Какие свойства почв определяют их плодородие
Лекция 12. – Тема: «Плодородие почвы».
Цель лекции: Дать понятие о почвенном плодородии и его категориях, расяснить относительный характер плодородия почв. Показать от каких факторов зависит плодородие почв и какие факторы лимитируют плодородие. Оценка плодородия почв и их изменения в процессе земледельческого использования. Разъяснить социально-экономические аспекты плодородия почв.
Ключевые слова: плодородие, эффективность, воспроизводство, лимитирующие факторы, биологическая активность, гумус, поглотительная способность, структурность, урожайность.
Рассматриваемые вопросы: Понятие почвенного плодородия. Категории плодородия: естественное, искусственное, потенциальное, эффективное, относительное, экономическое. Воспроизводство плодородия. Относительный характер плодородия и почвенные свойства и режимы ее определяющие. Понятие оптимальные параметры почвенного плодородия. Факторы лимитирующие почвенное плодородие и их регулирование. Оценка плодородия почв, степени их окультуренности. Истощение почв. Закон «убывающего» плодородия почв. Антропогенная деградация почв. Социально-экономические аспекты плодородия почв.
Основным свойствам почв как природного тела является плодородие. От степени плодородия зависит жизнь на Земле растений, животных и человека. Плодородие обеспечивается совокупностью всех свойств почвы. Наличием достаточного количества воды, воздуха, элементов органического и минерального питания, хорошей водопрочной структуры и благоприятной реакции среды. В создании плодородия почвы большую роль играют солнечная энергия, материнские породы и деятельность микроорганизмов. В процессе сложных био-физико-химических процессов почва преобразует энергию солнца, минеральные и биологические элементы в доступные для живых организмов формы, обеспечивая их всем необходимым для нормальной жизнедеятельности. Таким образом, под плодородием следует понимать способность почвы обеспечивать рост и развитие растений всеми необходимыми условиями жизнедеятельности – водой, воздухом, теплом и элементами питания.
Различают следующие категории плодородия почвы: естественное (природное), искусственное, потенциальное, эффективное и относительное.
Естественное плодородие почв формируется в процессе эволюции под влиянием природных факторов почвообразования. Это плодородие, которым обладает почва в природном состоянии без вмешательства человека. Все почвы, какими бы ни были их свойства, обладают разным уровнем естественного плодородия. Болотные и лугово-болотные почвы, например, плодородны для влаголюбивой растительности и возделывания риса, и не пригодны для степной растительности и посева пшеницы, также как черноземы благоприятны для степных трав и под посева зерновых культур и др. Естественное плодородие почвы формируется под совокупным влиянием физических, химических и биологических свойств в их динамике. Важнейшими здесь являются гранулометрический состав, структура, водно-физические и тепловые свойства, содержание гумуса и питательных элементов, поглотительная способность и состав поглощенных основании, реакция среды и биологическая активность. Влияние гранулометрического состава сказывается прежде всего на водные, тепловые, воздушные свойства почвы и пищевой режим. Почвы легкого механического состава имеют высокую водо — и воздухопроницаемость, невлагоемкие, содержат мало гумуса и элементов минерального питания растении. Почвы глинистые и тяжелосуглинистые слабо воздухо — и водопроницаемые, влагоемкие, содержат много недоступных растениям питательных элементов. Для большинства растений и сельхозкультур наиболее благоприятными свойствами обладают почвы среднесуглинистого мех. состава.
Структура и водно-физические свойства создают условия для формирования урожая растений. В структурной почве, особенно комковатой, зернистой и комковато-зернистой, создаются опти-мальные для растений водные, тепловые и воздушные свойства, условия для накопления питательных элементов. Бесструктурная почва не может обеспечить потребность растений одновременно в воде, воздухе и пище.
Тепловые свойства, или способность почвы поглощать и отражать тепло, определяют биологические процессы и продуктивность растений.
Гумус является основным источником питания растений и микроорганизмов. С количеством и качеством почвенного гумуса связано образование водопрочной структуры и благоприятных для растений водно-физических свойств. С поглотительной способностью связано сохранение в профиле почвы доступных растениям питательных элементов, а также реакции среды. Почвы, поглощающий комплекс которых насыщен кальцием, являются наиболее плодородными. Биологическая активность определяется деятельностью почвенных животных, которые преобразуют органические остатки в источник питания. Таким образом, естественное плодородие почвы является показателем основных генетических свойств, которые динамичны в пространстве и во времени.
