Относительное плодородие – это плодородие почвы (ландшафта) по отношению к определенному виду растений, растительной ассоциации или группе культур. Требования отдельных видов или групп культур к почвенным условиям могут существенно различаться. Свойства почв, благоприятные для одних растений, могут лимитировать урожайность других. Например, мох сфагнум прекрасно себя чувствует на верховых болотных почвах с сильнокислой реакцией среды и высокой влажностью, но его нельзя вырастить на почвах с нейтральной или щелочной реакцией среды и с оптимальными для большинства культур условиями увлажнения.
Оптимальные параметры – это сочетание количественных и качественных показателей состава, свойств и режимов почвы, при которых могут быть максимально использованы все факторы жизни растений и наиболее полно реализованы возможности выращиваемых сельскохозяйственных культур.
Теоретической основой оптимизации свойств и режимов почв являются законы и экологические принципы земледелия, сформулированные в трудах Ю. Либиха, Г. Гельригеля, Э. Вольни, К.А. Тимирязева, В.Р. Вильямса, Э.А. Митчерлиха и др.
Закон незаменимости факторов жизни растений. Отсутствие одного из факторов (свет, вода, тепло, питание и др.) приостанавливает рост и развитие организма. Ни один из факторов жизни растений не может быть заменен другим.
Закон минимума, оптимума и максимума. Зона оптимума фактора жизни растений занимает определенный интервал, в границах которого рост
иразвитие растений, при обеспеченности их другими факторами, будут наиболее активными.
Закон совокупного действия и оптимального сочетания факторов.
Изменение одного из факторов жизни растений влечет за собой изменение действия других. Наибольшая эффективность действия - при оптимальном сочетании факторов.
Закон лимитирующего фактора. Недостаток одного фактора снижает положительное влияние всех других. Выявление и устранение лимитирующего фактора дает необходимый и наибольший эффект.
Закон соответствия (адекватности) культуры среде произрастания.
Условия местообитания растений должны соответствовать биологическим требованиям растений.
Закон возврата. Вынос элементов питания с урожаем, а также другие потери веществ, связанные с деятельностью человека (эрозионные, усиление растворимости и вымывания и др.), приводят к снижению уровня плодородия
идолжны устраняться внесением соответствующих удобрений и другими агротехническими и мелиоративными приемами.
4.Оптимальные параметры состава, свойств и режимов почв (Ганжара Н.Ф., 2001)
Состав, свойства и |
Оптимальные параметры |
|
|
режимы почв |
|
|
|
|
|
Минералогический |
Наличие полевых шпатов, роговых обманок, |
|
состав |
глинистых минералов с высокой ЕКО, кальцита |
|
|
|
|
Гранулометрический |
От супесчаных до глинистых в зависимости от |
|
состав |
условий увлажнения |
|
|
|
|
|
Полиэлементный с отсутствием дефицита и |
|
|
избытка кальция и магния, загрязнения тяжелыми |
|
|
металлами, радионуклидами и другими |
|
|
токсикантами.льтурные – формируются при |
|
|
высокой агротехнике, регулярном внесении |
|
|
органических и минеральных удобрений и |
|
|
проведении необходимых мелиоративных |
|
|
мероприятий (осушение, орошение, известкование, |
|
|
внесение высоких доз торфа, пескование |
|
|
глинистых почв, глинованиованиями более 55- |
|
|
70%. Реакция среды – близкая к нейтральной |
|
|
льных удобрений и проведении необходимых |
|
|
мелиоративных мероприятий (осушение, |
|
Химический состав |
орошение, известкование, внесение высоких доз |
|
торфа, пескование глинистых почв, |
||
|
||
|
глинованиованиями более 55-70%. Реакция среды |
|
|
– близкая к нейтральной |
|
|
ьных удобрений и проведении необходимых |
|
|
мелиоративных мероприятий (осушение, |
|
|
орошение, известкование, внесение высоких доз |
|
|
торфа, пескование глинистых почв, |
|
|
глинованиованиями более 55-70%. Реакция среды |
|
|
– близкая к нейтральной |
|
|
необходимых мелиоративных мероприятий |
|
|
(осушение, орошение, известкование, внесение |
|
|
высоких доз торфа, пескование глинистых почв, |
|
|
глинованиованиями более 55-70%. Реакция среды |
|
|
– близкая к нейтральной |
|
|
|
|
Агрохимические |
Оптимальное содержание элементов питания в |
|
свойства |
соответствии с зональными группировками |
|
|
|
|
Общие физические |
Общая порозность 55-65%, плотность 1,0-1,3 г/см3 |
|
свойства |
||
|
||
|
|
|
|
Содержание агрономически ценных водопрочных |
|
Структура |
агрегатов (0,25-10 мм с порозностью более 45%) |
|
|
более 55% массы почвы |
|
|
|
|
Водные свойства и |
Запасы воды в диапазоне ВРК–НВ, 30-50 мм в |
запасы влаги |
пахотном слое, 100-200 – в метровом |
|
|
|
|
Воздушные свойства |
Порозность аэрации более 20% объема почвы. |
|
и состав почвенного |
||
Содержание СО2 0,03-2(3)%; О2 – 19-20% |
||
воздуха |
||
|
||
|
|
|
Окислительно- |
|
|
восстановительные |
ОВП (Eh) 400-600 мВ |
|
условия |
|
|
|
|
В результате мероприятий, направленных на устранение лимитирующих факторов, плодородие окультуренных почв существенно выше по сравнению с освоенными аналогами.
