Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Агропромышленность arrow Оценка и прогноз качества земель

ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ПРИГОДНОСТИ ЗЕМЕЛЬ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Почвенно-экологические условия выращивания сельскохозяйственных культур

Почвенно-экологические условия выращивания сельскохозяйственных культур определяются физическими, химическими и физико-химическими факторами плодородия почв. Почвенно-физические факторы плодородия - это факторы, характеризующие способность почв обеспечивать потребности растений в воде, воздухе, тепле и объеме корнеобитаемого слоя и в целом создавать условия для их эффективного роста, развития, производительности, а также успешно реализовать в урожае потенциальный запас питательных веществ из ресурсов почвы и внесенных удобрений.

Почвенно-физические факторы создают условия для существования устойчивого агроландшафта, при наличии которого может развиваться земледельческая культура, поскольку это условие становится реальностью только благодаря способности почвы усваивать без образования поверхностного стока и эрозии влагу атмосферных осадков.

Экологическая соответствие почвенно-физических факторов выращиваемым культурам в значительной степени определяется гранулометрическим составом. По Н.А. Качиньским (1958), высокие (10 при 10-балльной оценке) бонитеты по злаков имеет средне- и трудно суглинистый гранулометрический состав. Почвы с таким составом характеризуются, как правило, благоприятным водно-воздушным режимом, умеренно быстрое впитывание, хорошей влагоемкостью, пониженным физическим непродуктивным испарением.

В зависимости от почвенно-климатической зоны бонитеты могут меняться в ту или иную сторону. Так, для "холодных" подзолистых почв (грунтов на северных склонах) лучше легкий гранулометрический состав (пески, супеси), поскольку в этих условиях происходит быстрое оттаивание и прогревание, можно раньше начинать полевые работы, что очень важно для будущего урожая. На юге, в зоне сухого Степи, высшее агрономическое ценность имеют тяжелые глинистые почвы. Они, как правило, хорошо оструктурени, более вологоемниши. Растения в таких условиях относительно лучше противостоят засухе.

Если сопоставить потенциальные бонитеты (по гранулометрическому составу) с фактическими данными урожайности зерновых колосовых культур по зонам Украины за относительно большой промежуток времени, то окажется, что средний выход зерна в Полесье близок к аналогичному показателю в Лесостепи и Степи. Из этого следует, что на лучших черноземных почвах не реализуются в урожаях их потенциальные возможности. В то же время на относительно бедных дерново подзолистых почвах лучше скупаются вложенные ресурсы (мелиорация и удобрения).

Реакция растений на гранулометрический состав разная, несмотря на значительные их возможности к адаптации. Для каждой группы культур установлено оптимум (табл. 7.1).

Таблица 7.1

Требовательность сельскохозяйственных культур в гранулометрического состава почв [1]

Растения, требующие почв

песчаных и супесчаных

средне- и легкосуглинковых

структурных тяжелосуглинистых и глинистых

малоструктур- них тяжело- суглинистых

озимая рожь

сорго

озимая пшеница

рис

картофель

овес

яровая пшеница

Кукуруза

эспарцет

просо

Кукуруза

люцерна

люцерна желтая

озимая рожь

озимая рожь

донник

Люпин

Г речка

Соя

Ячмень

Подсолнечник

Подсолнечник

лен

горох

сахарная свекла

картофель

Вика

Клевер

Данные гранулометрического состава пока недостаточно используются для дифференциации структуры посевных площадей и типов севооборотов в пределах почвенно-климатической зоны. Наверное, вследствие недостаточного количества данных о реакции отдельных культур при их выращивании на почвах различного гранулометрического состава преобладают универсальные схемы.

Несмотря на решающее значение гранулометрического состава при определении экологического соответствия почвы и полевой культуры, такая взаимосвязь лишь опосредованное, ведь в реальной почве отдельные гранулометрические фракции отсутствуют и вообще роздильночасткових бесструктурных почв нет. Корневые системы растений взаимодействуют с микро- и макроструктурами почв, их порового пространства, то есть с теми компонентами почв, которые принято называть структурой и строением.

Структура почвы в пахотном (посевном) слое - один из важнейших факторов, влияющих на свойства, режимы почв, рост, развитие и урожайность сельскохозяйственных культур. Структурность почвы - это его способность распадаться на агрегаты в естественном состоянии при механическом воздействии. Так, в известных опытах Е. Вольные (1897, 1898) урожайность яровой пшеницы, рапса, гороха ..., выращенных на распыленном и структурном почве при одинаковых условиях увлажнения и обеспеченности элементами питания, отличались в 1,4-3,6 раза.

В агрономическом отношении оптимальной является грудочкувато- зернистая структура размером от 0,25 до 10 мм. По мнению Н.А. Качиньского (1963), самый ценный из агрономического точки зрения размер структурных компонентов в пределах 0,5-10 мм (при условии, что такая структура является достаточно водостойкой, механически прочной и пористой). Этот размер можно принять (в первом приближении) как оптимальный. Однако даже на лучших черноземах при высокой культуре их использования и благоприятных условиях крошение образуется, конечно, не более 75% агрегатов такого размера. Остальное приходится на глыбы и пыль.

С.И. Долгов (1968) оптимальной, считал многокомпонентную смесь, в которой агрегатов агрономически ценного размера было 50-60%, глыб - не более 25-35%, а пыли - не более 10-20% (перед посевом культур на каштановых почве суглинистого гранулометрического состава ).

Учитывая, что в литературе подобных данных очень мало и о современных интенсивных сортов зерновых культур вообще нет, ННЦ "Институт почвоведения и агрохимии им. А.Н. Соколовского" были проведены соответствующие исследования в два этапа: в вегетационных сосудах, а затем - в полевых условиях.

Результаты опытов свидетельствуют, что в исследуемом грунте (чернозем типичный важкосуглинковий) при таком соотношении структурных компонентов: комочки от 20 до 5 мм - 20-25%, от 5 до 0,25 мм - 60-65% и менее 0,25 мм - не более 16% обеспечивается получение более высокого урожая и эффективное использование воды и элементов питания.

При изучении влияния соотношения структурных компонентов на урожайность в зависимости от размера высеянных семян зерновых культур было установлено, что оптимальные условия для их прорастания и роста создаются в посевном слое, когда последний состоит из комочков, что примерно соответствуют размеру семян (для пшеницы, ячменя, овса , кукурузы и проса).

Следовательно, изменяя интенсивность обработки почвы и создавая разную степень его разработки - структурный состав, принципиально можно управлять развитием растения и поступлением в нее элементов питания с учетом обеспеченности почвы влагой.

Полученные данные были проверены в полевых условиях. В отличие от вегетационных опытов, в поле применяли простые схемы. Кроме того, в этих опытах изучали эффективность оптимальных соотношений (найденных в вегетационных опытах) в различных частях посевного слоя - потомству и в семенном слое почвы, непосредственно прилегающей к семенам.

В серии микропольових опытов при создании различного структурного сочетания наднасинневого слоя почвы (диапазон изменений размеров структурных комочков от 0,25 до 20 мм) и в семенном слое (диапазон изменений размеров структурных комочков в тех же самых границах) было установлено, что лучшие условия для прорастания семян и развития зерновых культур (озимая пшеница, ячмень и просо) создавались при наличии больших комочков размером 5-20 мм на поверхности и малых - размером менее 5 мм в семенном слое. Урожай зеленой массы и зерна культур в этом варианте превышал этот показатель в других вариантах на 5-50 % (в среднем на 15%).