Искусственное плодородие почвы создается целенаправленной деятельностью человека, в процессе удобрения, обработки, орошения и др. мероприятий. Рациональное использование с учетом генетических свойств ведет к повышению и воспроизводству плодородия почвы. При неправильном использовании почвы разрушаются, подвергаются эрозии и дефляции, засолению, осолонцеванию и слитизации, теряют гумус и элементы питания. Культурный процесс почвообразования предполагает рациональное использование плодородия почвы и постоянное его воспроизводство. С урожаем растений из почвы выносятся различные питательные элементы (биологическая эрозия) и чем выше масса урожая, тем больше теряется из почвы азот, фосфор, калий и другие элементы. Истощение запасов питательных элементов приводит к снижению плодородия почвы. Поэтому для поддержания уровня плодородия необходимо вносить в почву органические и минеральные удобрения (табл. 18).
Количество питательных элементов, необходимые для получения урожая сельскохозяйственных культур (по Тургинину)
Культуры | Затрачивается питательных элементов для получения 1 т урожая, кг | Для получения дополнительной 1 т урожая необходимо кг питательных элементов | ||||
N | P2O5 | K2O | N | P2O5 | K2O | |
Зерновые | 30,0 | 11,5 | 20,0 | 46,0 | 28,9 | 33,4 |
Кукуруза на зерно | 25,0 | 9,0 | 20,0 | 38,4 | 22,5 | 33,4 |
Кукуруза на силос | 3,4 | 1,2 | 3,2 | 5,3 | 3,0 | 5,3 |
Сахарная свекла | 5,2 | 1,8 | 7,5 | 8,0 | 4,5 | 12,5 |
Картофель | 5,0 | 1,5 | 7,0 | 7,7 | 3,7 | 11,7 |
Хлопок | 50,0 | 15,0 | 50,0 | 77,0 | 37,0 | 0,50 |
Примечание: Коэффициент использование питательных элементов:
N-65, P2O5- за три года 40, K2O — 60%.
Почвы природных зон различаются по своим свойствам и уровню плодородия. Они нуждаются в применении различных мероприятий по окультуриванию. Кроме общих для всех почв системы агротехнических мероприятий по созданию мощного хорошо оструктуренного пахотного горизонта с необходимым запасом питательных элементов, для черноземов, например, очень важно сохранение запасов гумуса и накопление влаги, для солонцеватых почв – замена обменного натрия на кальций, засоленных почв – удаление токсичных солей. Рациональная мелиорация повышает плодородие почвы.
Потенциальное плодородие почвы обеспечивается валовыми запасами питательных элементов и условиями, созданными в процессе хозяйственной деятельности человека.
Эффективное плодородие – это суммарное выражение естественного и искусственного плодородия почвы. Оно достигается в процессе обработки, удобрения и мелиорации и реализуется высоким урожаем возделываемой культуры. Прогресс науки и техники создает условия для постоянного повышения эффективного плодородия почвы. Основные приемы повышения эффективного плодородия почвы связаны с совершенствованием технологии обработки, рациональным использованием органических и минеральных удобрений, травосеянием, созданием полезашатных лесных полос возделыванием наиболее урожайных культур, применением целесообразных мелиорантов.
Относительное плодородие почв – это плодородие по отношению к определенной или группе возделываемых культур. Кислые почвы, например, пригодны для леса, нейтральные, – для зерновых, щебнистые – для винограда и др.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что такое плодородие почвы?
2. Дайте понятие об основных видах плодородия.
3. Назовите группы свойств почв, определяющие формирование плодородия.
4. Покажите на примерах проявление плодородия как результата сложного взаимодействия и взаимовлияния состава, свойств и режимов почвы.
5. В чём особенности воспроизводства плодородия целинных и пахотных почв?
Объясните понятие «оптимальные параметры почвенного
Рекомендуемая литература:
1. Почвоведение. Под редакцией В. А.Ковды, Б. Г.Розанова. Часть 1. М.: «Высшая школа» 1988.
2. А. Основы учения о почвах. М.: Наука, 1973. Кн. 1 и 2.
3. М. Бесценное сокровище. Алма-Ата: Наука, 1979. 135 с.
