Пути регулирования факторов жизни сельскохозяйственных культур

Плодородие почвы, его воспроизведения и оптимизация условий жизни растений

По сравнению с другими средствами производства земля имеет ряд особенностей, которые определяют объективную необходимость интенсификации земледелия. Улучшение его культурного состояния - одно из важнейших условий повышения плодородия, является основной его особенностью. Элементы ее - это земные факторы жизни растений, то есть те необходимые вещества, которые растения усваивают из почвы. К ним относятся питательные вещества, вода и воздух.

Естественно, что в древние времена плодородие почвы, как солнце, огонь и воду, люди обожали. В те времена философы, например Аристотель, рассматривали неорганическую природу как условие существования растений и разделяли почвы плодородные и бесплодные. Бернард Палисси объяснял рост растений действием солей, содержащихся в земле: "Соль является основой жизни и роста всех посевов".

М. В. Ломоносов считал, что растения получают питание из воздуха. В первой половине XIX в. Тэера, обобщив взгляды предшественников, пришел к выводу, что растения питаются гумусом. Он считал, что плодородие полностью зависит от гумуса, так как, кроме воды, он является единственным веществом почвы, которая способна быть питанием для растений.

Позже Шпренгель высказал мнение о том, что для питания растений необходимы не только "перегнойные" кислоты, но и еще по крайней мере 12 неорганических элементов и среди них - фосфор, сера, калий, кремний и др.

В сороковые годы XIX в. немецкий ученый Ю. Либих выдвинул теорию минерального питания растений, согласно которой плодородие зависит от количества минеральных питательных веществ, содержащихся в почве в доступном для растений состоянии.

В. Р. Вильямс обратил внимание, что плодородие почвы зависит не только от количества минеральных питательных веществ, но и от запасов влаги. Под плодородием он понимал способность почвы обеспечить жизненные потребности растений в воде и питании. Он первым поставил вопрос не о воссоздании, а о повышении плодородия почвы, предложил травопольные севооборота и фитишував грунтовую структуру.

Чтобы получить гарантированные устойчивые урожаи, необходимо вкладывать труд и средства в землю, удобрения и правильно и своевременно применять технологические процессы. С развитием производственных сил старые технические средства меняются на более рациональные. Земля, наоборот, постоянно улучшается, когда ее правильно используют.

Поэтому во плодородием понимают способность почвы обеспечивать всеми необходимыми условиями роста и развития.

Условия плодородия обеспечивают наилучшее поступления и использования растениями элементов плодородия. К условиям плодородия почвы относятся его физические, физико-химические, биологические и другие свойства.

Вопрос о плодородии почв имеет давнюю историю. Люди на рассвете земледелия заметили, что урожай зависит от свойств почвы. Выдающийся деятель Древнего Рима Колумелла в довольно образной форме доказывал, что земля - "это дева, всегда юная и красивая, всегда свежая и молодая, всегда способна быть плодородной, если только сумеешь лелеять ее молодость, сохранять и поддерживать ее нежное игривое жизни".

Современное естествознание рассматривает плодородие почвы как функцию грунтотворних процесса, определяя ее как способность почвы к одновременному обеспечению растений условиями их нормального роста и развития (И. Назаренко, 2006).

Поскольку признаком плодородия почвы является величина урожая, которая обусловлена совокупностью свойств, способных обеспечить растения всем необходимым, А. Н. Гринченко изобразил их в виде шестиугольной призмы, в каждом из углов которой стоит один из факторов. Все они связаны между собой: гумус; гранулометрический состав; структура; водно-воздушный и температурный режимы; растительность и микробиологическая активность (рис. 6).

Только с учетом всей совокупности факторов можно повышать урожай. Воздействие на один из факторов плодородия на определенном этапе приводит к снижению прибавки урожая. Опыт, проведенный в Германии исследователем Вольные, учел влияние на растения трех факторов - света, воды и питания, одновременное увеличение которых обеспечивало стабильную прибавку урожая.