Данные полевых опытов внесли некоторые коррективы в результаты вегетационных опытов. Прежде всего, было установлено, что посевной слой целесообразно дифференцировать по структурным составом на два подслои. Верхний - на глубине примерно до 4 см - должен состоять из значительно больших компонентов - от 5 до 20 мм. Такие комочки, по данным вегетационных опытов, создают в целом благоприятные условия для роста зерновых культур, немногим доступаючись комочек размером от 5 до 0,25 мм. В полевых условиях эти комочки оказались более устойчивыми к разрушительному воздействию атмосферных осадков. Исходя из этого, комочек размером от 5 до 20 мм целесообразно предоставить роль своеобразного буфера для агрономически более ценных комочков размером от 5 до 0,25 мм. Нижний подслой ориентировочно на глубине 4-8 см должен состоять из комочков размером от 5 до 0,25 мм, что обеспечивает лучшие условия для развития дрибнонасинних культур (просо), и с комочков 10-0,25 мм - для зерновых культур с большими семенами (ячмень, пшеница).

Таким образом, на основании проведенных исследований, нужно при проведении предпосевной обработки почвы под зерновые культуры тщательно разработать грунт в семенном слое, в основу которого заворачивается семена, до размера структурных частиц от 5 до 0,25 мм. Наднасинневий слой при этом может быть разработан менее тщательно - в нем должны преобладать комочки размером от 5 до 20 мм. Предполагается, что предлагаемая двухслойная конструкция посевного слоя под зерновые культуры будет способствовать повышению урожая и противостоять различным видам эрозии.

В отличие от гранулометрического состава, управлять которым практически невозможно, и структурно-агрегатного состава, возможности управления которым ограничены или точнее достичь нужного структурного состава очень трудно и это требует систематического применения окультуривая мероприятий, плотность сложения (или объемная масса) как интегральный почвенно физический фактор имеет свои преимущества. Главная из .них и, что создать необходимые параметры плотности можно в результате относительно несложных механических операций.

Таблица 7.2

Оптимальная объемная масса пахотного слоя различных почв для некоторых полевых культур

почвы

Гранулометричннй состав почв

Культура

Оптимальная объемная масса, г / см 3

средняя

интервал

Дерново-подзолистые почвы Полесья

Тяжело- и средне- суглинистые

зерновые колосовые

1,22

1,10-1,40

Кукуруза

1,15

1,10-1,20

картофель

1,11

1,00-1,20

Легкосуглинистые и супесчаные

зерновые колосовые

1,27

1,25-1,35

Кукуруза

1,22

1,10-1,45

Черноземы и серые лесные почвы Лесостепи

Тяжело- и средне- ньосуглинкови

зерновые колосовые

1,21

1,05-1,30

сахарная свекла

1,14

1,00-1,26

легкосуглинистые

зерновые колосовые

1,23

1,10-1,40

Черноземы и каштановые почвы Степи

Трудно суглинистые и легкоглинисти

зерновые культуры

1,19

1,05-1,30

Кукуруза

1,19

1,05-1,30

Исследования А. Бондарева, В. В. Медведева (1980), В.В. Медведева (1988), И.Б. Ревут и других (1971) показали, что оптимальная плотность отличается в зависимости, главным образом, от типа почвы, гранулометрического состава и биологических групп сельскохозяйственных культур. В подавляющем большинстве показатели оптимальной плотности почвы для всех исследованных культур варьируют в широких пределах (табл. 7.2).

С.А. Наумов (1969), С.С. Рубин и другие (1973) установили, что требовательность картофеля и зерновых культур до плотности почвы изменялась в зависимости от уровня влагообеспеченности: при хорошем снабжении растений водой негативное воздействие высокой плотности значительно уменьшилась. Так же требовательность растений к плотности может корректироваться различными уровнями обеспеченности элементами питания. В экспериментах Ш. Шипоша (1970) кукуруза без применения удобрений дала максимальный урожай при общей пористости 48%, а при внесении высоких доз минеральных удобрений - при 56%. Это означает, что оптимальную плотность почвы можно признать динамичной.

Отклонение плотности почвы от оптимума в сторону повышения или понижения ухудшает условия жизни растений и снижает их урожайность. Вследствие снижения плотности уменьшается содержание влаги и элементов питания в единице объема, ухудшается всхожесть семян; при повышении плотности ограничивается рост корней, резко уменьшается доступность влаги и обеспеченность воздухом.

Зависимость урожая различных культур от плотности сложения имеет вид параболы. Кривые различаются между собой лишь наклоном: на почвах легкого гранулометрического состава в посевах пропашных культур они несколько круче, чем на почвах более тяжелого гранулометрического состава в посевах культур сплошного сева.

Фактическая плотность сложения поверхностного слоя, несмотря на широкий диапазон оптимальной плотности (в среднем 1,0-1,3 г / см3), отклоняется от оптимальных значений: во влажный год перед посевом и в течение вегетации она ниже примерно на 0,05 г / см3 , а в засушливый - выше на 0,08 г / см3. С учетом этого нужно проводить прикатывание или рыхление.

Влага - важнейший почвенно-физический экологический фактор. Полевые культуры неодинаково поглощают влагу, поэтому их в соответствии с этим разделяют на ксерофиты, мезофиты и гигрофиты. В процессе жизнедеятельности растений существуют периоды, когда влага нужна в больших количествах и, наоборот, когда ее нужно меньше. В целом считается, что для нормального роста, развития и производительности большинства сельскохозяйственных культур влажность почвы должна находиться в интервале 0,7-1,0 НВ. Установлено, что только на сравнительно небольшой территории западной Лесостепи влажность почв близка к указанному оптимального интервала. Для остальной части характерна нехватка влаги (порой весьма острая).

Температура почвы также играет важную роль. В зависимости от требовательности полевых культур к этому фактору определяют ареалы их выращивания, выбираются сроки сева, уточняют отдельные элементы технологии. Например, для того чтобы такую теплолюбивая культура, как картофель, высадить в ранние сроки, формируют клубни, кукурузу сеют под пленку, перегрева поверхности почвы уменьшают мульчированием.

Следует отметить, что температурный фактор исследован в пределах Украины недостаточно. В самом общем виде известны только обеспеченность сельскохозяйственных культур теплом и их требовательность к этому фактору. Зпивставлення этих данных показывает, что даже такие культуры как озимая пшеница, сахарная свекла, кукуруза и картофель, имеют очень узкие ареалы выращивания, где теплозабезпеченисть находится в оптимуме.

В сельскохозяйственном производстве очень редко применяют приемы, регулирующих указанный фактор. Это касается даже таких доступных приемов управления снеготаянием весной для ослабления водной эрозии, частичного затенения почвы кулисами для уменьшения его перегрева и физического испарения влаги в Южной Степи. Не всегда с этой целью оставляют на поле стерню.

Еще меньше изучены содержание и состав воздуха в почвах Украины. Считается, что для большинства лесостепных и степных почв указанные факторы не являются лимитирующим. Только на Полесье и локально в Западной Лесостепи периодически может наблюдаться нехватка воздуха.

