Агрохимические свойства почвы

     В результате длительного естественного отбора в природных биогеоценозах устанавливается динамическое равновесие, при котором свойства почвы экологически соответствуют биологическим свойствам ее растительного покрова, даже если почва имеет очень кислую или щелочную реакцию, заболочена, засолена, опустынена, имеет мерзлотный режим. И такие почвы, обладающие, казалось бы, весьма неблагоприятными свойствами, используются растительностью, но специфической, билогические свойства которой соответствуют свойствам почвы; например, болотной растительностью на болотных почвах, лесной — на кислых подзолистых почвах, солеустойчивой и солянками на солонцах и солончаках и т. д. Из этого следует, что все почвы, каковы бы ни были их свойства, обладают разным уровнем естественного плодородия, но плодородия не вообще, а относительного — по отношению к определенным видам растений и растительным ассоциациям. Одна и та же почва может быть плодородной для одних растений и мало плодородной или совсем бесплодной для других. Болотные почвы, например, высокоплодородны по отношению к болотным растениям, но на них не могут расти степные или другие виды растений; кислые, малогумусные подзолы плодородны в отношении лесной растительности, которая сама по себе без особых мелиорации не произрастает даже на богатых гумусом черноземах, высокоплодородных в отношении лугово-степной растительности и т. д. При этом необходимо иметь в виду, что разные почвы обладают разным уровнем потенциального и эффективного плодородия в отношении различных видов растений и развитых растительных ассоциаций. 

4.ОСНОВНЫЕ  ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ 

     Накоплено достаточно фактических данных, чтобы понятие плодородия расчленить на его составляющие, дать их оптимальные количественные показатели и сочетания для конкретных типов почв и климатических условий. Определены практические мероприятия по повышению плодородия и нормативы затрат мелиорантов, йотребных для изменения качества почв.                              Почва — непревзойденный субстрат для произрастании растений. Она содержит значительную долю органического вещества в виде гумуса и свежих растительных остатков, что создает условия постоянного взаимодействия ее с микроорганизмами. Наряду с этим почва обладает поглощающими свойствами. Это сложное явление обусловлено огромной площадью поверхности минеральных и органических коллоидных частиц: площадь коллоидов в 1 см³ составляет почти 1 га. Коллоиды удерживают пленочную влагу и поглощенные питательные вещества.

     Поглотительную способность почв К. К. Гедроиц назвал почвенным поглощающим комплексом, установил, что он зависит от количества поглощенного кальция и магния. Отсюда понятие о сумме поглощенных оснований. Если она достаточно высока, то комплекс считается насыщенным (что характерно для черноземов). В подзолистой почве при небольшом содержании органических коллоидов в поглощающем комплексе много ионов водорода. Комплекс считается ненасыщенным, а почва имеет кислую реакцию среды.

  Органические  коллоиды обладают клеющеи способностью.. Это свойство их весьма ценно для создания водопрочной комковатой структуры почвы. Считается, что в структурной почве существует благоприятное соотношение воды и воздуха, она отличается рыхлостью, водопроницаемостью, хорошо удерживает влагу, и потому растения не страдают от переувлажнения.

  По  показателям водно-физических свойств  положительную роль играет также микроструктура. Как показали исследования А. Н. Лебедянцева и В.А.Францесона, распаковка агрегатов, происходящая при попеременном высыхании и увлажнении почвы, высвобождает доступные элементы пищи, особенно фосфора, и повышает эффективное плодородие.

  Для развития корневой системы растении и ее продуктивной деятельности важное значение имеет плотность сложения почвы, выражаемая объемной массой, скважностью и аэрацией. Объемная масса необрабатываемых почв характеризуется равновесной плотностью, которую можно считать константой для каждого типа почв. Показатель равновесной плотности зависит от механического состава почв и наличия органического вещества.

     Плотность, а также рыхлость,  скважность и аэоация в пахотных землях регулируются  обработками По С. В. Астапову и С. И. Долгову, почва с объемной массой 0,90-0,95 г/см³ считается рыхлой, 0,95-1,15 — нормальной   плотности,    1,15—1,25 — уплотненной  более 1 25 — сильноуплотненной. На  гумусированных почвах степных районов   оптимальная   плотность (1,1 – 1,2 г/см³) близка к равновесной (1,24—1,26 г/см³⁾), и глубокое рыхление таких почв зачастую ухудшает водоснабжение. В опытах на увлажненных полях (при паровании)   положительные  результаты  дает  уплотнение почвы тяжелыми катками (А. И. Шевлягин, С.С.Сдобников и др.).

