Оценка плодородия почв

Эффективное плодородие пахотных почв оценивается с разных сторон. При проведении земельного кадастра дают оценку земель по их продуктивности в отношении сельскохозяйственных растений, о которой судят по данным урожайности. Но т.к. урожаи культур зависят кроме плодородия почвы также и от других причин – качества семян, погодных условий и т.д., то они не могут служить единственной мерой плодородия почвы.

В качестве диагностических показателей степени окультуренности почвы используют:

1) общее содержание гумуса в почве

2) групповой состав гумуса

3) соотношение в составе гумуса С_гк:С_фк

4) рН

5) содержание обменного водорода, в % от общей суммы обменных катионов

6) степень насыщенности основаниями, %

Изменение плодородия почв при их земледельческом использовании

После освоения природной почвы под культуру сельскохозяйственных растений ее плодородие изменяется. Степень изменения зависит от мероприятий, которые проводятся для окультуривания почвы.

1. На первой стадии окультуривания целинной почвы культурный процесс почвообразования выражен слабо. Он сначала захватывает не все почвенные процессы и свойства, от которых зависит плодородие почвы. На этой стадии еще преобладает не культурный, а природный процесс почвообразования. Такие почвы относится к типу слабоокультуренных (освоенных). Дальнейшее развитие почвы зависит от того, как ее используют. Ее эволюция может идти как в сторону повышения плодородия, так и в сторону его понижения.

При возделывании культурных растений на почву действуют 3 фактора:

1) механическая обработка почвы

2) удобрения

3) сами культурные растения.

Они создают более благоприятный водно-воздушный и пищевой режимы в период роста растений.

Однако каждый из этих факторов оказывает и негативное воздействие. Например, механическая обработка почвы при помощи тяжелой техники приводит к разрушению почвенной структуры и к минерализации гумуса. Кроме того, с урожаями растений из почвы вносятся тонны полезных элементов питания. Внесение минеральных удобрений часто приводит к подкислению среды почвенного раствора, что усиливает токсикоз почвы и т.д.

При рациональном земледелии все эти негативные воздействия учитываются и предупреждаются: например, возмещается вынос полезных элементов потери гумуса, почва оструктуривается, кислые почвы известкуются и т.д. При проведении этих мер стадия слабой окультуренности бывает кратковременной, и эффективное плодородие почвы постоянно повышается.

Если такие меры по устранению негативных последствий земледелия не проводятся, то стадия слабой окультуренности и низкого плодородия почвы может затянуться надолго и даже привести к деградации почвы и ее плодородия. У таких деградированных почв, которые называются «выпаханные» все благоприятные для культурных растений свойства становятся хуже, чем были у целинных почв.

Изменения в почве после освоения.

1. Изменение структуры почвы

После освоения целинной почвы очень сильные изменения претерпевает структура почвы. В пахотном слое происходит образование новой, комковатой структуры, свойственной хорошо окультуренным почвам.

В разрушении и образовании структурных агрегатов большую роль играет механическая обработка почвы и процессы минерализации органики, которая скрепляет агрегаты. Сильно разрушает структуру почвы обработка ее в сухом состоянии, например летом. Если обрабатывают т.н. «спелую» почву, т.е. после дождей или весной при влажности, соответствующей «оптимальной влажности структурообразования» (около 60% НВ), то механическая обработка не разрушает, а наоборот – образует структурные агрегаты путем крошения глыб и агрегирования пылеватых частиц. Их прочность невелика, но она увеличивается при подсыхании почвы и развитии корней.

Зимой и осенью при переувлажнении почвы ее структура разрушается при замерзании и расширении в порах воды. Очень сильное разрушение структуры и уплотнение почвы происходит под влиянием давления на почву сельскохозяйственных машин, тракторов, из-за чего снижается и урожай растений.

Структуру почвы улучшают органические гумусовые вещества, особенно гуматы кальция, они «склеивают» почвенные частички в структурные агрегаты. Очень большую роль в образовании структуры играют многолетние травы. Их корни уменьшают уплотнение почвы и также создают почвенные агрегаты при помощи сети мелких корешков. Чем дольше почва находится под покровом многолетних трав, тем лучше становится ее структура и противоэрозионная стойкость. Кроме того, структура почвы в условиях достаточного увлажнения может быть улучшена при помощи органических удобрений и при помощи специальных химических препаратов – структурообразователей.