Конечно, это грубое приближение и для его уточнения нужны систематические исследования. Известно немало примеров, когда даже на черноземах под влиянием переуплотнения сельскохозяйственной техникой в посевном и нижней части пахотного слоев возникает нехватка воздуха, в результате чего ухудшаются условия водно-минерального питания и роста корней.

Таким образом, рассмотрены почвенно-физические факторы отличаются значительной вариабельностью. Экспериментальные данные свидетельствуют о неурегулированности почвенно-физических факторов, существенные отклонения последних от требований культур и объясняют значительные колебания урожайности сельскохозяйственных культур по годам. В этих условиях возникает необходимость уточнения зон выращивания культур, проведения детального микрорайонирования пахотных земель по их пригодности для выращивания тех или иных культур, повышение адапцийного потенциала полевых культур селекционными методами и, конечно, мелиорации экологических факторов.

Почвенно-химические факторы плодородия - определяют закономерности содержания и трансформации в почве различных элементов питания, а также особенности питания самого растения.

Разнообразие условий почвообразования в различных зонах нашей страны отражается на количестве гумуса и питательных веществ и их распределении по почвенному профилю. Почвы, богатые гумусом, имеют и более высокую плодородие, чем почвы, бедные гумусом. Подзолистые почвы содержат в 20-сантиметровом слое 53 т / га гумуса, черноземы типичные - 224 т / га. Больше гумуса в пахотном слое, где его количество колеблется от 2 до 5-6%. На глубине 120-140 см содержание гумуса снижается до 1-1,5%.

Хозяйственная деятельность человека влияет на содержание гумуса и азота в почвах. Увеличение аэрации при обработки приводит к потерям гумуса, а внесение органических удобрений и наличие растительных остатков в почве - до его накопления. С накоплением гумуса увеличивается содержание азота в почве.

Запасы азота в черноземах в 3-4 раза выше, чем в дерново-подзолистых почвах. Чтобы вырастить удовлетворительные урожаи сельскохозяйственных культур без применения азотных удобрений и навоза, должны минерализоваться 1-2 т / га органического вещества почвы в год. При таких темпах разложения половина гумуса будет потрачена в дерново-подзолистых почвах по 15-20 лет.

Главными формами азота, принимающих участие в питании растений, нитраты и аммоний. Менее важное значение в питании растений играют нитриты. Минеральные формы азота составляют около 2% общего содержания азота в почвах. За исключением небольших количеств аммония, находится в почвенном растворе, весь аммиачный азот находится в поглощенном состоянии. Различают обменный и Необменная, или фиксированный, аммоний. По данным В.Н. Кудеярова (1985), количество фиксированного аммония составляет 2-8% от общего содержания азота. С глубиной его количество увеличивается и может достигать 10-30%. В питании растений Необменная аммоний используется незначительно. Он практически недоступен для растений.

Аммоний и нитратный азот образуются в почве при минерализации органического вещества при участии микроорганизмов. Скорость процессов минерализации определяется интенсивностью работы различных бактерий, участвующих в преобразовании органического азота в аммонийный. Органический азот превращается в аммонийный многими неспецифическими организмами, а в дальнейшем в нитраты и нитриты - нитрифицирующих бактериями рода Nitrosamonas Nitrobacter. Нитрификацийний процесс только в аэробных условиях при нейтральном pH. Особенно часто ингибируется этот процесс в условиях кислой реакции почвенного раствора (pH 4 и меньше). Поэтому в переуплотненных кислых почвах процесс минерализации органического вещества останавливается на стадии образования аммония. Наряду с минерализацией в почве происходит обратный процесс - восстановление нитратов и нитритов до свободного азота и аммиака, а также включение нитратного, нитритного и аммиачного азота в органическое вещество. Процессы минерализации и биологического связывания азота идут одновременно, поэтому количество нитратов в почве представляет собой разницу между мобилизацией и иммобилизацией азота (К. Блэк, 1973). Сельскохозяйственные товаропроизводители должны уметь регулировать эти процессы, с помощью различных систем обработки и ухода за растениями создавать оптимальные условия азотного питания растений и устранять возможность загрязнения растениеводческой продукции.

Больше всего нитратов накапливается в почве в периоды, когда на полях отсутствуют растения (полупар, ранний зябь, чистый пар) в связи с тем, что в этом случае отсутствует биологическое поглощение нитратов, как это происходит в посевах, а для процессов аммонификации, нитрификации и денитрификации создаются оптимальные условия. Итак, одним из приемов снижения нитратов в почвах может быть непрерывное использование пашни, введение в севооборот промежуточных культур (летних, озимых, подсевных).

В грунтах Украины содержится 0,08-0,15% валового фосфора. В основном этот показатель обусловлен характером материнских пород, из которых наиболее богатые фосфором лёсс и лессовидные суглинки. Вторым фактором, влияющим на содержание фосфора, является гумус. В связи с этим наиболее Р2О5 во всех почвах сосредоточено в верхних гумусовых горизонтах, а богатые на него черноземные почвы с высоким содержанием гумуса, которые сформировались на лесах.

Дерново-подзолистые почвы Полесья имеют наименьший запас фосфора (2,42-2,32 т / га), так как они образовались в основном на моренных и водно-ледниковых песках, бедных глинистые частицы. К тому же содержание гумуса в них редко превышает 1,5%. Богатые фосфором фунты Лесостепи, особенно черноземы типичные и реградированные на лесах (5,04-6,05 т / га). Из-за низкой гумусованисть им уступают почвы Степи (3,70-3,90 т / га).

Чаще всего потребность сельскохозяйственных растений в фосфоре определяется не валовыми его запасами, а растворимостью и подвижностью соединений в которых он находится в почве. В кислых дерново-подзолистых почвах фосфор связывается преимущественно железом и алюминием в труднорастворимые формы, заключенные в грунтовых агрегатах или в форму солей различной основности. Соли полуторных оксидов малорастворимые при кислой реакции почвенного раствора. Повышение pH при известковании увеличивает растворимость и доступность этих форм фосфатов почвы. В черноземных, темно-каштановых и каштановых почвах фосфор находится в наиболее стабильной форме - гидроксилхлор- и фторапатитов и в меньшей степени - в форме дикальцийфосфат. Эти соединения практически нерастворимые в нейтральном и слабощелочной среде. В связи с этим растения на черноземах, темно-каштановых и каштановых почвах больше реагируют на внесение фосфорных удобрений.

Кроме минеральных соединений в почвах содержится значительное количество органических фосфатов, на долю которых в почвах Украины приходится 25-56% от общего содержания фосфора. Чем выше содержание гумуса в почвах, тем больше фосфора находится в составе органического вещества. Долгое время считалось, что растения поглощают фосфор только в минеральной форме, а органический фосфор становится доступным для них после разложения органических соединений и высвобождение Р2О5 в почвенный раствор. Сейчас есть сведения о возможности усвоения корнями растений некоторых неспецифических фосфорорганических соединений. Так, еще И.В. Шулов (1913) установил поглощения горохом и кукурузой фитина в стерильной культуре без предварительной его минерализации. Е.М. Ратнер и С.А. Самойлова (1955) показали, что на глицерофосфат растения развивались не хуже, чем на минеральном фосфоре, за счет внеклеточной фосфатазнои активности корней.