Рис. 6. Природные факторы плодородия (по А. Н. Гринченко)

На основании многочисленных научных данных академик В. Р. Вильямс сделал важный вывод: чтобы повысить плодородие почвы, необходимо одновременно воздействовать на все факторы жизни и роста растений. Это характеризует почву с естественно-научных позиций. В то же время при характеристике плодородия почвы необходимо учитывать и социально-экономические аспекты. Как только почва начинают использовать для выращивания культурных растений, способность его обеспечивать растения всем необходимым определяется не только природными свойствами, но и характеру воздействия на него человека. Последний определяется социально-экономическими условиями общества.

Проблему плодородия нельзя рассматривать с отрывом от обоснования теории земельной ренты, которая обязана своим происхождением обществу, а не почвы. Уровень плодородия тесно связан с вопросом о том, кому принадлежит земля. Плодородие рассматривается как способность почвы давать урожай.

Окультуривания - процесс изменения важных природных свойств почвы в благоприятном направлении путем применения научно обоснованных мер воздействия на почву (внесение удобрений, известкование и гипсование, мелиорация, обработка почвы, борьба с сорняками и улучшения фитосанитарного состояния).

Для окультуривания почв используют биологические, химические и физические методы.

Биологический метод обеспечивает регулирование синтеза и разложения органического вещества в почве как растительного, животного, так и микробиологического происхождения. Значение органического вещества - главного показателя плодородия почвы - очень большое. От ее количества и качественной характеристики зависят как агрохимические, так и агрофизические свойства, водно-воздушный, тепловой и питательный режимы, а также микробиологическая активность.

В почве органическое вещество находится в разных формах: в живых организмах, населяющих почву; в остатках растений, животных, микроорганизмов и вносимых в почву органических удобрениях; в продуктах жизнедеятельности живых организмов; в почвенном растворе.

Основным источником органического вещества являются растительные остатки сельскохозяйственных культур. На содержание органического вещества в почве особенно влияют многолетние бобовые травы. Они является самым дешевым и доступным способом обогащения почвы азотом путем фиксирования его из атмосферного воздуха клубеньковыми бактериями. Расписание органического вещества в почве усиливается благодаря применению современных методов его обработки, введению в севооборот пропашных культур и паров.

Органическое вещество поступает в почву не только после отмирания растений, но и в течение их жизни, в результате непрерывного процесса отмирания различных частей корни, особенно после цветения и в начале созревания.

Корни растений во время активного жизненного функционировании, контактируя с частицами почвы, способствуют равномерному размещению органического вещества и образованию структурных агрегатов.

Различные группы культур после уборки урожая оставляют в почве неодинаковое количество органического вещества, поэтому их разделяют на следующие группы:

1) многолетние бобовые и злаковые травы, оставляют в почве наибольшее количество органического вещества. К тому же бобовые травы способны фиксировать атмосферный азот воздуха и накапливать его в большом количестве в корневых и надземных органах;

2) однолетние зерновые и зернобобовые культуры обычной строчной сева. Они оставляют в почве значительно меньше органических веществ с незначительным количеством фиксированного азота воздуха. Однако между однолетними культурами в этом есть существенная разница. Так, однолетние бобовые люпин и середели мало уступают многолетним бобовым и заметно превышают другие однолетние культуры. Озимые культуры оставляют в почве больше органического вещества, чем яровые бобовые и зерновые. После их уборки в почве остается 1,5-3 т / га органического вещества, тогда как многолетние бобовые оставляют 12-15 т / га;

3) пропашные культуры оставляют после уборки наименьшее количество органического вещества.

При выращивании бобовых культур в почве одновременно происходит два противоположных процесса: синтез, накопление органического вещества и его разрушение. Интенсивность этих процессов и их соотношение определяют конечные результаты, по которым оценивают влияние культур на почву. Если результаты положительные, тогда культуру считают положительно действующей на плодородие почвы, а при отрицательных показателях - наоборот. Однако на разрушение органического вещества главным образом влияет технология выращивания культур.