Процесс противоположный окультуриванию предложено называть выпахиванием. Выпахивание – снижение уровня плодородия пахотных почв, ухудшение агрономических свойств (снижение содержания гумуса, обесструктуривание, переуплотнение, почвоутомление) в результате использования их при низком уровне поступления источников гумуса (органических удобрений и послеуборочных остатков) в течение ряда лет. В настоящее время ведутся научные исследования по количественной оценке степени выпаханности. Выпаханными могут быть как освоенные, так и в разной степени окультуренные почвы. В выпаханных почвах наиболее часто проявляется почвоутомление и фитотоксичность почв, резко снижающие урожай растений.
Почвоутомление – многофакторное явление, проявляющееся в агроценозах, особенно в условиях монокультуры. А.М. Гродзинский (1965), В.Т. Лобков (1964) выделяют следующие, наиболее существенные причины почвоутомления:
-односторонний вынос питательных элементов, нарушение сбалансированного питания растений;
-изменение физико-химических свойств почв, сдвиг рН;
-ухудшение структуры и водно-физических свойств почв;
-нарушение биологического режима, развитие патогенной микрофлоры (грибов Fusarium, Penicilliumn и др., бактерий Pseudomonas,
некоторых актиномицетов);
-накопление фитотоксичных веществ (колинов) – производных фенолов, хинонов и нафтизина, обусловливающих токсичность почв;
-размножение вредителей и злостных сорняков.
Почвоутомление рассматривается как результат нарушения экологического равновесия в системе почва-растение вследствие одностороннего воздействия на почву культурных растений.
Факторы продуктивности агро- и фитоценозов. Атмосферные факторы. Обычно они рассматриваются вместе с космическими, как погодно-климатические: солнечная радиация, количество и распределение атмосферных осадков, сумма активных температур, годовой ход температур, длительность безморозного периода, относительная влажность воздуха,
условия перезимовки растений, ветровой режим. К атмосферным факторам относится и состав атмосферного воздуха (углекислый газ, нитраты, аммиак, аэросуспензии и аэрозоли, водорастворимые соли и др.).
Солнечная радиация – основной источник тепла и света. Интенсивность радиации зависит от широты местности, характера подстилающей поверхности, облачности, времени суток, времени года. Наибольшие различия наблюдаются в приходе прямой солнечной радиации на северные и южные склоны. Южные – получают больше солнечной радиации по сравнению с прямой поверхностью, а северные – меньше.
Обеспеченность теплом. Кроме суммы активных температур воздуха, которая отличается от суммы активных температур почвы за период вегетации, на продуктивность агроландшафтов влияют адвективные, радиационные и адвективно-радиационные заморозки. Адвективные – обусловлены наступлением волны холода с температурой ниже ОоС, радиационные – интенсивной отдачей тепла с поверхности в безветренные ясные ночи. Наиболее подвержены заморозкам отрицательные формы рельефа. Условия перезимовки растений определяются температурами воздуха и высотой снежного покрова.
Обеспеченность влагой. Кроме количества осадков и их распределения по месяцам большое значение имеет относительная влажность воздуха. Многие культуры, в частности чайный куст, виноград, требуют повышенной влажности воздуха 60-80%.
Ветровой режим существенно влияет на урожайность культурных растений. При высоких скоростях ветра наблюдается полегание посевов, повреждение цветков и завязей плодовых и других растений. Суховеи действуют на транспирацию и фотосинтез растений, ухудшают качество и снижают урожай.
Литосферные факторы – рельеф, грунтовые воды, почвообразующие породы. Они влияют на растение не только опосредованно, через почву, но и прямо.
Рельеф – перераспределитель тепла и влаги. Он формирует микроклиматические условия. Разные элементы рельефа отличаются не только влажностью почв, но и влажностью приземного слоя воздуха. Различия в температурах разных форм рельефа могут достигать 3-5оС, в длительности безморозного периода – 15-25 дней, в суммах температур в безморозный период – 150-200оС.
Почвообразующие породы. Глубина их залегания, карбонатность, засоленность, сложение учитываются при выборе участков под плодовые культуры. Установлено, что многие почвообразующие породы обладают плодородием. Например, эффективное плодородие лессов и лессовидных суглинков, аллювиальных отложений при внесении минеральных удобрений соизмеримо с плодородием гумусовых горизонтов черноземов (Бекеревич Н.Е., Масюк Н.Т., 1983). В.А.Ковда объясняет плодородие почвообразующих пород, как остаточное от древних стадий почвообразования.
Грунтовые воды. Глубина их залегания, степень минерализации, состав солей учитываются в мелиоративной практике при землеустройстве территорий. Эти показатели оказывают большое влияние на рост и развитие плодовых культур и являются ведущими при выборе участков под плодовые насаждения.
Литосферные факторы плодородия труднее поддаются или вообще не поддаются регулированию, поэтому их необходимо максимально учитывать в системах земледелия.
Биосферные факторы – эволюция фитоценозов, внутривидовая и межвидовая конкуренция, паразитизм, симбиоз, аменсализм и другие взаимоотношения в биоценозах оказывают значительное влияние на их продуктивность. Например, паразитарный комплекс Choristoneura murinana. В Европе гусеница этой бабочки наносит большой ущерб лиственнице. Аменсализм – это явление, состоящее в торможении роста одного вида (аменсала) продуктами выделения другого. Например, ястребинка (Hieracium pilosella) из семейства сложноцветных благодаря выделению корнями токсичных веществ вытесняет другие однолетние растения и образует чистые заросли на довольно больших площадях (Р. Дажо, 1975).
Антропогенные факторы прямого воздействия на растения оказывают влияние как на продуктивность естественных фитоценозов (пожары, загрязнение атмосферы токсикантами, вырубка леса и т.д.), так и на урожай культурных растений (вид растения, сорт, качество семян, севообороты, борьба с сорной растительностью, вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур, внекорневые подкормки и др.).