Установлена зависимость между количеством гумуса и органического фосфора в различных по генезису почвах Украины. Обращает на себя внимание разная насыщенность гумуса фосфором. Она меняется как в зональном плане, так и с глубиной почвенного профиля. Если говорить о первой закономерность, то в наибольшей степени обогащен фосфором гумус степных почв, в наименьшей - почв Полесья. Лесостепные почвы занимают промежуточное положение. Вторая закономерность заключается в том, что с глубиной гумус всех почв более обогащенный фосфором по сравнению с верхним слоем. Это бывает в основном за счет сужения соотношение углерода к фосфору в фракциях гуминовых кислот и фульвокислот.

Содержание Р2О5 в гумусе темно-каштанового и каштанового почв на глубине 80-100 см составляет соответственно 3,15 и 4,37%. Для фульвокислот характерен в 10-20 раз более высокое содержание фосфора, чем для гуминовых кислот. В среднем в Фульвокислоты количество фосфора достигает 4-8%, тогда как в гуминовых - 0,2-0,7%. Оценивая по этому показателю фосфатный фонд различных почв, следует отметить, что в почвах с фульватно типом гумуса питания растений фосфором является благоприятным.

Калий - необходимый и незаменимый элемент в питании растений. Без него, как без азота и фосфора, невозможны нормальное развитие растений и получения высоких урожаев. В растительных клетках калий находится в основном в ионной форме, обусловливая состояние коллоидов: под его воздействием возрастает степень их гидрофильности и набухания, он способствует поступлению воды в растения, уменьшению ее испарения. При нормальном содержании калия повышается морозоустойчивость растений, устойчивость к ряду заболеваний. Велика также роль калия в формировании органических кислот и жиров, в передвижении органических соединений из листьев в точки роста и репродуктивные органы, в интенсивном прохождении фотосинтеза и др.

Содержание калия в минеральных почвах, конечно, выше, чем азота и фосфора, что обусловлено характером материнских пород и степени их выветривания. Как правило, в зональных автоморфных почвах Украины килькисгь калия колеблется в пределах 1,5-2,5% и повышается с северо-запада на юго-восток. В песчаных и супесчаных почвах содержание калия снижается в 1,5-2,0 раза по сравнению с почвами важкосуглинкового и глинистого гранулометрического состава. Данные валового содержания калия в почвах Украины свидетельствуют о том, что его запаса для растений вполне хватило бы на 1000-2000 лет. Степень обеспеченности растений этим элементом определяется не столько его общим содержанием, сколько легкоподвижных соединениями, доля которых составляет 3-10%. Этот калий представлен водорастворимыми и обменного и необменно-фиксированными формами. В разных почвах соотношение между формами неодинаково, что и определяет обеспеченность растений доступным калием.

Основная форма калия, участвует в питании растений, - это обменный калий, входящий в состав коллоидного комплекса почв. Наибольшее его количество содержится в почвах Степи (15-25 мг / 100 г почвы), немного меньше в почвах Лесостепи (7-18 мг / 100 г почвы), минимальное содержание в почвах Полесья (4-8 мг / 100 г почвы). Содержание обменного калия в среднем составляет (% от валового): для дерново-подзолистых почв - 0,5, серых лесных - 1, черноземов - 1,5- 2, для каштановых - 2-3. Для этой формы калия характерен достаточно равномерное распределение по слоям почвенного профиля.

Органическое вещество и реакция почвенного раствора определяют скорость и размеры необменной фиксации калия. Чем больше органического вещества в почве и чем менее кислый грунт, тем больше калия фиксируется в Необменная форме. В связи с этим черноземы и солонцеватые почвы фиксируют больше калия в Необменная форме, чем дерново-подзолистые и другие почвы с кислой реакцией почвенного раствора. Кроме того, что фиксирующая способность почв в отношении калия определяется ее минералогическим и гранулометрическим составом, а также влажностью. Самую высокую фиксирующую способность имеют глинистые минералы тонкодисперсной фракции.

Экологические условия выращивания сельскохозяйственных культур на эродированных почвах значительно отличаются от неэродированных. Они имеют укороченный гумусовый горизонт, меньшие запасы влаги и отличаются почвенно-химическими факторами. В эродированных почвах меньше содержится валового и гидролизованного азота, ухудшает азотное питание растений на них. Для получения таких же урожаев сельскохозяйственных культур, как на неэродированных почвах, необходимо повышать дозы азотных удобрений на 20-30%. Однако следует помнить, что на эродированных почвах азот может в больших количествах смываться талыми водами и осадками. Это обстоятельство заставляет вносить азотные удобрения на эродированных почвах раздроблено, зарабатывая их в почву на глубину не менее 10 см, локально в строки или экраном.

Большое значение на эродированных почвах имеет внесение органических удобрений, которые способствуют накоплению гумуса в почве и удерживают азот от смыва и вымывания.

Экологические условия питания растений фосфором на эродированных почвах также состоят хуже, что в значительной степени объясняется меньшим содержанием гумуса и выходом на поверхность обогащенного кальцием горизонта. В почвах, богатых известь, образуются преимущественно апатитовые формы соединений фосфатов, малодоступные для растений, а также подавляются процессы образования фосфатов полуторных окислов, хотя и малорастворимые, но доступные для растений, чем апатиты. Общее количество фосфора в пахотных слоях эродированных почв юга Украины меньше, чем в неэродированных, что связано со снижением содержания в них органического вещества и, следовательно, органического фосфора. Минеральных фосфатов в смытых почвах не намного меньше, чем в незмитих почвах.

Содержание калия и формы его соединений в основном зависят от гранулометрического состава почв, поэтому больших различий в экологии калийного питания растений на неэродированных и эродированных почвах не наблюдается (П.П. Левенец, А.К. Воробьева, 1976).

Итак, можно констатировать, что основным фактором плодородия является органическое вещество почвы. Гумус усиливает энергетику почвообразования, втягивает в активный круговорот подвижные минеральные вещества, способствует рациональному использованию минеральных удобрений, является защитным средством против загрязнения растений химикатами. Рациональное применение удобрений, особенно навоза, способствует сохранению и накоплению гумуса в почвах.

Лимитирующий фактор высокого плодородия почв - фосфор. Этот элемент, кроме прямого действия на рост растений, улучшает энергетические показатели почв. Под влиянием фосфора усиливается рост корневой системы, увеличивается биологическая активность почвы, создаются условия для лучшего использования азота почвы и удобрений. Уровень питания растений фосфором определяется наличием подвижных форм. При внесении фосфорных удобрений количество подвижных фосфатов увеличивается пропорционально массе внесенных удобрений. Лучшей формой питания растений на кислых почвах является низкоосновные фосфаты кальция, в карбонатных - фосфаты полуторных оксидов. Содержание калия в почвах напрямую зависит от наличия глинистых минералов. Меньше калия в легких по гранулометрическому составу почвах и торфяниках. На этих почвах по влиянию на урожайность сельскохозяйственных культур калийные удобрения находятся на первом месте. На глинистых и суглинистых почвах, где запасы калия больше, сильное воздействие его на растения проявляется в сочетании с азотно фосфорными удобрениями. Внесен в запасе калий имеет длительную последействие.

