Глава 8 ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ

Под плодородием почв следует понимать их способность удовлетворять потребности растений в элементах питания, воде, тепле, воздухе и благоприятной физико-химической среде. В этом определении заложен большой смысл, так как плодородие зависит от процесса почвообразования, связано с превращением и аккумуляцией веществ, составом, свойствами и режимами почв, которые определяются факторами почвообразования.

В определении плодородия почв перечислены факторы жизни растений — тепло, вода, элементы питания, воздух и благоприятная физико-химическая среда, включающая солевой режим, осмотическое давление, реакцию почвенного раствора, водный, воздушный, биохимический, окислительно-восстановительный режимы, отсутствие токсических веществ и др.

Для формирования высокого уровня плодородия все параметры состава, свойств и режимов почв должны быть оптимальными для роста и развития растений. Уровень плодородия почв зависит от показателей почвенных режимов: водно-воздушного, температурного, питательного, физико-химического, биохимического, солевого и окислительно-восстановительного. А эти показатели режимов определяются климатическими условиями, агрофизическими свойствами почв, их химическим и гранулометрическим составом, запасами элементов питания растений, Удержанием гумуса, интенсивностью микробиологических про-Нессов и другими факторами.

В предыдущих главах были отмечены оптимальные показатели состава, свойств и режимов почв. Более благоприятные свой^Ства и режимы в условиях средней полосы России формируются ^на легких среднесуглинистых почвах. При хорошей оструктурен-н°сти и гумусности лучшими будут тяжелосуглинистые и глини^Стые почвы, например черноземы.

Выделяют лучшие уровни содержания гумуса в горизонте Д; очень высокое — >10 %; высокое — 10—6 %, среднее — 6—4 %. Оптимальный уровень — 7 %.

Обеспеченность растений минеральными элементами зависит от их валового содержания в почве и количества доступных форм, от интенсивности биологической аккумуляции и интенсивности биологического круговорота веществ. Оптимальными параметрами обеспеченности растений доступными формами азота, фосфора и калия считаются: для нитратного азота в слое 0—20 см перед посевом >20 мг/кг (для почв Западной Сибири по Г. П. Гамзикову, 1982); для подвижных форм фосфора (Р₂0₅) — 15—20 мг/100 г почвы (в черноземах по Ф. В. Чирикову); для обменного калия (К₂0) — 18 мг/100 г почвы (по методу Ф. В. Чирикова).

Благоприятные условия для питания растений создаются при преобладании в составе обменных катионов ППК кальция Са²⁺ и других катионов, необходимых для растений. Например, в черноземе типичном в пахотном горизонте катионы Са²⁺ составляют 39 мг • экв, Mg²⁺ — 6 мг • экв на 100 г почвы. В составе обменных катионов отсутствуют Н⁺ и А1³⁺.

Реакция почвенного раствора оптимальна для большинства культурных растений, когда она составляет рН_в = 6,4—7,0.

Теплообеспеченность почв должна быть хорошей или весьма хорошей с суммой активных температур на глубине 0,2 м 3400-4400 °С.

Осмотическое давление почвенного раствора является оптимальным для большинства культурных растений в пределах 2,0 • 10⁵—3,0 • 10⁵ Па (2—3 атм.).

Оптимальным уровнем влагообеспеченности растений является содержание влаги в почве около 60 % ПВ, 70—80 % НВ. Тип водного режима должен быть периодически промывным или непромывным.

Благоприятный воздушный режим формируется при общей пористости для суглинистых и глинистых почв, равной 55—65 %, при этом капиллярная пористость должна составлять более половины общей. Плотность почв является оптимальной в пределах 1,0—1,2 г/см³. Благоприятными должны быть и физико-механические свойства почв: липкость, набухание, усадка, связность и пр.

Биохимический режим почв является оптимальным при поступлении органических веществ (главным образом высших растений), их разложении микроорганизмами, обусловливающими процессы минерализации и гумификации, мобилизацию элементов питания в доступные для растений формы.

Оптимальные условия для питания растений складываются при абсолютном преобладании окислительных процессов в почвах.

Большое влияние на плодородие оказывает фитосанитарное состояние почв, отсутствие вредителей, возбудителей болезней растений и токсических веществ.

Такой комплекс оптимальных параметров состава, свойств и режимов в почвах встречается в природных условиях очень редко. Очень часто в почвах складываются неблагоприятные условия в результате сложного взаимодействия и взаимовлияния факторов почвообразования. Встречаются почвы с обедненным химическим составом, низким содержание гумуса, невысокой емкостью обмена, низкой насыщенностью основаниями, кислой реакцией и малой буферностью. Например, подзолистые почвы таежных хвойных лесов с промывным водным режимом. Слабая степень разложения органических веществ, образование торфа, неблагоприятные физические свойства (низкая плотность, высокая влагоемкость, малая водопроницаемость и теплопроводность, кислая реакция) складываются в болотных почвах при застойном водном режиме. Неблагоприятный солевой режим, щелочная реакция, отрицательные водно-физические и физико-механические свойства характерны для засоленных почв.

8.1. Виды плодородия почв

Выделяют четыре вида плодородия почв:

1. Природное.

2. Искусственное.

3. Эффективное.

4. Потенциальное.

Природное или естественное плодородие обусловлено развитием природного почвообразовательного процесса без вмешательства человека. Такое плодородие свойственно целинным почвам и определяется продуктивностью природных ценозов.

Искусственное плодородие создается человеком путем внесе! ния удобрений, мелиорации, обработки почвы и других прие| мов. Без природного влияния искусственное плодородие создав ется человеком в теплицах, камерах искусственного климата; парниках.

Эффективное, или экономическое плодородие создается человеком на фоне природного плодородия в процессе сельскохозяйственного использования почв. Оно определяется урожаем выращиваемых культур и представляет совокупность природного и искусственного плодородия.

Потенциальное плодородие характеризуется показателями состава, свойств и режимов почв, которые могут обеспечивать растения элементами питания, водой, воздухом, теплом длительное время и поддерживать высокий уровень эффективного плодородия. Например, высоким потенциальным плодородием обладают черноземы. В основе потенциального находится природное плодородие, но в процессе длительного перспективного использования в земледелии оно осуществляется при вмешательстве человека. Например, на черноземных почвах при недостаточном обеспечении водой получают низкие урожаи. При организации орошения эти почвы способны длительное время обеспечивать высокие урожаи сельскохозяйственных культур. Болотные низинные торфяные почвы после осушительных мелиораций способны обеспечивать высокие урожаи длительное время, т. е. они обладают высоким потенциальным плодородием.

8.2. Воспроизводство почвенного плодородия

Плодородие формируется в процессе длительного почвообразования. Создающееся плодородие улучшает условия для жизнедеятельности микроорганизмов, роста и развития высших растений, увеличивается поступление органических веществ, усиливается процесс гумификации. В благоприятных условиях происходит постоянное воспроизводство почвенного плодородия, это объективный закон почвообразования. Только в неблагоприятных или экстремальных условиях сформированное природное плодородие может быть уничтожено частично или полностью, например, при развитии ветровой и водной эрозии, при подъеме уровня грунтовых вод или сильном засолении. Известно разрушение почв от четвертичного оледенения и ледниковых вод и северных областях Евразии и Северной Америки.

При сельскохозяйственном использовании почв, действии природных и антропогенных факторов происходит культурный почвообразовательный процесс, который развивается под направленным воздействием человека. Происходит замена природной растительности культурными видами, обрабатывается почва, вносятся удобрения, проводится осушение или орошение и т. д. При грамотном научно обоснованном земледелии происходит систематическое повышение почвенного плодородия. При низкой культуре земледелия, экстенсивном использовании почв происходит снижение эффективного плодородия за какой-то период времени, например, за ротацию севооборота.

Если плодородие почвы в процессе использования стало ниже первоначального, то это означает неполное воспроизводство почвенного плодородия. Если оно осталось на уровне исходного, то это означает простое его воспроизводство. Повышение почвенного плодородия означает расширенное воспроизводство плодородия. Нужно поддерживать бездефицитный баланс органического вещества в почвах.

В условиях интенсивного земледелия необходимо рационально использовать почвы, обеспечивать расширенное воспроизводство почвенного плодородия, повышать эффективное и потенциальное плодородие для получения высоких урожаев выращиваемых культур с хорошим качеством.

Для повышения плодородия необходимо улучшение показателей состава, свойств и режимов почв до оптимальных значений. В первую очередь нужно воздействовать на те свойства и режимы, которые находятся в минимуме и ограничивают эффективность остальных показателей. В засушливых зонах в минимуме находится обеспечение растений водой, поэтому здесь нужно в первую очередь проводить мероприятия по накоплению и рациональному использованию почвенной влаги. На почвах, бедных элементами питания, нужно вносить удобрения. При избыточном увлажнении почв в первую очередь необходимо регулировать водный и воздушный режимы.

После улучшения фактора, находящегося в минимуме, и доведения его до оптимальных показателей нужно воздействовать на все остальные факторы и улучшать их до оптимальных значений в конкретных условиях.

Основными приемами повышения эффективности плодорош дия почв являются применение органических и минеральные удобрений, орошение или осушение, известкование кислых ж гипсование засоленных почв, выбор оптимальных систем обра1| ботки, освоение севооборотов, создание полезащитных лесных! полос, выращивание многолетних бобовых трав, мероприятия по| борьбе с ветровой и водной эрозией, внедрение высокоурожай-j ных сортов и гибридов культурных растений.

Система этих приемов по улучшению плодородия почв зависит от типов почв и требований выращиваемых культур в конкретных условиях. Системы приемов повышения плодородия почв применительно к конкретным условиям подробно рассматриваются в курсах специальных дисциплин — агрохимии, земледелия, растениеводства, сельскохозяйственной мелиорации и др.