4. В., И. Тайны почвенного плодородия. Киев: Урожай, 1986. 223 с
5. С., Е. Расширенное воспроизводство почвенного плодородия. М.: Знание, 1983. 63 с.
6. Д. Почва, биосфера и жизнь на Земле. М.: Наука, 1986. 186 с.
Понятие о почве и ее плодородии.
Почвой следует назвать «дневные» или наружные горизонты горных пород (все равно каких), естественно измененные совместным воздействием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых . все почвы на земной поверхности образуются путем чрезвычайно сложного взаимодействия местного климата, растительности и животных организмов, состава и строения материнских горных пород, рельефа местности и, наконец, возраста почвы. Почва играет большую роль в природе и жизни человеческого общества. С одной стороны, благодаря тому что растения усваивают воду и элементы питания из почвы, она является необходимым условием развития растений, с другой – сами растения служат пищей для животных и человека. Следовательно, почва как продукт жизни одновременно служит условием дальнейшего развития жизни на Земле. Почва – основное средство сельскохозяйственного производства и объект труда. Основным свойством почвы является ее плодородие.
Плодородие почвы – это способность удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла для нормальной деятельности и формирования урожая.
Каждой почве свойственны определенные показатели плодородия (биологические, агрофизические и агрохимические). К биологическим показателям относятся органическое вещество и микрофлора почвы, а также наличие семян и вегетативных органов сорняков, зараженность почвы вредителями и возбудителями болезней; к агрохимическим – поглотительная — поглотительная способность почвы, реакция почвенного раствора, наличие в почве питательных веществ; у агрофизическим – механический состав, структура и плотность почвы, строение и мощность пахотного слоя. Эти показатели почвы определяют состояние водного, воздушного, теплового и питательных режимов почвы.
В условиях интенсификации сельского хозяйства научной задачей земледелия должно быть установление моделей плодородия по комплексной системе его показателей, определяющих величину урожая.
В.Р. Вильямс различал элементы плодородия – это факторы жизни растений, связанные с почвой, — питательные вещества и вода. Условия плодородия – такое состояние почвы, при котором обеспечивается наилучший приток и использование растениями элементов плодородия и устраняется антогонизм между ними. Это физические свойства почвы, ее реакция (кислотность, щелочность), чистота от семян и вегетативных органов сорняков, возбудителей болезней и вредителей. В процессе окультуривания необходимо регулировать условия плодородия почвы, обеспечивающее максимальное содержание в ней элементов плодородия.
Условия плодородия зависят не только от природных свойств почвы, они создаются человеком в процессе функционирования земли в качестве средства сельскохозяйственного производства, т.е. в результате окультуривания почвы. Окультуривание почвы – это процесс изменения природных свойств в благоприятную сторону путем применения научно обоснованных приемов воздействия на нее (мелиорация, известкование и гипсование, внесение удобрений, рациональная обработка, освоение севооборотов, борьба с засоренностью и зараженностью болезнями и вредителями и др.) в комплексе мероприятий зональной системы земледелия. Для окультуривания почвы используются методы биологического, химического и физического воздействия на нее.
Сохранение и воспроизводство плодородия почв – главная задача земледелия. Воспроизводство плодородия почвы – это программированное повышение плодородия, осуществляемое в системах земледелия на основе оптимальных моделей плодородия. Простое воспроизводство плодородия почвы – восстановление плодородия до исходного уровня, расширенное воспроизводство -повышение плодородия по сравнению с исходным уровнем. С помощью комплекса мероприятий системы земледелия необходимо обеспечивать в почве бездефицитный и положительный баланс гумуса.
Установлены различные понятия плодородия почвы. Различают естественное плодородие почвы, которое создавалось под влиянием естественных факторов почвообразования, и эффективное плодородие, которое является результатом совокупного влияния природных факторов и производственной деятельности человека, зависит от хозяйственного воздействия его на почву, характеризуется уровнем урожая. В настоящее время производственная деятельность человека оказывает все большее влияние на плодородие почвы. Таким образом, плодородие почвы — это не статическое (неподвижное) свойство, а динамическое, и при правильном использовании почвы оно непрерывно возрастает.
С таким материалистическим пониманием плодородия почвы находится в полном противоречии «закон убывающего плодородия почвы», согласно которому каждая последующая затрата труда и средств производства на одном и том же участке земли дает все меньшую прибавку урожая.
Единственный довод в пользу закона представляет собой «бессодержательнейшую абстракцию, которая оставляет в стороне самое главное: уровень техники, состояние производительных сил». И далее: «закон убывающего плодородия почвы» вовсе не применим к тем случаям, когда техника прогрессирует, когда способы производства преобразуются; он имеет лишь весьма относительное и условное применение к тем случаям, когда техника остается неизменном».
Условия плодородия — это такое состояние почвы, при котором обеспечивается наилучший приток и использование растениями элементов плодородия и устраняется антагонизм между ними. К условиям плодородия относятся физические свойства почвы, ее реакция, чистота зачатков сорняков, возбудителей болезней и вредителей.
Условие плодородия зависят не столько от природных свойств почвы, сколько создаются в процессе функционирования земли в качестве средства сельскохозяйственного производства, то есть в результате окультуривания почвы.
Окультуривание есть процесс изменения важных природных свойств почвы в благоприятную сторону путем применения научно обоснованных приемов воздействия на почву (мелиорация, известкование и гипсование, внесение удобрений, обработка почвы, борьба с засоренностью и зараженностью и др.).
Для окультуривания почвы используются методы биологического, химического и физического воздействия.
Биологический метод заключается в регулировании процессов синтеза и разложения органического вещества в почве, правильном подборе возделываемых растений и их сортов, наилучшем соотношении между ними и правильном чередовании их в севообороте.
Особенное влияние на баланс органического вещества в почве оказывает посев многолетних бобовых трав и травосмесей бобовых и злаковых. Посевы бобовых трав служат также наиболее дешевым и доступным способом обогащения почвы азотом путем фиксации его из атмосферного воздуха клубеньковыми бактериями. Большое влияние оказывают также посевы бобовых растений на зеленое удобрение, использование различных приемов регулирования численности и состава микрофлоры. Разложение органического вещества в почве усиливается при более глубокой и свое
временной обработке почвы, введении в севообороты пропашных
культур и чистых паров.
Химический метод предусматривает применение минеральных удобрении, известкование и гипсование почвы для пополнения запасов доступных растениям питательных веществ и устранения неблагоприятных химических свойств почвы и почвенного раствора
(кислотность, щелочность).
Физический метод состоит в физико-механических воздействиях на почву. Сюда относятся приемы обработки почвы, физико-химические методы создания почвенной структуры, приемы регулирования водного, воздушного и теплового режимов почвы, включая гидротехнические мелиорации.
Каждый из этих трех методов воздействует в той или иной степени на все свойства почвы и процессы в ней, но наилучшие результаты можно получить лишь при умелом сочетании всех трех методов.
Уровень плодородия и степень окультуренности почвы определяют по ряду показателей, которые условно можно разделить
на те же три группы, что и методы окультуривания. Показатели плодородия и окультуренности почвы. К биологическим показателям относятся органическое вещество и микрофлора почвы. Органическое вещество почвы находится: а) в отмерших телах растений, животных и микроорганизмов, внесенных в. почву органических удобрениях, находящихся на разных степенях разложения; б) в продуктах жизнедеятельности, выделяемых в почву обитающими в ней живыми организмами; в) в почвенном перегное.
Масса отмерших остатков растений в пахотном слое на гектаре колеблется от нескольких центнеров до 10 т и более и зависит от вида возделываемых растений и приемов агротехники. Масса отмерших микроорганизмов в течение одного года может достигать, по данным Н. А. Красильникова, 6 т на гектар.
Гумус является основным источником питательных веществ для растений. Он содержит от 3,5 до 5% азота.
Химический состав почв в основном зависит от почво- образующих пород. Однако есть и существенные различия между содержанием отдельных химических элементов в почве и в материнской породе. Прежде всего почвы содержат углерод и азот, входящие в состав гумуса, которого нет в породе (исключение составляют почвы, сформировавшиеся на торфяниках и разных погребенных органических отложениях). Кроме того, растения извлекают корнями из глубоких горизонтов необходимые элементы питания, которые при отмирании растений аккумулируются в пахотном слое. Наряду с этим многие элементы постепенно вытесняются из верхних горизонтов вследствие промывания почвы осадками.
Важнейшей составной частью почвы, определяющей ее свойства и плодородие, является перегной, или гумус. Это темное аморфное коллоидное вещество сложного химического состава, образовавшееся в результате разложения мертвых остатков растений и животных и последующих процессов новообразования органических веществ.