Среди важных экологических функций почвы есть такие, которые обусловлены физико-химическими факторами плодородия. Этот тип функций контролирует следующие основные свойства почв, как кислотность и щелочность почвенного раствора, обращения легкорастворимых солей, поглощающую способность почв.

Состав и свойства твердой фазы почв, особенно коллоидной фракции, играют важную роль в развитии грунтотворних процессов и грунтовой плодородия и имеют большое значение для растений (К.К. Гедройц, 1955; А.Н. Соколовский, 1971; Е. Рассел, 1955) . Не менее важную экологическую роль играет и жидкая фаза почв, в том числе почвенный раствор.

Реакция почвенного раствора зависит от состава и концентрации растворенных в нем химических компонентов - "свободной углекислоты, свободных минеральных и органических кислот и их солей (К.К. Гедройц, 1955; Д.М. Прянишников, 1940; Р. Бейтс, 1968).

В естественных условиях колебания pH почвенных растворов довольно большие, от 4 до 9-10, зависит от типа почв и их разновидностей. Однако, диапазон pH для нормального развития растений очень узким. Благоприятные условия для питания растений близки к нейтральной реакции: наличие питательных элементов в доступных для растений формах, нитрификацийна активность, отсутствие токсичных подвижных элементов алюминия и марганца, которые в кислых почвах приводят к образованию труднорастворимых соединений.

Важным фактором роста и развития растений и жизнедеятельности грунтовых микроорганизмов является кальций, будучи антагонистом по отношению одновалентных катионов, приобретает большое значение в формировании физиологически уравновешенных растворов, он выполняет "защитную" роль при воздействии различных неблагоприятных факторов, токсическом воздействии на растения ионов алюминия, железа, марганца , натрия, магния, регулирует азотно белковый обмен, благоприятно действует на синтез углеводородов, необходимый для нормального развития корневой системы.

Если рассматривать требовательность растений к кальцию, то она противоположна их требовательности к реакции среды. Конечно, растения, страдающих от повышенной кислотности, предпочитают почвы, богатой кальцием, и наоборот.

И.М. Культиасов (1982) приводит следующие группы растений по их требовательностью к кальцию почв:

1) кальциепостийни, постоянно растет на богатых известь почвах;

2) кальциефилы, предпочитающих известковые почвы;

3) кальциефобы, которые избегают извести;

4) безразличны к содержанию кальция.

Экологическое значение поглощающей способности почв. Поглотительная способность имеет большое значение в жизни почв, воздействуя на различные свойства. С ней тесно связаны режим питания растений и процессы преобразования в почве минеральных и органических удобрений. Поглощающая способность почвы обусловлена присутствием в нем коллоидных частиц минерального и органического происхождения, получившее название поглотительного комплекса почвы (ВКХ).

Поглощающая способность почвы значительно зависит от дисперсности частиц, его составляющих, увеличиваясь при утяжелении гранулометрического состава почвы. Важную роль играют также состав почвенных коллоидов, соотношение органических и минеральных коллоидов, природа глинистых минералов, составляющих основную часть минеральных коллоидов.

Сорбционная функция почвы имеет два аспекта: положительный и отрицательный. К положительным ее действий следует, прежде всего, отнести поглощения и удержания в состоянии обменного впитывания различных ионов, основную роль среди которых есть элементы питания растений и микроэлементы, которые поступают в почву с минеральными удобрениями, отмершими растительными остатками, осадками (атмосферные и пылевидные), а также образуются в самой почве при выветривании минералов почвообразующих пород. Благодаря временному или постоянному закреплению питательных веществ в почве создается определенный резерв для бесперебойного оптимального или близкого к нему питательного режима растений.

Однако наряду с положительным эффектом является и отрицательный. Это, прежде всего, крепкое сорбционное закрепление питательных элементов в почве, их переход в малодоступные формы (фосфаты), образование мертвого запаса почвенной влаги, что особенно проявляется на почвах тяжелого гранулометрического состава, а также загрязнения почв при попадании в них промышленных отходов, поливе сточными водами и обработке растений ядовитыми веществами в целях борьбы с вредителями и сорняками. Токсичные элементы содержатся почвой длительное время и проявляют свое негативное влияние.

По данным В.А. Ковда (и 973), физиологически оптимальным соотношением поглощенных катионов для основных растений, которые выращивают в нашей стране, являются: 60-70% обменного Са 2+ (от емкости поглощения), 10-15% обменного Mg2 +, 3-5% обменного К +. На другие обменные ионы приходится 10-15% от емкости поглощения. Желательно также присутствие на поверхности коллоидов в малых количествах микроэлементов. Приведенные данные свидетельствуют о среднем "идеальный" состав обменных катионов в почве, тогда как требовательность различных культур в состав обменных катионов в зависимости от климатических условий будет неодинаковой. Средний состав обменных оснований по типам почв изменяется в широких пределах и является отличительным признаком каждого почвенного типа.

Преимущественное положение, которое занимает кальций среди других обменных катионов, указывает на его исключительную физиологическую роль в жизни растений.

Увеличение в почвах доли обменного водорода до 40% от емкости поглощения (подзол и красноземы), обменного магния до 40%, натрия до 15-20% (солонцовые почвы) при недостатке кальция нарушает нормальное развитие растений, а в ряде случаев приводит к их гибели . Для улучшения оптимального соотношения катионов ВКХ и окультуривания кислые почвы известкуют, а солонцы гипсуют. Оптимизация состава обменных оснований предоставляет почвы устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов и создает нормальные условия для развития растений.

Оптимальные экологические модели почв. Оптимальная экологическая модель почвы - это комплекс агрономически важных параметров, обеспечивающих получение максимально высокого урожая сельскохозяйственной культуры при данном уровне развития земледелия, наиболее полную реализацию потенциала сорта, удобрений и мелиорации.

Интерес к определению оптимальных параметров вырос том, что, во-первых, правильное использование факторов интенсификации земледелия (химизации, механизации и мелиорации) позволяет добиться улучшения свойств и режимов почв. При этом модель грунта с оптимальными параметрами свойств и режимов сможет служить своего рода эталоном, обеспечивает высокую производительность почвы и одновременно высокую рентабельность факторов интенсификации земледелия; во-вторых, интенсификация земледелия сопровождается растущим влиянием на почву механических обработок, мероприятий химической и гидротехнического мелиорации. При таких обстоятельствах свойства почв не всегда меняются в положительную сторону. Исходя из этого, показатели оптимальности параметров грунтов необходимые для определения системы мер мелиоративного воздействия на почву, а также для контроля при оценке состояния почвы в условиях его интенсивного использования.

Оценка оптимальности свойств и режимов почв будет правильной тогда, когда она сопоставляется (сравнивается) с урожайностью сельскохозяйственной культуры, полученной за более широкого диапазона значений этих свойств с учетом оптимальности всех других факторов производительности. Максимальный урожай обнаружит оптимальные параметры свойства (или комплекса свойств) почвы, способствуют проявлению его максимальной производительности, а значит - полном удовлетворению потребностей растений. То есть урожайность сельскохозяйственных культур должна стать обобщенным критерием оптимальности свойств почв (параметром оптимизации), а одновременно определены показатели свойств и режимов - важным диагностическим признаком степени окультуренности почв.