2. Разрушение органических веществ

После освоения целины в первые годы в почве идет интенсивное разрушение органического вещества. Разрушаются как неспецифические почвенные вещества, так и гумус. Происходит минерализация гумуса, т.е. его разложение до простых минеральных соединения.

Скорость минерализации зависит от климатических условий и системы обработки почвы, которая определяет водно-воздушный и тепловой режимы пахотного слоя. Ежегодно в зависимости от условий минерализуется от 1-2 до 3 т/га гумуса, что приводит к ухудшению свойств почвы и снижению ее плодородия. Для поддержания баланса эти потери должны возмещаться за счет внесения органических удобрений.

3. Вынос питательных элементов

С урожаями культурных растений из почвы выносится много элементов питания. Чем выше урожай, тем больше различных элементов выносится из почв. Истощение запасов питательных элементов приводит к снижению плодородия.

4. Применение минеральных удобрений.

Длительное и неправильное использование минеральных удобрений на почвах, даже насыщенных основаниями (например, черноземы), подкисляет почву. При этом происходит замена кальция на водородный ион, что уменьшает емкость поглощения и отрицательно сказывается на свойствах почвы и ее структуре.

Для предупреждения возникновения такой антропогенной кислотности почв применяется внесение извести. На известкованной и хорошо окультуренной почве отрицательное действие минеральных удобрений не проявляется.

5. Биогенная токсичность почвы

Деградация и снижение плодородия слабоокультуренных почв часто связаны с развитием биогенной токсичности почвы, т.е. при монокультуре происходит накопление в почве веществ, токсичных для культурных растений. В кислых почвах накапливаются в почвах также минеральные токсичные подвижные соединения марганца и оксида железа (II). В переувлажненных и богатых органикой почвах накапливаются сероводород и метан, токсичные соли при неправильном орошения.

Каждая культура оставляет после себя почву с измененными ею свойствами. Эти изменения могут быть незначительными, но культуры следующих посевов на них очень чутко реагируют и могут снижать урожай при всех остальных благоприятных условиях возделывания.

Потерю или сильное снижение плодородия почвы при повторном выращивании культур называют почвоутомлением.

К таким почвоутомляющим культурам относят: лен, клевер, люцерну, сахарную свеклу. Есть культуры самосовместимые, т.е. хорошо растущие повторно на том же месте: например, рожь, кукуруза, фасоль, которые можно выращивать на одном поле в течение нескольких лет без снижения урожая.

Причины почвоутомления могут быть разными: односторонний вынос и недостаток элементов питания, сопутствующая сорная растительность и др. Но главная – это развитие фитопатагенной микрофлоры, микроорганизмов, выделяющих токсичные вещества, а также токсины , выделяемые самими растениями. Они действуют на растения непосредственно (непосредственная аллелопатия) или косвенно (косвенная аллелопатия), стимулируя рост токсичных микроорганизмов.

Корни льна, например, выделяют в почву токсичные ароматические вещества, корни люцерны – алкалоиды.

Основной способ борьбы с токсикозом почвы и с почвоутомлением – это обязательный севооборот, известкование кислых почв и внесение органических удобрений, в том числе зеленых, которые подавляют токсичные микроорганизмы и стимулируют полезные.

В условиях интенсивного земледелия, при котором учитываются и предупреждаются негативные стороны возделывания культур на почву, осуществляется все мероприятия по окультуриванию почвы, в ней развивается культурный процесс почвообразования, свойства почвы улучшаются и повышается ее плодородие.

Свойства почв в разных природных зонах различны, поэтому различны мероприятия по их окультуриванию.

Общими для всех почв мероприятиями являются: создание мощного структурного пахотного слоя, возмещению потерь гумуса и элементов питания.

Однако, есть и частные меры для почв различных природных зон:

Для серых лесных и подзолистых почв лесной зоны важное значение имеют известкование, постепенное уничтожение подзолистого горизонта, борьба с сезонным переувлажнением почвы.

Для черноземов лесостепной и степной зоны – мероприятия по сохранению запасов гумуса и накоплению влаги.

Для солонцеватых почв сухих степей – замена обменного натрия на кальций.

Окультуривание почвы в значительной степени снижается влияние природных факторов почвообразования на почвы. Т.е. их роль в создании почвы снижается. Но они не перестают существовать и при ослаблении или прекращении мероприятий по окультуриванию почвы, природные факторы и их негативное влияние могут снова усиливаться.