Наряду с количеством растительных остатков, что оставляют в почве различные группы сельскохозяйственных культур после их сбора, важное значение имеет химический состав и скорость разложения остатков в почве. Содержание азота в корневых остатках многолетних бобовых трав составляет 2,2-2,7%, фосфора - 0,4-0,8, а в стерневой остатках - соответственно 1,8-2,7 и 0,2-0,7% . Злаковые травы в остатках содержат заметно меньше азота. Следует помнить, что химический состав корней меняется в течение вегетации. Так, в конце вегетации растений содержание азота и зольных элементов заметно уменьшается.

Корневые и стерневые остатки однолетних культур, за исключением бобовых, содержат меньше питательных веществ, чем многолетние растения. Растительные остатки разлагаются под влиянием деятельности микроорганизмов и фауны почвы. Микрофлора использует органическое вещество как источник питания и энергии. На этот процесс влияют прежде всего влажность, температура, рН почвы, содержание в нем кислорода и питательных веществ, а также химический состав растительных остатков.

Важное значение органического вещества, которое существенно изменяет свойства почвы, в значительной степени связано с возможностью ее взаимодействовать с минеральной частью почвы. Образующиеся при этом органо-минеральные соединения - обязательный комплекс любого грунта. Эти соединения способствуют высокой биологической активности, оптимальному состоянию всех свойств почвы, находящихся в связи с органическим веществом. Последняя, накапливая большое количество углерода, способствует большей устойчивости кругооборота в природе, определяет важную биогеохимическую функцию органического вещества в почве.

Химический метод предусматривает внесение в почву минеральных удобрений, извести и гипса для пополнения запасов доступных для растений питательных веществ и устранение неблагоприятных химических свойств почвы и почвенного раствора.

Физический метод заключается в физико-химическом воздействии на почву. Это применение соответствующих мер и систем обработки почвы, улучшения почвенной структуры, водного, воздушного и теплового режимов почвы. Эти меры могут положительно влиять на грунт только при условии их научно обоснованного сочетания.

Различают три вида плодородия почвы: естественную, искусственную и эффективную.

Естественное плодородие образуется и изменяется под воздействием природных процессов почвообразования без антропогенного воздействия на этот процесс. Эта потенциальное плодородие обусловлено гранулометрическим составом почвы, физико-химическими свойствами, количеством и качеством гумуса, реакцией раствора и другими показателями.

Искусственная плодородие создается в процессе использования земли как основного средства сельскохозяйственного производства, а эффективная - совокупностью естественной и искусственной плодородия. Последняя определяет количество и качество урожая и зависит от комплекса агротехнических и других мероприятий.

При больших материальных, энергетических и научно-технических возможностях общества особую актуальность приобретает программируемый воздействие на почву, создание теоретических и практических моделей плодородия.

Управление плодородием почвы в интенсивном земледелии все больше строится на нормативно-технологической основе.

Плодородная почва должен отвечать прежде всего таким требованиям: содержать достаточное количество доступных питательных веществ и воды и обеспечивать оптимальный воздушный и тепловой режимы почвы; быть достаточно защищенным от эрозии, иметь благоприятный фитосанитарное состояние.

Важнейшие особенности технологических моделей плодородия следующие: теоретическая, экспериментальная и экономическая обоснованность эффективности и воспроизведения расширенной плодородия почвы; дифференциация модели плодородия зависимости от уровня интенсификации земледелия в конкретных условиях хозяйства (тип почв, экономические показатели и специализация севооборотов) экологическая сбалансированность технологических моделей плодородия.

Плодородие почвы является таким свойством, которая способна к воспроизводству и в природных условиях, и при сельскохозяйственном использовании почвы.