Ученые ННЦ "Институт почвоведения и агрохимии им. А.Н. Соколовского" В.В. Медведев, А.Я. Бука, Д.Н. Губарева и другие (1991) предлагают 2 основных метода определения оптимальных параметров и в целом оптимальной экологической модели почв.

Первый метод основывается на одновременном изучении урожайности сельскохозяйственных культур и свойств грунтов в полевых опытах на сортовипробувальних и приусадебных участках, ризноудобрених участках пашни сельхозпредприятий. Несложные математические операции расчета уравнений регрессионного типа позволяют выявить взаимосвязи уровней урожая и соответствующих им показателей почв при условии, что все остальные факторы выровнены.

Второй метод основан на моделировании, закладке и проведении специальных модельных экспериментов, главная задача которых - активный поиск оптимальных параметров на основе теории планирования эксперимента. Для решения указанной задачи целесообразно использовать многоуровневый план многофакторного эксперимента.

При осуществлении такого рода моделирования существенными являются следующие вопросы: определение критериев оптимизации, выбор исследуемых факторов, их уровней, контроль дрейфа заданных грунтовых параметров в течение вегетации растений, обработки данных, поиск оптимальных параметров на картинах изокванта, выданных ЭВМ. В качестве критериев оптимизации, кроме упомянутых показателей урожайности, используют данные расходов воды, выноса растениями элементов питания. Исследуемые факторы должны быть заданы и по возможности фиксированные на строго определенных уровнях.

Диапазон задаваемых параметров, следует выбирать с учетом их разброса в реальных условиях. Число уровней варьирования факторов не должно быть менее трех. Фактические значения факторов выбирают, исходя из уровня окультуренности почвы, возможности их создания преимущественно механизированным путем, состояния почвы перед посевом сельскохозяйственной культуры.

Выбранный план эксперимента реализуют в условиях микропольового опыта, в котлованах 1 × 1 глубиной 0,3-0,7 м. Для закладки опыта грунт с котлована нужно вынуть, а затем послойно положить на прежнее место и одновременно создать необходимые согласно матрицей плана эксперимента уровне варьирования факторов. Грунт в модели изолируют от окружающего пространства жестким материалом.

Параллельно в те же сроки и на тех же самых глубинах проводят аналогичные наблюдения в производственных полях, где грунтовые условия, выращиваемая культура, и сроки ее посева совпадают с модельными. Цель этих наблюдений - получить реальные грунтовые параметры для последующего сравнения с оптимальными, установленными на моделях.

Программа обработки результатов исследований близка к стандартной программы множественного регрессионного анализа. При передаче полученных результатов на ЭВМ составляют ряд директив, предусматривающих нахождение максимального и минимального значений функции, построение ряда изокванта параметров оптимизации по каждой паре факторов, графиков зависимости выхода урожая от исследуемых факторов с вероятными пределами расчетных значений.

Предложенная методология моделирования реализована на примере черноземов типичных мощных левобережной Лесостепи Украины зерновых колосовых культур. Проведено 40 опытов и на основе полученных результатов разработана предварительная модель оптимального корнеобитаемого слоя, которая предусматривает два этапа оптимизации.

На первом этапе оптимизируются параметры структурного состава и плотности сложения без их дифференциации по глубине обрабатываемого слоя. Предполагается, что это может быть достигнуто при рациональном применении существующих орудий, поскольку предполагается предоставить обрабатываемом слоя среднюю и хорошую разработку (20-0,25 мм в благоприятных и 5-0,25 мм в неблагоприятных условиях увлажнения и питания).

На втором этапе параметры структурного состава и плотности оптимизируются с учетом их дифференциации по глубине обрабатываемого слоя, когда требовательность растений к агрофизических и агрохимических условий удовлетворяется максимально. Последнее достигается только с помощью принципиально новых комбинированных почвообрабатывающих и посевных машин.

Сущность оптимальных экологических моделей почв (на качественном уровне) составляет требовательность основных сельскохозяйственных культур к плодородию почв.

Озимая пшеница очень требовательна к плодородию почв: суглинистый и легкоглинистий гранулометрический состав, значительная мощность гумусованого профиля, высокое содержание гумуса, нейтральная или близкая к нейтральной реакция почвенного раствора, высокая буферность почв, благоприятные физические свойства. Легкие песчаные и супесчаные почвы для озимой пшеницы малоплодородны.

Озимая рожь менее требовательна к почве, чем другие зерновые культуры. Его корневая система отличается повышенной усваиваимаю способностью, особенно труднорастворимых соединений фосфора. Лучшие почвы для него - мощные черноземы. Оно менее прихотливое к кислотности почв, дает высокие урожаи в интервале pH от 5,1 до 7,0, хорошие урожаи на удобренных песчаных и супесчаных почвах, малоплодородных почвах склонов, солонцеватых почвах.

Ячмень за требовательностью к плодородию почв ближе к пшенице, чем к овсу и озимой ржи. Для него приемлемы плодородные структурные почвы с глубоким пахотным слоем, слабо кислой и нейтральной реакцией почвенного раствора (pH 5,6-7,0). Хорошо растет на черноземах и темно-каштановых почвах суглинистого и легкоглинистого гранулометрического состава, сформированных на структурных лессовых породах. Ячмень хуже переносит переувлажнение сравнению с пшеницей и овсом. На заболоченных, солонцеватых, песчаных почвах развивается плохо.

Овес менее требователен к почвам, чем другие яровые культуры, поскольку хорошо развита корневая система обладает высокой поглощающую способность. Она проникает на глубину до 120 см и в ширину до 80 см, кроме того, обладает особенностью изымать питательные вещества из труднорастворимых соединений почвы. Овес может расти на супесчаных, суглинистых, глинистых и осушенных торфяных почвах. Для него пригодны более связные грунты, которые содержат много питательных веществ, даже в труднорастворимые форме. Он лучше других зерновые растет на кислых почвах с pH до 5,0, одновременно реагирует на известкование дерново подзолистых почв. Сильно кислые почвы (pH <5,0) подавляют эту культуру. Овес лучше развивается на суглинистых почвах, но устойчивее на легких почвах, чем на тяжелых. Глинистые, плохо дренированные, солонцеватые, засоленные почвы малопригодны для него. Лучшие почвы - черноземы типичные, оподзоленные. На черноземных почвах Степи его производительность ограничивает недостаток влаги.

Кукуруза дает высокие урожаи на очищенных от сорняков, рыхлых, воздухопроницаемых, обеспеченных питательными веществами почвах с глубоким гумусовым горизонтом, с pH 5,5-7,0, при содержании кислорода не менее 18%. Лучшими грунтами есть все подтипы черноземов, темно-серые лесные, лугово-черноземные, суглинистые, легкоглинисти, сформированные на лессовых породах. Почвы с повышенной кислотностью, заболоченные, засоленные, с pH ниже 5,0 непригодны для выращивания этой культуры.

Сахарная свекла очень требовательны к плодородию почв и в этом отношении мало уступают озимой пшеницы. Требуют плодородных, рыхлых почв, хорошо прогреваются. По гранулометрическому составу лучшими являются суглинистые. Лучшие типы

Почв - черноземы, которые содержат много органического вещества и имеют дрибногрудочкувату структуру, а также темно-серые лесные, лугово черноземные. Для культуры благоприятные нейтральная и слабощелочная реакция почвенного раствора. Будучи типичным галофиты, она переносят слабое засоленность и солонцеватость почв. Кислые почвы, пески, супеси, особенно во влажных условиях, а также уплотнены важкосуглинкови и слиты черноземы неблагоприятные для выращивания сахарной свеклы.

