зольного питания растений, вода, воздух, частично тепло, необходимый для жизни растений. К условиям относят совокупность свойств, сложное взаимодействие которых определяет возможность обеспечения растений земными факторами (физические, химические, физико-химические свойства и др.).

Все эти свойства определяют уровень плодородия почвы. Оценка состава, свойств и режимов почв с точки зрения почвенного плодородия, его уровня с учетом требований сельскохозяйственных растений и технологий их возделывания составляет агрономическую характеристику почв.

Она строится на оценке следующих показателей:

1) физических свойств (гранулометричесий состав, плотность, пористость, тепловые, водные, воздушные свойства и режимы почв, физико-механические свойства);

2) химических свойств (гумусовое состояние, минералогический и валовой химический состав, подвижные макро- и микроэлементов, наличие токсичных веществ);

3) физико-химических свойств (ОВП, рН среды, Е, сумма и состав обменных оснований, степень насыщенности почв основаниями;

4) биологических свойств (количество микроорганизмов, нитрификационная и азотфиксирующая способность, интенсивность разложения целлюлозы, «дыхание» почвы, ферментативная активность, фитосанитарное состояние почв).

Различные растения (группы растений) предъявляют неодинаковые требования к почвенным условиям. Поэтому при оценке плодородия почвы по показателям ее свойств и режимов необходимо учитывать требования конкретных растений. Показатели свойств изменяются во времени и зависят от сезонных циклов почвообразования, приемов воздействия на почву и длительности сельскохозяйственного использования.

Виды плодородия

Различают следующие виды плодородия: естественное (природное), искусственное, эффективное (экономическое), потенциальное.

Естественное плодородие формируется в результате протекания природного почвообразовательного процесса, не осложненного вмешательством человека. Оно характерно для целинных почв и определяется биологической продуктивностью, то есть количеством растительной массы, создаваемый за год на единицу площади.

Искусственное плодородие создается в результате обработки, применения удобрений, мелиорации и других приемов по окультуриванию почв. Однако окультуренная почва наряду с искусственным всегда обладает и естественным плодородием, обусловленным природными свойствами почвы. Чем выше культура земледелия, тем больше изменились первоначальные качества почвы и тем сильнее выражено в ней искусственное плодородие. Эти два плодородия неразрывно связаны между собой.

Потенциальное плодородие характеризует потенциальные возможности почвы, обусловленные совокупностью ее свойств и режимов (как приобретенных в процессе почвообразования, так и созданных человеком), при благоприятных условиях длительное время обеспечивать растения всеми необходимыми факторами жизни. Так, высоким потенциальным плодородием обладают черноземные почвы, низким – подзолистые.

Эффективное (экономическое) плодородие совместно формируют естественное и искусственное плодородие. Оно измеряется урожайностью культур. Эффективное плодородие – это результат реализации потенциального плодородия. Урожайность зависит не столько от уровня потенциального плодородия, сколько от технологии возделывания, экологической группы растений, погодных условий и организационных факторов.

Питание растений.

Питание – это обмен веществ между растением и окружающей средой. Это переход веществ из среды (почва, воздух) в состав растительной ткани, в состав сложных органических соединений, синтезируемых растением, и выведение ряда веществ из него.

Растения обитают одновременно в двух средах: в почве и нижнем слое атмосферы. Через листья они поглощают углекислый газ из воздуха, а через корни – воду и минеральные соли из почвы.

Растения  из почвы усваивают из почвы азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, серу и др. Эти элементы потребляются в относительно больших количествах и их называют макроэлементами. При недостатке в почве любого из этих элементов урожай культур резко снижается.

Элементы, потребляемые в незначительных количествах, называют микроэлементами (бор, молибден, марганец, медь и др.).

Обеспеченность растений элементами питания зависит от растворимости их соединений в воде и слабых растворах кислот.

Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла и многих органических веществ растительных клеток. При недостатке его доступных соединений в почве растения плохо растут и развиваются, листья приобретают светло-зеленую окраску. Главным источником азота для питания растений служат соли азотной кислоты и соли аммония. В корни растений этот элемент поступает в форме аниона нитратов и катиона аммония.

В качестве азотных удобрений используют аммиачную селитру, сульфат аммония, хлористый аммоний, натриевую селитру, кальциевую селитру, мочевину и др. Органические удобрения (навоз, компосты, торф) создают хорошие условия для азотного питания растений.

Фосфор в растениях содержится в минеральных и органических веществах. Наиболее важную роль играет фосфор, входящий в состав нуклеиновых кислот (РНК и ДНК). Из почвы фосфор поступает в корни растений в виде фосфат-иона.

При недостатке в почве подвижных соединений фосфора листья растений приобретают красновато-фиолетовый оттенок.

Наиболее распространенные фосфорные удобрения – суперфосфат, преципитат, томасшлак, фосфоритная мука, термофосфат и др.

Калий усиливает синтез органических веществ в растениях, участвует в реакциях перехода простейших сахаров в более сложные углеводы. Недостаток калия наблюдается в легких почвах и проявляется в омертвлении крайних частей листьев, которые вначале буреют, а затем скручиваются. Калий поступает в растения в форме катиона калия.

Широко применяют калийные удобрения как хлористый калий, сульфат калия, калийные соли др. К калиелюбивым культурам относятся картофель, сахарная свекла, гречиха, подсолнечник, виноград, которые отзываются на калийные удобрения  на любых почвах.

Кальций особенно необходим для роста корней и образования хлоропластов. При недостатке его в почве на листьях появляются коричневые пятна, затем листья желтеют и отмирают. Кальций уменьшает кислотность и щелочность почв, поэтому его применяют для известкования кислых и гипсования щелочных почв.

Магний активизирует ферментативную активность в растении и влияет на окислительно-восстановительные процессы. Он входит в состав хлорофилла, при его недостатке между жилками листьев проявляются желто-белесые пятна.

Железо входит в состав ферментов и играет большую роль в окислительно-восстановительных процессах. При недостатке его растения страдают от хлороза (при этом растения опрыскивают 0,05 – 0,50 % раствором железного купороса).

Сера содержится в некоторых белках и растительных маслах. Ее недостаток вызывает пожелтение сначала верхних, а затем нижних листьев.

Марганец входит в состав многих ферментов, участвует в окислительно-восстановительных процессах. При его недостатке часто развивается хлороз яблони, вишни, черешни, малины, полевых культур – свекла, картофеля, овса.

Медь влияет на развитие листьев, задерживает их старение. От ее недостатка проявляются признаки хлороза, кончики листьев белеют, растения не образуют семян.

Цинк необходим для образования завязи, для роста и развития растений.

Молибден участвует в синтезе белков. Молибденовые удобрения увеличивают урожай люцерны, клевера, сахарной свеклы, томатов и других культур.

Кобальт усиливает деятельность клубеньков на корнях бобовых культур.

Для эффективного применения тех или иных удобрений необходимо использовать почвенные карты, картограммы содержания доступных растениями элементов питания, картограммы кислотности и другие материалы почвенно-агрохимических обследований.

Воспроизводство почвенного плодородия.

Плодородие почв тесно связано с процессами превращения, аккумуляции и передачи веществ и энергии, что является причиной количественных и качественных изменений факторов и условий плодородия.

Эти изменения могут протекать как в благоприятном направлении для развития плодородия и приводить к его повышению, так и в неблагоприятном, что приводит к снижению плодородия. Следовательно, за определенный период времени (вегетационный период, годичный или севооборотный цикл и т.д.) изменение плодородия может проявляться в виде неполного, простого и расширенного его воспроизводства.

Формирование плодородия почвы ниже первоначального уровня означает неполное воспроизводство почвенного плодородия, возвращение почвенного плодородия к исходному уровню – простое воспроизводство плодородия. Создание почвенного плодородия выше исходного уровня представляет собой расширенное воспроизводства плодородия.

Воспроизводство почвенного плодородия есть объективный закон почвообразования, присущий всем формам его проявления.

Под воздействием естественных и антропогенных факторов развивается культурный почвообразовательный процесс. Его развитие в условиях целенаправленной деятельности человека приводит к улучшению почв и повышению их плодородия. Нарушение этого принципа может привести к утрате почвенного плодородия (развитие эрозии, процессов засоления, потеря гумуса, разрушение структуры и т.д.).

В условиях интенсивного земледелия важнейшая задача рационального использования почвы – это обеспечение расширенного воспроизводства почвенного плодородия, т.е. одновременный рост как эффективного, так и потенциального плодородия.

Воспроизводство плодородия почвы в интенсивном земледелии осуществляется двумя путями: вещественным (применение удобрений, мелиорантов, пестицидов, ведение севооборотов) и технологическим (применение механической обработки, осушительные мелиорации и др.).

Направленное развитие культурного почвообразовательного процесса позволяет обеспечить определенные уровни (модели) почвенного плодородия, под которыми понимают совокупность агрономически значимых свойств и их режимов, отвечающих определенному уровню продуктивности растений.

Оптимальные параметры свойств почвы – это такое сочетание количественных показателей свойств почвы, при котором могут быть максимально использованы все жизненно важные для растений факторы, наиболее полно реализованы потенциальные возможности выращиваемых культур и обеспечен наивысший урожай при его хорошем качестве.