Воспроизводство плодородия может быть расширенным, простым и неполным. Расширенное воспроизводство плодородия - это улучшение совокупности свойств почвы, которые влияют на его плодородие. Простое - это отсутствие заметных изменений совокупности свойств почвы, которые влияют на его плодородие. Неполное - это ухудшение свойств почвы, которые влияют на его плодородие. Это распространенное как в мире, так и в нашей стране явление имеет негативные последствия в естественном и социально-экономическом отношениях. Снижение плодородия почвы происходит в результате трех основных процессов: 1) антропогенной деградации (эрозия, вызванная человеком, вторичное засоление, вторичное заболачивание) 2) истощение почвы (уменьшение запасов гумуса, питательных веществ и т.п.); 3) утомление почвы (накопление в нем различных токсических веществ, является следствием несоблюдения научно обоснованного чередования культур, избытка химических средств и т.п.).

Для повышения эффективной и естественного плодородия надо внедрять научно обоснованные системы земледелия, может обеспечить окультуривания почв.

Окультуривания почв - систематическое использование мер по повышению их плодородия с учетом генетических свойств, требований сельскохозяйственных культур, то есть формирование почв с высоким уровнем эффективной и потенциального плодородия.

Обязательным при окультуривании почвы должно быть научно обоснован режим питания и осуществляться он должен с экологическим подходом.

Окультуривания почвы - это экологическая реорганизация всех компонентов биогеоценоза, что приводит к антропогенной замены грунтовых режимов под нужды растения.

Такое искусственное ограничение биоразнообразия в агроценозах делает подобные экосистемы неустойчивыми. Именно поэтому едафототы агроценозов потребует пристального внимания и бережного отношения.

Плодородие почвы обусловлено действием как природных так антропогенных факторов. В условиях низкой культуры земледелия плодородие почвы определяется в основном природными факторами, составом и свойствами самой почвы. С ростом культуры земледелия уровень почвенного плодородия становится все более зависимым от антропогенного фактора. Однако эти факторы плодородия связаны между собой, и только учет всей их совокупности дает возможность повышать урожай.

Согласно данным О.М.Лебедянцева, самой эффективной плодородием, что проявляется в оптимальных условиях увлажнения и температуры, обладают черноземы типичные и обычные. По мере продвижения на север (подзолистые почвы) и на юг (серозёмы) от них уровень плодородия снижается. Применение минеральных удобрений существенно увеличивает количество продукции, однако не изменяет закономерности, установленной в случае без удобрений. Различия в плодородии этих почв обусловлены прежде всего их генетическими особенностями.

Человек повышает естественное плодородие почв в процессе их сельскохозяйственного использования с помощью удобрений, обработки, внесения мелиорантов (извести, гипса и других соединений), орошения, осушения, сидерации, севооборота и т. Д. Улучшение водно-воздушного и питательного режимов, агрофизических, физико-химических, агрохимических свойств, биологической активности почвы существенно повышает ее плодородие.

На современном этапе развития общества перед землепользователями стоит задача не просто восстанавливать почвенное плодородие, а расширен ее воспроизводить в процессе окультуривания почвы.

Поскольку разные растения нуждаются неодинаковых условий и неодинаково используют естественное плодородие почвы, окультуривание должно способствовать изменению важнейших агрономических свойств почвы и установлению оптимального взаимного отношения между почвой и экологической группой выращиваемых на нем культур.

Для эффективного окультуривания почв и повышения их плодородия необходимо применить комплекс мер, которые должны быть соответствии с особенностями каждого почвы и каждого поля. Главное - устранить негативное воздействие факторов, лимитирующих плодородие почвы. Так, для подзолистого типа почвы основными направлениями являются известкование, внесение органических удобрений, травосеяния, сидерация; для черноземов - мероприятия по накоплению и сохранению почвенной влаги и защиты их от эрозионных процессов; для каштановых солонцеватых - гипсование и влагонакопления; для переувлажненных - осушение; для торфяных - повышение уплотнённости т.