Подсолнечник очень требователен к плодородию почв и находится почти в одном ряду с озимой пшеницей. Это культура нейтральных и слабощелочных почв, устойчива против засоления. Лучшие почвы - черноземные и лугово-черноземные суглинистого гранулометрического состава. Подсолнечник негативно реагирует на плотные слиты почвы. Непригодные для подсолнечника песчаные, сильно засоленные, солонцеватые, а также заболоченные почвы.

Картофель - культура рыхлых почв. Интенсивность дыхания ее корней в 5 раз выше, чем у подсолнечника и других культур. Этим объясняется высокая требовательность растений картофеля к пористости почв. Рыхлый грунт нужен для хорошего развития столонов и молодых клубней, которые в уплотненном грунте мелкие и часто деформированы. Картофель успешно можно выращивать на супесчаных и легкосуглинковых черноземах. Для нее пригодны хорошо окультуренные дерново-подзолистые и серые лесные почвы, окультуренные торфяники. Тяжелые суглинки и очень уплотненные почвы, особенно при близком залегании грунтовых вод, засоленные и солонцеватые непригодны для картофеля. Сравнительно хорошо она переносит более кислую реакцию почвенной среды. Лучшие условия для роста и развития картофеля создаются при pH 5-6, плотности 1,1-1,2 г / см3. На сильно кислых и щелочных почвах ее рост ухудшается.

Лен-долгунец требует высокоплодородных почв, отличающихся хорошей воздухопроницаемостью и влагоемкостью. По гранулометрическому составу лучшими для льна являются средние суглинки. Реакция почв слабокислая (pH 5,9-6,5). На тяжелых почвах лен страдает от нехватки воздуха и пораженности грибковыми заболеваниями, а на очень легких - от недостатка питательных веществ и влаги. Легкие Почвы (супеси и пески) для льна малопригодны. Он плохо развивается на тяжелых глинистых и кислых торфянистых почвах. На известкованных почвах он дает грубое и хрупкое волокно.

Выявление и районирование неблагоприятных грунтовых условий. Накопление разнообразной информации о свойствах, режимы почв, и в первую очередь, информации о режиме доступной для растений влаги, и сопоставление ее с оптимальными параметрами, отражающие требовательность растений для проявления ими максимальной производительности. Показывает, что в Украине только на относительно небольшой территории западной Лесостепи почвенно экологическая ситуация близка к оптимальной. На другой большей части сельскохозяйственных угодий оказываются те или иные недостатки грунтовых свойств и режимов, снижают потенциальную и эффективное плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур. Если использовать метод комплексной (интегральной) оценки таких недостатков относительно эталона (оптимальной экологической модели), то можно дать объективную основу для развития мелиорации. Как уже отмечалось, предложенный учеными ННЦ "Институт почвоведения и агрохимии им. А.Н. Соколовского" В.В. Медведевым, А.Я. Букой, Д.Н. Губарев и другими (1991) подход по своей сути близок к тому, который взят на вооружение в ряде стран как первый этап мониторинга и управления плодородием почв (Facek Z., 1985; McCormack DE, 1986; Canarache А., 1986).

Ниже приведен метод выявления и районирование (картографирование) неблагоприятных условий на примере анализа реального среднемноголетнего режима увлажнения относительно оптимального его диапазона в интервале 0,7-1,0 наименьшей влагоемкости.

Были составлены две картосхемы: одна из них отражает состояние влажности почвы в слое 0-10 см весной во время посева поздних яровых культур, другая - состояние влажности почвы в слое 0-20 см в конце лета, начале осени до момента посева озимой пшеницы после непаровых предшественников . Среднемноголетние данные о состоянии фактической влажности почв за рассматриваемые периоды были получены из областных агроклиматических справочников.

Анализ картосхем показал, что весной в период посева и подготовки почв под поздние яровые культуры влажность обрабатываемого слоя почвы в северо-западной части Украины (Полесье) составляет менее половины показателя наименьшей влагоемкости, а в западной (Карпаты и Прикарпатье) - более 0,7 НВ . В других зонах влажность в это время находится в интервале 0,6-0,7 НВ. При этом на большей части территории Лесостепи и северной Степи влажность почв во время весеннего обработки близка к состоянию физической спелости, то есть оптимальной влажности для проведения полевых работ. Здесь есть все возможности поддерживать обрабатываемый слой в хорошо раздробленном, мелкоструктурные состоянии и подготовить качественный посевной слой для кукурузы, гречихи, проса и других поздних яровых культур. Обеспеченность влагой проростков и молодых растений ранних яровых и озимых культур в этот период также не вызывает опасений.

В южной части Степи влажность почвы несколько ниже (0,5-0,6 НВ) и в этих условиях качественный обработка почвы связано с определенными трудностями, а обеспеченность растений влагой не может считаться удовлетворительной. Поэтому в этих земледельческих районах в богарных условиях значение своевременного обработки с целью "закрытие влаги", а при наличии орошения - предпосевной увлажняющего полива хотя бы небольшой нормой - чрезвычайно велико.

Почвы северной части страны еще меньше увлажнены. Но то обстоятельство, что они, как правило, имеют легкий гранулометрический состав, дает возможность относительно качественно обрабатывать их даже в условиях пониженного увлажнения. Однако здесь нельзя допускать глубокого предпосевной обработки, поскольку это приведет к дальнейшему высушивания почвы и ухудшение условий развития проростков.

В целом, как показывает районирования, на территории Украины весенним обработкой можно подготовить качественный посевной слой для поздних яровых культур. Однако нельзя допускать большой глубины обработки, нужно стремиться к максимальному сохранению весенних запасов влаги.

В конце лета и осенью во время проведения основной обработки после непаровых предшественников под озимую пшеницу существенно увеличивается площадь земель с пониженной влажностью. В состоянии оптимального увлажнения находятся только черноземы типичные мощные западной и северной части Лесостепи. К северу и к югу от них влажность снижается, достигая 0,5 НВ в Полесье и сухом Степи и 0,5-0,55 НВ в восточной части Степи. Это дает основание считать, что в северных и южных районах, где влажность низкая, подготовка почвы для посева озимой пшеницы не может быть выполнена качественно и условия развития растений могут быть неблагоприятными. Очевидно, что в таких зонах необходимо использовать все способы для решения этой проблемы - от поиска оптимальных способов обработки к способам улучшения адаптации сельскохозяйственных культур к неблагоприятным условиям.

Рассмотрим другой способ оценки и картографирования неблагоприятных грунтовых условий. Здесь речь пойдет о плотности сложения почв - одного из важнейших показателей, определяющих и нередко лимитируют развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур (особенно в связи с широким использованием в земледелии энергонасыщенных тракторов и комбайнов повышенной массы).

Оптимальные значения плотности для различных сельскохозяйственных культур, конечно, близкие и находятся в интервале 1,10-1,30 г / см. Но отклонения от оптимума (чаще всего в сторону большей плотности) влечет значительные негативные изменения в развитии корневой системы растений, что приводит к снижению урожайности.