   Плотность почвы в значительной мере определяет и связанные с ней показатели скважности  (порозности) и аэрации. Порозностью называется суммарный объем некапиллярных и капиллярных  пор,  выраженный  в  процентах от общего объема почвы. От показателей порозности и соотношения   некапиллярных   и   капиллярных пор зависят водно-воздушный режим  почвы,   проникновение корней и их контакты с почвой. Так же как и по плотности   оптимальные показатели   порозности  снижаются при переходе от  увлажненных   районов   (для   пахотного слоя 50-55%) к более засушливым (45-50%). за счет сокращения доли некапиллярных пор.

   Качество  и продуктивность почв во многом зависят от их водных свойств и устойчивости водного режима. К числу водных свойств относят  водоудерживающую водопропускную и водоподъемную способностиь почвы  Хороша та почва, которая наряду с высокой водопроницаемостью, дающей возможность поглощения всех выпадающих осадков, отличается и высокой влагоемкостью. Эти показатели, а также и водоподъемная способность зависят от   механического  и структурного состава гумусированности и плотности сложения почвы. На большую часть этих показателей можно влиять агротехническими средствами, поддерживая  на высоком уровне содержание гумуса, структурное состояние и оптимальную для данных условий плотность почвы: в переувлажненных районах предпочтительней содержатьпочву в рыхлом состоянии, в  засушливых умеренно уплотненной с выровненной поверхностью,   максимально сокращающей диффузные потери влаги.  
     Показателем обеспеченности почвы влагой на любой период являются запасы продуктивной влаги в миллиметрах.

   Из  агрохимических свойств почвы наиболее существенными считаются: запасы гумуса, реакция почвенной среды, запасы доступного азота, фосфора и обменного калия. По данным Международной сельскохозяйственной организации при ООН (ФАО), в нормальных условиях 80% урожайности дает уровень плодородия почв и только 20% зависят от других факторов. 

   5. ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВЫ. РОЛЬ ГУМУСА 

   Наличие органического вещества – основной признак, отличающий почву от грунтов. С ним связаны живая природа почвы, обменные биохимические процессы, придающие ей свойства саморегулирующей системы.

   Органическое  вещество почв – это совокупность живой биомассы и органических остатков растений, животных, микроорганизмов, продуктов их метабализма и специфических  новообразованных органических веществ  почвы – гумуса. В органическом веществе почв всегда присутствуют какое-то количество остатков отмерших организмов, находящихся на разных стадиях разложения, живые клетки микроорганизмов, почвенная фауна.

   Органическое  вещество — энергетическая база почвы. Одновременно с этим органические коллоиды составляют основу поглотительного комплекса, а свежеобразованный перегной, кроме того, обладает клеющей способностью, играющей важную роль в восстановлении водопрочной структуры. Стоит еще добавить, что гумусовые вещества повышают буферность почвы, сорбируя часть находящихся в почвенном растворе солей, предупреждают отрицательное воздействие некоторых из них при избыточной концентрации.

  Взаимодействие  органической части почвы с ее микрофлорой позволяет пополнять запасы доступных для растений форм питательных веществ, балансировать всевозможные отступления внесением минерального питания по срокам и количеству.

   По данным Почвенного института имени В.В.Докучаева: если при содержании гумуса 3—4% урожайность принять за 100%, то при 2—3% она снижается до 80—90%, при 1,5—2% — до 75—80%, при 1,5% — до 55—60%.

  При повышении уровня гумусированности при прочных равных условиях усиливаются обменные процессы в почве и требуются дополнительные вложения на пополнение запасов органического вещества: увеличение доз внесения навоза, посев многолетних трав и промежуточных культур, сидерация, щадящий режим обработки почвы.

  Для того чтобы сохранять и накапливать  гумус, надо хорошо представлять цели, знать процессы, происходящие в почве, научиться управлять ими.

   Органическое вещество почвы находится в постоянном движении на «конвейере жизни»: свежие растительные остатки и корневые выделения — евежеосажденный перегной — гумус — минеральные продукты его разложения и скелетная часть гумуса. В саморегулирующейся природе, где нет отчуждения  растительной продукции, происходит постоянное накопление гумуса. По мере увеличения его содержания возрастают потери в обменных процессах. На определенном уровне, соответствующем конкретным условиям зоны,  в  зависимости от почвы, количества тепла и осадков устанавливается равновесие с известной константой гумуса. Она  и  фигурирует в характеристике типа почвы. Например, дерновоподзолистые суглинистые и глинистые почвы увлажненной лесной зоны содержат 1,8—2% гумуса, в тех же условиях песчаные почвы — 0,8—1,5, обыкновенные черноземы лесостепной зоны — 6—8%.

  При переводе целины в пашню процент  гумуса снижается частично за счет примешивания менее гумусированного нижнего слоя (особенно на маломощных почвах)., а главным образом за счет усиления процессов разложения в рыхлой пашне и ежегодного отчуждения выращенной продукции.

  При несоблюдении закона возврата освобождающиеся при разложении гумуса   питательные   вещества   выносятся с урожаем. При  этом неизменно  уменьшаются два взаимосвязанных показателя: идет обеднение почвы и надает урожайность возделываемых культур.

  Повышение качественного состояния почвы, мероприятия по повышению плодородия — исходное условие интенсификации земледелия. При этом на первом месте практически для всех типов почв стоит забота о поддержании и накоплении оптимального уровня органического вещества. Осуществляя эти мероприятия и производя затраты, важно знать, какова связь между содержанием гумуса  и урожайностью, каковы агротехнически и экономически оправданные оптимальные уровни содержания  гумуса  в разных типах, почв, каковы условия для восстановления его и нормативы затрат навоза.

     Многочисленными исследованиями установлено, что азот из минеральных удобрений используется в 1,5 раза лучше, чем из навоза, фосфор и калий – примерно равноценно (Т. Н. Кулаковская). Однако установлено, что наличие минерального азота не заменяет азота, освобождающего при разложении гумуса, и не пополняет минерализованную часть органического вещества Исследования показали, что с увеличением выноса азота с урожаем доля почвенного азота остается примерно на одном уровне (порядка 60-75%). По этим причинам увеличение доз внесения минеральных туков не приводит к росту запасов гумуса.

  Д. Н. Прянишников указывал, что необходимо обратное вовлечение в круговорот питательных веществ, которые взяты растениями из почвы и удобрений. Высокие дозы минеральных удобрений, применяемые в интенсивном земледелии, отрицательно воздействуют на почву из-за повышенных концентраций растворов и ухудшения некоторых агрохимических и водно-физических свойств .(кислотность, емкость поглощения, структурное состояние), на которые благоприятно влияет органическое вещество. Об этом в свое время говорил В.Р.Вильямс Поэтому необходимо сочетание органических и минеральных удобрений.

  По  современным представлениям, сохранение или прирост гумуса - главное требование повышения плодородия почв. В практической деятельности земледелец должен балансировать два взаимопротивоположных процесса _ стимулировать биологическую активность почвы, приводящую к разложению гумуса и образованию доступных форм питательных веществ, и обеспечивать накопление гумуса как носителя плодородия.

    К настоящему времени почти повсеместно отмечается отрицательный баланс гумуса. В 40-60-летних опытах использование в пашне бедных гумусом дерново-подзолистых почв и сероземов привело к  уменьшению его содержания на 28—40%. В слабовыщелоченном черноземе за 40 лет содержание гумуса снизилось на 22% на каштановых почвах (за 18 лет) — на 13%. Глубокая вспашка и орошение усиливали потери гумуса.

    Пополнение гумуса идет прежде всего за счет корневых и пожнивных остатков. Количество их после зерновых предшественников составляет 30-45 ц/га, после многолетних  трав — 60-80   ц/га. Коэффициент гумификации зависит от почвенно-климатических условий, содержания гумуса, агротехники и доз минеральных удобрений. В лучшем случае можно рассчитывать на накопление гумуса в количестве ¹/₃ – ¼ от исходной сухой массы органического вещества.

  В многократных исследованиях потверждено  благоприятное воздействие на плодородие почвы посевов многолетних трав.