Эффективное использование почв, которые имеют высокую потенциальную способность к уплотнению, невозможно без постоянного применения агротехнических приемов, направленных на снижение плотности, разуплотнения грунтов, а также на усиление адаптации выращиваемых на них сельскохозяйственных культур до плотного сложения почвы. В то же время почвы с высокой потенциальной устойчивостью против уплотнения не требуют тщательного подбора техники и культур, а для них необходимо лишь поддерживать благоприятный технологический уровень с помощью стандартных агротехнических приемов.

Потенциальная способность почв к уплотнению обусловлена многими почвенными факторами. Существует прямая связь между водоупорность почвенной структуры, содержанием гумуса в различных грунтовых типах и их равновесной плотностью. Ущильнюванисть почв и склонность их к уплотнению в основном (если не принимать во внимание качественно-количественные характеристики ходовых систем машинно тракторных агрегатов) определяются гранулометрическим составом и состоянием увлажнения почв в момент обработки. Наличие сведений об этих факторах позволяет не только оценить потенциальную устойчивость почвы к деформации, но и прогнозировать изменение агрофизические состояния почв под влиянием уплотняющей действия машин. Именно такой подход положен в основу районирования почв страны с их склонностью к уплотнению машино-тракторными агрегатами (МТА).

Методика заключается в следующем: все три названные факторы (гранулометрический состав по содержанию физической глины, влажность при предпосевной и основной обработки) ранжируются на 5 классов, каждый из которых характеризуется соответствующим баллом. Ранжирование проведено на основе положения о том, что наиболее подвержены уплотнению влажные почвы тяжелого гранулометрического состава и гораздо меньше уплотняются сухие легкие почвы. Произведение баллов дает сводный балл для оценки возможной уплотнённости почвы. Так была получена картосхема склонности почв к уплотнению, что дает возможность оценить в масштабе страны потенциальную способность почв к уплотнению и таким образом прогнозировать состояние плотности составления почв, а также выделить районы с неблагоприятными грунтовыми условиями.

Согласно картосхемой наименьшую склонность к уплотнению МТА имеют почвы северной части страны (В. Медведев, А.Я. Бука,

Д.М. Губарева и др., 1991). Это легкие по гранулометрическому составу почвы Полесья и северной Лесостепи. Почвы западных районов наиболее уплотняемые как в период весеннего, так и основного их обработки. Они характеризуются обычно тяжелым гранулометрическим составом и вследствие большого количества осадков увлажненные выше состояния физической спелости как весной, так и осенью во время пахоты. Степень склонности к уплотнению грунтов на остальной территории страны оценивается как высокий.

Приведенные методические подходы к выявлению сельскохозяйственных территорий с неблагоприятными водно-физическими свойствами для развития растений основаны исключительно на грунтовых факторах. Определяющим является гранулометрический состав, от которого зависят запасы различных категорий влаги, диапазон влаги соответствует физической спелости и структурное состояние почв. В сочетании с различными климатическими показателями гранулометрический состав во многом определяет и разную естественную увлажненность почв. Описанные картосхемы - примеры поиска способов районирования почв страны за агрофизическими показателям, географической оценки их с точки зрения пригодности к рациональному земледельческого использования.

Агротехнические приемы, стимулирующие рост корневых систем сельскохозяйственных культур. Исследование корневых систем сельскохозяйственных культур - одно из обязательных условий познания экологических особенностей почв и выявление ряда нужных агротехнических мероприятий для получения высоких и устойчивых урожаев. Наиболее важным является изучение развития корневых систем культурных растений в зависимости от почвенно-физических факторов, так как изменения последних в неблагоприятный сторону прежде всего воспринимаются корневой системой. Реакции корней в ответ на ухудшение основных режимов почвы определяют в определенной степени рост, развитие и устойчивость в целом растительного организма. Известно, что любые экстремальные внешние воздействия (засухи, низкие и высокие температуры, нарушение газообмена и питания) прежде всего нарушают важные функции корневой системы. Это сопровождается резким снижением интенсивности поглощения минеральных элементов и прироста общей биомассы растения (В. Удовенко, 1979). Исследования В.Ф. Альтергот и А.В. Зубкуса (1982) показали, что одним из путей повышения устойчивости озимой пшеницы к высокой температуры может быть создание в зоне существования корней достаточного запаса элементов питания и влаги. Специфически влияют корневые системы на морозостойкость растений (В.Т. Гавриленко, 1963). А.С. Устименко (1975) установил зависимость урожая и устойчивости к засухе озимой пшеницы от мощности и рабочей поверхности корневых систем. О значительном влиянии корней на устойчивость растений против корневой гнили писал Б.А. Рубин (1963).

Для получения стабильных урожаев полевых культур и снижение негативных воздействий неконтролируемых экстремальных факторов необходимо формировать у растений хорошо развитую, равномерно проникающей в корнеобитаемом слой и за его пределы корневую систему. Указывая на крайне незначительное внимание в нашей стране к изучению экологии корней сельскохозяйственных культур, Н.В. Обручева и В.Б. Иванов (1986) подчеркивают, что влияние через корневую систему на растение является эффективным путем повышения ее производительности. Для успешного применения агротехнических и других приемов, направленных на повышение урожайности культур и плодородия почвы, надо знать результаты влияния этих приемов на корневую систему.

Установлено, что тип корневой системы и характер ее развития в значительной степени зависят от физических свойств почвы. Работами Н.А. Качиньского (1925, 1931) установлена четкая зависимость строения и развития корневых систем от физических свойств генетических горизонтов почвы. Сделан важный вывод о том, что любое изменение физических свойств почвы непременно отражается на развитии растения и прежде всего на корнях. Причем это влияние настолько велик, что при формировании корневых систем различных культур могут нивелироваться биологические особенности растений.

Эффективное использование почв с неблагоприятными агрофизическими свойствами требует коренной мелиорации, улучшения среды выращивания растений в соответствии с их требованиями. Это влечет за собой дополнительные затраты невозобновляемой энергии, создает новые экономические и экологические проблемы. Альтернативой может быть использование биологических возможностей растений, улучшения адаптивного потенциала корней и их приспособления к проблемным грунтовых условий.

Исследования показывают, что регулируя агротехнические и агрохимические факторы, можно усилить адаптивный потенциал культурных растений и улучшить адаптацию корней к неблагоприятным почвенно-физических факторов, не применяя комплекса мелиоративных приемов. С помощью необходимых растению элементов питания в результате правильного их сочетания и соответствующей техники внесения можно ослабить негативное влияние экстремальных факторов на рост корней и урожайность полевых культур.

Приемы улучшения роста корней в неблагоприятных почвенно-физических условиях можно условно разделить на две группы. К первой группе относятся агротехнические приемы, в которых улучшение адаптации корневых систем культурных растений достигается главным образом за счет усиления их развития и роста в глубину корнеобитаемого слоя: углубление пахотного слоя, глубокое внесение удобрений и кальцийсодержащих веществ. Вторая группа приемов повышения устойчивости растений и усиления адаптации корневых систем направлена на активизацию физиологической деятельности корневой системы, достигается применением различных стимуляторов роста и отдельных элементов минерального питания.

  • [1] По данным Валькова В.Ф., 1986
 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее