Родючість грунту

ВСТУП

З давніх часів людина при використанні землі оцінював її перш за все з точки зору здатності виробляти урожай рослин. Тому поняття родючість грунту було відомо ще до становлення грунтознавства як науки і виражало найбільш істотне властивість землі як засобу виробництва.

Грунтознавство - наука про грунти, їх освіту (генезис), будову, склад і властивості; про закономірності їх географічного поширення; про процес взаємозв'язку із зовнішнім середовищем, що визначають формування і розвиток найголовнішого властивості грунтів - родючості; про шляхи раціонального використання грунтів в сільському і народному господарстві та про зміну грунтового покриву в агрікультурних умовах.

Грунтознавство як наукова дисципліна оформилася в нашій країні в кінці 19 століття завдяки працям видатних російських вчених В.В. Докучаєва, П.А. Костичева, Н.М. Сибірцева.

Перше наукове визначення грунту дав В.В. Докучаєв: «Підгрунтям слід називати« денні »або зовнішні горизонти гірських порід (все одно яких), природно змінені спільним впливом води, повітря і різного роду організмів, живих і мертвих». Він встановив, що всі грунту на земній поверхні утворюються шляхом «надзвичайно складної взаємодії місцевого клімату, рослинності і тварин організмів, складу і будови материнських гірських порід, рельєфу місцевості і, нарешті, віку країни». Ці ідеї В.В. Докучаєва отримали подальший розвиток в уявленнях про грунт як про біомінеральной («біокосної») динамічній системі, що знаходиться в постійному матеріальному і енергетичну взаємодію із зовнішнім середовищем і частково замкнутої через біологічний кругообіг.

Розвиток вчення про родючість грунтів пов'язано з ім'ям В.Р. Вільямса. Він детально досліджував формування і розвиток родючості грунту в ході природного грунтоутворення, розглянув умови прояву родючості в залежності від ряду властивостей грунту, а також сформулював основні положення про загальні принципи підвищення родючості грунтів при їх використанні в сільськогосподарському виробництві.

Основною властивістю грунту є родючість - здатність задовольняти потреби рослин в елементах живлення, воді, забезпечувати їх кореневі системи достатньою кількістю повітря, тепла для нормальної діяльності і створення врожаю. Саме це найважливіша якість грунту, що відрізняє її від гірської породи, підкреслював В.Р. Вільямс, визначаючи грунт як «поверхневий горизонт суші земної кулі, здатний виробляти урожай рослин». Поняття грунт і її родючість нерозривні. Родючість грунту - результат розвитку природного грунтоутворювального процесу, а при сільськогосподарському використанні - також процесу окультурення.

Розвиток грунтів і грунтового покриву, як і формування їх родючості, тісно пов'язано з конкретним поєднанням природних факторів грунтоутворення різноманітним впливом людського суспільства, з розвитком його виробничих сил, економічних і соціальних умов.

Особлива роль у грунтоутворенні належить живим організмам, перш за все зеленим рослинам і мікроорганізмам. Завдяки їх впливу здійснюється найважливіші процеси перетворення гірської породи в грунт і формування її родючості: концентрація елементів зольного й азотного живлення рослин, синтез і руйнування органічної речовини, взаємодія продуктів життєдіяльності рослин і мікроорганізмів з мінеральними сполуками породи і т.п. в пізнанні біологічної сутності грунтоутворення особливий внесок зробили В.Р. Вільямс і В.І. Вернадський.

Завдяки своїм особливим якостям грунт відіграє величезну роль у житті органічного світу. Будучи продуктом і елементом ландшафту - особливим природним тілом, вона виступає як найважливіша середовище в розвитку природи земної кулі.

Перебуваючи в стані безперервного обміну речовиною та енергією з атмосферою, біосферою, гідросферою та літосферою, грунтовий покрив виступає як незамінний умова підтримки між усіма її сферами сформованого на Землі рівноваги, такого необхідного для розвитку та існування життя на нашій планеті у всіх її різноманітних формах.

Разом з тим, володіючи властивістю родючості, грунт виступає як основний засіб виробництва в сільському господарстві. Використовуючи грунт як засіб виробництва, людина істотно змінює грунтоутворення, впливаючи як безпосередньо на властивість грунту, її режими і родючість, так і на природні фактори, що визначають грунтоутворення. Посадка і вирубка лісів, обробіток сільськогосподарських культур змінюють вигляд природної рослинності; осушення і зрошення змінюють режим зволоження і т.п. не менш різкі дії на грунт викликають прийоми її обробки, застосування добрив і засобів хімічної меліорації (вапнування, гіпсування).

Отже, грунт є не лише предметом програми людської праці, але до певної міри і продуктом цієї праці.

Таким чином, грунтознавство вивчає грунт як особливе природне тіло, як засіб виробництва, як предмет програми та акумуляції людської праці, а також до певної міри як продукт цієї праці.

Як основний засіб виробництва в сільському господарстві грунт характеризується наступним важливими особливостями: незамінністю, обмеженістю, неперемещаемостью і родючістю. Ці особливості підкреслюють необхідність виключно дбайливого ставлення до грунтових ресурсів і постійною турботою про підвищення родючості грунтів.

1 ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ ПО ІСТОРІЇ вивченням родючості грунтів Башкортостан

Башкортостан - географічно складна територія, розташована на Південному Уралі та в Приураллі, що пояснює велику різноманітність фізико-географічних, геоморфологічних і кліматичних умов, грунтоутворюючих порід, типів рослинності. У кінцевому підсумку все це зумовило формування широкого ряду типів грунтів і грунтового покриву складної структури. Різноманітність грунтів та їх властивостей робить необхідним диференційований підхід до землекористування та регулювання родючості грунтів на основі глибокого знання зональних генетичних відмінностей і динаміки властивостей, що особливо важливо в умовах наростання антропогенного навантаження на грунти.

У аспектах генезису, географії, агровиробничих властивостей, хімічного складу, фізико-хімічних, агрофізичних, біологічних властивостей, що регулюють родючість, грунтові ресурси республіки вивчені досить добре. У цілому грунти характеризуються високим потенційним родючістю, значною екологічною буферність, особливо в природних екосистемах. Однак рівень продуктивності землеробства в даний час не відповідає потенціалу родючості грунтів. Аналіз сучасного стану земельних ресурсів, динаміки властивостей грунтів [Хазіев, 1990] показує, що в сільськогосподарських екосистемах намітилася стійка тенденція деградації грунтів: посилення ерозійних процесів, дегуміфікація, дисбаланс гумусу і поживних елементів, перевтома грунтового профілю, скорочення потужності гумусового горизонту, підкислення і т . д.

Історія вивчення грунтів республіки пов'язана з іменами класиків російської грунтознавства - В.В. Докучаєва, П.А. Костичева, С.І. Коржинський, Н.М. Сибірцева, В.В. Геммерлінга, К.Д. Глінки та інших. В.В. Докучаєв у своєї книги «Російський чорнозем» [1883] наводить деякі характеристики чорноземів Приуралля. У книзі «Грунти чорноземної області Росії» [1886] П.А. Костичева були розширені географічні відомості про грунти на території Башкирії і підкреслено багатство чорноземів органічною речовиною. Н.М. Сибірцев [1891] дав більш детальну характеристику основних типів лісостепових грунтів Приуралля і вніс істотний внесок у вивчення грунтів регіону. Значні доповнення до відомостей про географію грунтів в Башкирії були зроблені С.І. Коржинська [1891], яка дала докладний опис поряд з чорноземами і сірих лісових грунтів.

З метою детального вивчення грунтового покриву республіки, виявлення нових земель, придатних для сільськогосподарського освоєння, в 1932 р було створено Башкирське грунтово-ботанічне бюро, яке пізніше реорганізувалося в Башкирську науково-дослідну рільничу станцію. Співробітниками цих установ до 1939 р були проведені дослідження грунтів на площі понад 4 млн га зі складанням грунтових карт господарств і районів.

У післявоєнний період намітився помітний перелом у бік агрономічної спрямованості грунтових досліджень. Поряд з територіальними дослідженнями проводилися вивчення агровиробничих властивостей і якісна оцінка грунтів з метою розробки практичних рекомендацій щодо підвищення їх родючості. Для виявлення потреби вапнування грунтів Д.В. Богомоловим були виконані маршрутні перетину в межиріччі Білої і Уфи. Крім того, в районах степового Предуралья вивчалися процеси ерозії і дефляції грунтів (Д. В. Богомолов, С. С. Соболєв, М. М. Туровцев та ін.)

У 1974 р була організована експедиція з метою вивчення грунтів Башкирського державного заповідника у центрі Південного Уралу. У складі експедиції працювали С.М. Тайчінов, А.Ш. Латипов, П.Я. Бульчук. У ці ж роки проводилися роботи з комплексного агрогрунтових районуванням території Башкирії Д.В. Богомоловим [1954], згодом С.М. Тайчіновим [1960].

У 1952-1954 рр.. під керівництвом С. Тайчінова і М.Н. Бурангулова були продовжені роботи з комплексного дослідження агровиробничих властивостей грунтів Загальних Сирту і Белебеєвською височини, районів Башкирського Зауралля і межиріччя Білої і Уфи. Отримані наукові матеріали дозволили уточнити межі агрогрунтових районів і значно доповнили відомості про хімічні, фізико-хімічних і біологічних властивостях грунтів республіки.

У 1956-1961 рр.. проведені фундаментальні дослідження грунтів лісостепової зони Башкирії. У 1957 і 1958 рр.. були здійснені перші комплексні дослідження сірих лісових грунтів, що розвиваються під листяними, хвойно-листяними і хвойними лісами в ряді районів республіки. Ці роботи дозволили в значній мірі уточнити генезис, хімічні, агрохімічні, водно-фізичні та біологічні властивості грунтів. Результати були узагальнені в монографічному збірнику «Сірі лісові грунти Башкирії» [1963], а також у монографії Г.А. Склярова «Лісостепові грунту Башкирської АРСР, їх генезис і виробнича характеристика» [1964]. На підставі вивчення агрохімічних властивостей сірих лісових грунтів і спеціальних дослідів виявлено їх потреба в органічних, мінеральних добривах, а також у вапнуванні.

У наступні роки (1962-1965) увагу грунтознавців було зосереджено на чорноземних грунтах Башкирії. Досліджено питання генези та еволюції цих грунтів в регіоні, хімічні, агрохімічні, біохімічні та водно-фізичні властивості, вивчені форми поживних речовин і трансформація їх під впливом різних факторів, взаємодія грунтів і добрив. Були проведені спеціальні дослідження карбонатних чорноземів [Курчеев, 1969] і вивчалися лісорослинні властивості чорноземів Зауралля у зв'язку з розвитком агролісомеліорації [Галімов, 1968].

Результати досліджень чорноземів узагальнено в монографії «Чорноземи Башкирії» [Бурангулова та ін, 1969]. У книзі вперше приведені картограми вмісту гумусу, азоту, фосфору, калію та деяких мікроелементів у грунтах чорноземної зони республіки.

Багаторічні всебічні дослідження фосфорного режиму грунтів Башкирії і ефективність фосфорних добрив проведені під керівництвом М. Н. Бурангулова (1955-1967). Вперше виконано детальне вивчення фосфорних сполук грунтів, ідентифіковані неорганічні і органічні сполуки фосфору, виявлено їх трансформація в різних екологічних умовах, складені картограми змісту валового і рухомого фосфору в грунтах республіки. Встановлено райони, в першу чергу потребують застосування фосфорних добрив. Великий внесок у вивчення проблеми фосфорних добрив у грунтах регіону внесли дослідження Ю.А. Усманова, Б.П. Шиленко, С.А. Абдрашитова.

З 1970 р були розширені дослідження азотного фонду грунтів Башкирії. Отримано дані про вміст і запаси азоту в грунтах, про форми азотистих сполук, їх рухливості і ролі біохімічних процесів у перетворенні сполук азоту в грунтах, виявлено можливості та шляхи впливу на ці процеси, встановлено біохімічні механізми підвищення рухливості грунтового азоту під впливом азотних добрив (Н . С. Наумов, Ф. Х. Хазіев, М. Х. Хамідуллін, І. К. Хабіров). Результати вивчення азотного фонду грунтів Башкирії узагальнені в книгах «Грунтовий азот і Ефективність азотних добрив» [Хазіев, Наумов, 1979] і "Екологія та біохімія азоту в грунтах Південного Приуралля» [Хабіров, 1993].

На всіх етапах вивчення грунтів у регіоні звертали увагу на особливості гумусових показників. Ще в роботах В.В. Докучаєва [1883], Н.М. Сибірцева [1901] відзначалася висока гумусність грунтів регіону. Далі Д.В. Богомолов [1954], підтвердивши цю особливість, встановив ще й укороченность гумусових профілів грунтів Приуралля, особливо чорноземів, і виявив причини формування в регіоні грунтів з високим вмістом гумусу при укороченою потужності гумусового профілю, на відміну від аналогічних грунтів європейської частини країни. У наступні роки проведено цілеспрямовані дослідження гумусу: зміст, запаси, груповий і фракційний склад, склад функціональних груп гумусових кислот, особливості локалізації гумусу за гранулометричним та колоїдним фракціям, динаміка його під впливом агротехніки та ерозії грунтів, стан балансу гумусу, біохімічні механізми трансформації гумусу в грунтах, складені карти вмісту і запасів гумусу в грунтах (П. А. Курчеев, А. Х. Мукатанов, Г. О. Кольцова, Ф. Х. Хазіев, Ф. Я. Багаутдінов). Поряд з вивченням специфічних гумусових речовин великі успіхи досягнуті в дослідженнях неспецифічних органічних компонентів гумусу в грунтах регіону - фосфорорганічних сполук (М. М. Бурангулова, Г. О. Кольцова, І. М. Габбасова), азоторганіческіх сполук (Н. С. Наумов, Ф. Х. Хазіев, І. К. Хабіров), вуглеводів (Ф. Х. Хазіев, Ф. Я. Багаутдінов). Результати багаторічних досліджень органічних компонентів грунтів узагальнені в монографії «Органічне речовина грунтів Башкирії» [Хазіев та ін, 1991].

Перша агрофізичні характеристика чорноземних грунтів республіки в межах Белебеєвською височини була виконана А.П. Маляновим [1937]. Більш детальні дослідження цих властивостей вилужених чорноземів у зв'язку з їх обробкою проводив Г.С. Смородін [1948, 1955, 1960]. Вивчаючи будову орного шару, він визначив оптимальні фізичні умови для вирощування сільськогосподарських культур. Глибоке вивчення фізичних і водних властивостей грунтів здійснив грунтознавці-агрофізики Інституту біології Башкирського філії АН СРСР (Ф. Ш. Гарифуллин, Ш. А. Гайсин, Р. Я. Рамазанов, Е. Г. Ашіму та ін.) в результаті цих досліджень дана характеристика основних грунтів республіки за механічним, мікроагрегатного і структурно-агрегатному складам, питомої та об'ємної масі, загальною ганебності, водопроникності, вологоємкості, змістом і динаміці поживних речовин, хімічним властивостям, складом гумусу, водно-повітряного і температурному режимам в зв'язку з агрофізичними властивостями. Отримані матеріали дозволили пізнати сутність культурного грунтоутворювального процесу та особливості властивостей грунтів для диференційованого агротехнічного впливу на їх родючість. Підсумки досліджень узагальнені в монографії «Фізичні властивості грунтів і їх зміни в процесі окультурення» [Гарифуллин, 1979].

Починаючи з 1957 р проводилося вивчення вмісту мікроелементів у грунтах республіки і ефективність мікродобрив (А. ​​С. Шарова, М. П. Чмельов, Г. Є. Радцева та ін.) на великому експериментальному матеріалі дана характеристика за змістом і закономірностям розподілу мікроелементів в основних типах грунтів. Проведено картування змісту їх рухомих форм. Згодом результати досліджень узагальнені в монографії «Мікроелементи в грунтах Башкирії і ефективність мікродобрив» [Гірфанов, Ряховськая, 1975].

Великомасштабні та систематичні дослідження грунтового покриву та агрохімічних властивостей грунтів були розпочаті після організації Відділу землеустрою при Міністерстві сільського господарства (1956 р), у майбутньому Башкирська філія «Волгогіпрозем», і Республіканської агрохімічної служби. У 1975 і 1990 рр.. були видані нові грунтові карти Башкирії в масштабі 1:600000. для кожного господарства складаються грунтові та агрохімічні карти з визначенням конкретних заходів раціонального використання земель, підвищення родючості грунтів, а також систем застосування добрив і вапнування грунтів.

В історії розвитку сільського господарства республіки 1980-ті роки характеризуються впровадженням інтенсивних технологій вирощування сільськогосподарських культур, при яких різко зростають технологічні навантаження на грунт. У 1980-1986 рр.. під керівництвом Ф.Х. Хазіев проводилися комплексні дослідження грунтів в умовах інтенсивних систем землеробства. Результати досліджень узагальнені в книзі «Підвищення родючості грунтів в умовах інтенсивних систем землеробства» [1986]. Інтенсифікація землеробства призводить в першу чергу до агрофізичні деградації грунтів. Основними способами її запобігання є мінімалізація обробітку грунту адаптованими прийомами для грунтів лісостепових і степових зон, збагачення її активної органікою (Ф. Х. Хазіев, Р. Я. Рамазанов, М. А. Сіра, Х. Ф. Фаїз, А.Х. Мукатанов та ін.)

Проводилися багаторічні дослідження зі створення систем обробки грунтів (С. М. Тайчінов, Г. С. Смородін, Н. Р. Бахтізін, М. М. Хамідуллін, М. Г. Сіра, Р. Я. Рамазанов), застосування добрив (Ю . А. Усманов, Б. П. Шиленко, С. А. Абдрашитов, В. К. Трапезников), сівозмін (С. С. Ільїн, Е. М. Рахімов, М. Б. Аміров) з урахуванням зональних особливостей грунтів. Результати цих досліджень склали наукову основу «Науково обгрунтованих систем землеробства по зонах Башкирської АРСР» [1990].

У моніторингу орних грунтів на фіксованих полях сівозмін держсортоділянки в 1966-1969 рр.. (Ф. Ш. Гарифуллин, Е. Г. Ашіму, Г. О. Кольцова, Б. У. Шамсутдінов) і повторно у 1986-1987 рр.. (Ф. Х. Хазіев, Р. Я. Рамазанов, А. Х. Мукатанов, Г. О. Кольцова) проводилися комплексні дослідження динаміки властивостей грунтів. Встановлено що на полях з освоєними сівозмінами при регулярному внесення органо-мінеральних добрив у грунтах встановлюється компенсований баланс поживних елементів та гумусу, оптимальний рівень агрофізичних властивостей та біологічної активності грунтів при стабільному і високої врожайності сільськогосподарських культур. На підставі цих досліджень визначені оптимальні параметри родючості сірих лісових грунтів і вилужених чорноземів (Ф. Х. Хазіев, Г. О. Кольцова). На тривалих дослідах в навчальному господарстві Башсельхозінстітута (1958-1987 рр..) Вивчені умови і технологія розширеного відтворення родючості вилуженого чорнозему та визначено нормативи різного рівня родючості цих грунтів (М. Б. Аміров, Е. М. Рахімов).

Комплексний аналіз стану грунтового покриву республіки і властивостей грунтів показав тенденцію тотальної деградації грунтів, зниження родючих характеристик - погіршення агрофізичних властивостей, дегуміфікація, негативні баланси елементів живлення, техногенні руйнування. Це послужило основою розробки «Комплексної програми підвищення родючості грунтів Башкирської АРСР на 1990-1995 роки» [Хазіев та ін, 1990], у якій визначено основні нормативні показники, напрями і практичні прийоми ефективного використання, захисту від деградації і підвищення родючості грунтів.

Починаючи з 1980 років головна увага зосереджена на дослідженнях в агрономічному напрямку у зв'язку із загостренням проблеми родючості грунтів.

2 ВИДИ РОДЮЧОСТІ

Розрізняють такі види родючості: природне (природне), штучне, потенційне, ефективне і економічне.

Природне (природне) родючість - це родючість, яким володіє грунт (ландшафт) у природному стані. Воно характеризується продуктивністю природних фітоценозів.

Штучне родючість (природно-антропогенне, за В. Д. Мусі) - родючість, яким володіє грунт (агроландшафт) в результаті господарської діяльності людини. За багатьма показниками воно успадковує природне. У чистому вигляді - характерно для тепличних грунтів, рекультивованих (насипних) грунтів.

Грунт має певні запасами елементів живлення (запасний фонд), які реалізуються при створенні врожаю рослин шляхом часткового його витрати (обмінний фонд). З цього уявлення випливає поняття про потенційного родючості.

Потенційне родючість - здатність грунтів (ландшафтів та агроландшафтів) забезпечувати певний урожай або продуктивність природних ценозів. Ця здатність не завжди реалізується, що може бути пов'язано з погодними умовами, господарською діяльністю. Характеризується потенційну родючість складом, властивостями і режимами грунтів. Наприклад, високим потенційним родючістю володіють чорноземні грунти, низьким - підзолисті, однак у посушливі роки урожайність культур на чорноземах може бути нижче, ніж на підзолистих грунтах.

Ефективне родючість - частина потенційного, реалізована в урожаї сільськогосподарських культур при певних кліматичних (погодних) і агротехнічних умовах. Ефективне родючість вимірюється врожаєм і залежить як від властивостей грунтів, ландшафту, так і від господарської діяльності людини, виду і сорту вирощуваних культур.

Економічне родючість - це ефективне родючість, яка вимірюється в економічних показниках, враховують вартість врожаю і витрати на його отримання.

3 Агрономічне ЗНАЧЕННЯ РОДЮЧОСТІ ГРУНТІВ

Агрономічне значення родючості грунтів дуже велике, воно виходить на перше місце серед таких показників як клімат, рельєф та ін, але воно так само носить відносний характер по відношенню до різних культур.

Відносне родючість - це родючість грунту (ландшафту) по відношенню до певного виду рослин, рослинної асоціації або групі культур. Вимоги окремих видів або груп культур до грунтових умов можуть істотно різнитися. Властивості грунтів, сприятливі для одних рослин, можуть лімітувати врожайність інших. Наприклад, мох сфагнум чудово себе почуває на верхових болотних грунтах з сільнокіслой реакцією середовища і високою вологістю, але його не можна виростити на грунтах з нейтральною або лужною реакцією середовища і з нормальними для більшості культур умовами зволоження.

В даний час всі сільськогосподарські культури по відношенню до умов живлення розділені на три групи:

1. культури невисокого виносу поживних речовин: зернові, плодові;

2. культури підвищеного виносу: зернобобові, коренеплоди, картопля, саджанці плодових;

3. культури великого виносу: овочеві, деякі технічні культури, чай, цитрусові, виноград.

Відповідно їх вимогам до умов живлення диференційовані угруповання грунтів за вмістом елементів живлення. Відомо ставлення багатьох груп культурних рослин до реакції середовища, окислювально-відновним умовами, змістом водорозчинних солей, підвищеної щільності та ін всередині кожної групи сільськогосподарських культур (зернові, овочеві, плодові) також існують відмінності окремих культур у вимогах до грунтових умов. Наприклад, із зернових культур озима пшениця характеризується високою вимогливістю до грунтових умов, а овес - низькою; з овочевих, відповідно - огірки, томати і редька, редис. Для більшості просапних культур оптимальної є нейтральна і близька до нейтральної реакція середовища, а для картоплі - слабокисла. Це створює певні складності в регулюванні грунтової родючості, оскільки, як правило, культури вирощуються в умовах сівозмін, і грунту кожного поля сівозміни повинні відповідати потребам всіх культур сівозміни. Оптимальне поєднання вимог культур і особливостей грунтових умов найкраще може реалізуватися в адаптивно-ландшафтних систем землеробства, в яких на перше місце ставиться завдання не зміни властивостей грунтів у відповідності до вимог культур, а підбір культур для певних грунтових умов. Як приклад можна навести багатовікової позитивний досвід вибору ділянок під плодові насадження, чайні плантації, виноградники, сінокоси та пасовища і ін

4 ОПТИМАЛЬНІ ПАРАМЕТРИ СКЛАДУ, ВЛАСТИВОСТЕЙ І РЕЖИМІВ ГРУНТІВ

Оптимальні параметри - це поєднання кількісних і якісних показників складу, властивостей і режимів грунту, при якому можуть бути максимально використані всі фактори життя рослин і найбільш повно реалізовані можливості вирощуваних сільськогосподарських культур.

Теоретичною основою оптимізації властивостей і режимів грунтів є закони та екологічні принципи землеробства, сформульовані в працях Ю. Лібіха, Г. Гельрігеля, Е. Вільно, К.А. Тімірязєва, В.Р. Вільямса, Е.А. Мітчерліха та ін

Закон незамінності факторів життя рослин. Відсутність одного з факторів (світло, вода, тепло, харчування та ін) зупиняє ріст і розвиток організму. Жоден із факторів життя рослин не може бути заміни іншим.

Закон мінімуму, оптимуму і максимуму. Зона оптимуму фактора життя рослин займає певний інтервал, в межах якого зростання і розвиток рослин, при забезпеченості їх іншими факторами, будуть найбільш активними.

Закон сукупної дії та оптимального поєднання факторів. Зміна одного з факторів життя рослин тягне за собою зміну дії інших. Найбільша ефективність дії - при оптимальному поєднанні факторів.

Закон лімітуючого чинника. Нестача одного фактора знижує позитивний вплив всіх інших. Виявлення та усунення лімітує фактора дає необхідний і найбільший ефект.

Закон відповідності (адекватності) культури середовищі зростання. Умови місцеперебування рослин повинні відповідати біологічним вимогам рослин.

Закон повернення. Винесення елементів живлення з урожаєм, а також інші втрати речовин, пов'язані з діяльністю людини (ерозійні, посилення розчинності і вимивання тощо), призводять до зниження рівня родючості і повинні усуватися внесенням відповідних добрив та іншими агротехнічними і меліоративними прийомами.

Крім перелічених законів існує ряд екологічних принципів, якими керується наукове землеробство: плодосмен, знищення і придушення конкурентів (бур'янистих рослин) вирощуваних культур, захист сільськогосподарських рослин від шкідників і хвороб, збереження й відновлення структури грунтів та ін, спрямовані на оптимізацію властивостей і умов зростання і розвитку рослин, що реалізуються в урожаї.

Як вже зазначалося, багато оптимальні параметри можуть відрізнятися в залежності від вимоги культури або групи культур. Очевидна можливість відмінностей оптимальних параметрів для грунтів окремих природних зон і навіть елементів ландшафту у зв'язку з різними кліматичними, погодними та іншими умовами. Наприклад, відомо, що в умовах південної тайги оптимальними для більшості культур є легко-і середньосуглинкові грунти, а в лісостепу - глинисті. Очевидна необхідність диференціації оптимальних параметрів для грунтів різного гранулометричного складу і з різним вмістом гумусу.

Проте більшість культур, що обробляються людиною, володіє багатьма загальними вимогами до грунтових умов, що дає можливість визначати діапазон оптимальних параметрів властивостей грунтів для переважного числа культур. Це можна пояснити тим, що основна частина врожаю призначена для харчування людини і тварин, і багатовікової відбір культурних рослин привів до спільності їх вимог до грунтових умов. Знаходження оптимальних параметрів складу, властивостей і режимів грунтів для окремих груп і видів культур є однією з головних завдань сучасного агрономічного грунтознавства.

У таблиці 4 перераховані тільки найбільш загальні, встановлені до цього часу показники оптимальних параметрів складу, властивостей і режимів грунтів для більшості культур. Наявні відомості про їх диференціації залежно від вимог культур частково були приведені у відповідних розділах і деякі будуть наведені у наступних.

Таблиця 4. Оптимальні параметри складу, властивостей і режимів грунтів.

4.1 Фактори, лімітуючі родючості грунтів

До факторів, що лімітує родючість грунтів, належать показники складу, властивостей і режимів грунтів, що знижують урожай культурних рослин і біопродуктивність природних фітоценозів. У першому наближенні їх можна позначити як відхилення від оптимальних показників. Ступінь відхилення характеризує рівень лімітує чинника і ступінь зниження врожаю. Теоретичною основою досліджень факторів, що лімітують грунтову родючість, є закони лімітує фактора і сукупної дії та оптимального поєднання факторів життя рослин.

Слід розрізняти загальнопланетарне лімітуючі фактори, характерні для грунтів всіх природних зон, внутрізональних (регіональні), характерні для певних зон і регіонів, і місцеві, характерні для невеликих територій.

До загальнопланетарний можна віднести: недостатню забезпеченість елементами живлення, підвищену щільність, незадовільну структуру, знижений вміст легкоразлагаемого органічної речовини.

До внутрізональних (регіональним) - підвищену кислотність, підвищену лужність, недолік і надлишок вологи, еродованість і дефлірованность грунтів, кам'янисте, засоленість, солонцюватих та ін

До місцевих чинників, що лімітує грунтову родючість, можна віднести локальне забруднення грунтів радіонуклідами та важкими металами, нафтопродуктами, порушення грунтового покриву гірничими виробками та ін

Для ряду властивостей грунтів та режимів визначені критичні рівні показників, при яких різко погіршуються інші агрономічно важливі властивості і режими грунтів і різко знижується врожай рослин чи його якість (дивись таблицю 4.1).

У грунтах з низьким природною родючістю виділяють освоєні, окультурені і культурні різниці. Освоєні грунти формуються в умовах низької агротехніки, при нерегулярному внесення невисоких доз органічних і мінеральних добрив. Окультурені і культурні - формуються при високій агротехніці, регулярного внесення органічних і мінеральних добрив і проведенні необхідних меліоративних заходів (осушення, зрошення, вапнування, внесення високих доз торфу, пескование глинистих грунтів, глінованіе - піщаних та ін.) в результаті заходів, спрямованих на усунення факторів, що лімітують, родючість окультурених грунтів істотно вище в порівнянні з освоєними аналогами.

Процес протилежний окультурення запропоновано називати випахіваніем. Випахіваніе - зниження рівня родючості орних грунтів, погіршення агрономічних властивостей (зниження вмісту гумусу, обесструктуріваніе, переущільнені, грунтовтома) у результаті використання їх при низькому рівні надходження джерел гумусу (органічних добрив і післяжнивних залишків) протягом ряду років. В даний час ведуться наукові дослідження за кількісною оцінкою ступеня випаханності. Виорати можуть бути як освоєні, так і в різній мірі окультурені грунти. У виорати грунтах найбільш часто проявляється грунтовтома і фітотоксичність грунтів, різко знижують урожай рослин.

Грунтовтома - багатофакторне явище, що виявляється в агроценозах, особливо в умовах монокультури. А.М. Гродзинський (1965), В.Т. Лобков (1964) виділяють наступні, найбільш суттєві причини грунтовтоми:

• односторонній винос поживних елементів, порушення збалансованого живлення рослин;

• зміна фізико-хімічних властивостей грунтів, зсув pH;

• погіршення структури та водно-фізичних властивостей грунтів;

• порушення біологічного режиму, розвиток патогенної мікрофлори (грибків Fusarium, Penicilliumn та ін, бактерій Pseudomonas, деяких актиноміцетів);

• накопичення фітотоксичних речовин (Колін) - похідних фенолів, хінонів і нафтизину, що обумовлюють токсичність грунтів;

• розмноження шкідників і злісних бур'янів.

Грунтовтома розглядається як результат порушення екологічної рівноваги в системі грунт-рослина внаслідок одностороннього впливу на грунт культурних рослин.

Таблиця 4.1. Критичні рівні показників складу, властивостей і режимів грунтів

4.2 ФАКТОРИ ПРОДУКТИВНОСТІ фітоценозів і УРОЖАЙНОСТІ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР

Атмосферні фактори. Зазвичай вони розглядаються разом з космічними, як погодно-кліматичні: сонячна радіація, кількість і розподіл атмосферних опадів, сума активних температур, річний хід температур, тривалість безморозного періоду, відносна вологість повітря, умови перезимівлі рослин, вітровий режим. До атмосферних чинників відноситься і склад атмосферного повітря (вуглекислий газ, нітрати, аміак, аеросуспензіі та аерозолі, водорозчинні солі та ін.)

Сонячна радіація - основне джерело тепла і світла. Інтенсивність радіації залежить від широти місцевості, характеру підстилаючої поверхні, хмарності, часу доби, пори року. Найбільші відмінності спостерігаються в приході прямої сонячної радіації на північні і південні схили. Південні - отримують більше сонячної радіації в порівнянні з прямою поверхнею, а північні - менше.

Рослини в процесі фотосинтезу засвоюють тільки частина приходить енергії сонця, яка називається фотосинтетично активної (ФАР). ФАР - світлові промені з довжиною хвилі від 0,38 до 0,71 мкм. Частина ФАР, використовувану рослинами для фотосинтезу і виражену у відсотках, називають коефіцієнтом використання ФАР. За А.А. Ничипорович, посіви сільськогосподарських культур по використанню ФАР можна розділити на наступні групи: звичайні 0,5-1,5%; хороші - 1,5-3,0; рекордні 3,5-5,0 і теоретично можливі - 6-8% . Величина ФАР залежить від широти місцевості і на території Росії змінюється від 0,4-0,6 млн МДж / га у тундрі до 2,5-2,9 млн МДж / га на Північному Кавказі.

По приходу ФАР проводять розрахунки потенційної біологічної врожайності. При коефіцієнті використання ФАР 3% вона становить від 10-15 т / га на рік у північній тайзі до 30-35 т / га в рік сухої речовини на Північному Кавказі. У тропіках можлива біологічна продуктивність при коефіцієнті використання ФАР 3% може становити 45-67 т / га на рік.

Забезпеченість теплом. Крім суми активних температур повітря, яка відрізняється від суми активних температур грунту за період вегетації, на продуктивність агроландшафтів впливають Адвективні, радіаційні і Адвективні-радіаційні заморозки. Адвективні - обумовлені настанням хвилі холоду з температурою нижче ⁰ 0 С, радіаційні - інтенсивної віддачею тепла з поверхні в безвітряні ясні ночі. Найбільш схильні до заморозків негативні форми рельєфу. Умови перезимівлі рослин визначаються температурами повітря і висотою снігового покриву.

Забезпеченість вологою. Крім кількості опадів та їх розподілу по місяцях велике значення має відносна вологість повітря. Багато культур, зокрема чайний кущ, виноград, вимагають підвищеної вологості повітря - 60-80%.

Вітровий режим суттєво впливає на врожайність культурних рослин. При високих швидкостях вітру спостерігається вилягання посівів, пошкодження квіток і зав'язей плодових та інших рослин. Суховії діють на транспірацію і фотосинтез рослин, погіршують якість і знижують урожай.

Літосферні фактори - рельєф, грунтові води, почвообразующіе породи. Вони впливають на рослину не тільки опосередковано, через грунт, але і прямо.

Рельєф - перераспределітель тепла і вологи. Він формує мікрокліматичні умови. Різні елементи рельєфу відрізняються не тільки вологістю грунтів, а й вологістю приземного шару повітря. Відмінності в температурах різних форм рельєфу можуть досягати 3-5 ⁰ С, в тривалості безморозного періоду - 15-25 днів, у сумах температур в безморозний період - 150-200 ⁰ С.

Почвообразующие породи. Глибина їх залягання, карбонатність, засоленість, складання враховуються при виборі ділянок під плодові культури. Встановлено, що багато почвообразующіе породи мають родючістю. Наприклад, ефективне родючість лесів та лесовидних суглинків, алювіальних відкладень при внесенні мінеральних добрив порівнянно з родючістю гумусових горизонтів чорноземів. В.А. Ковда пояснює родючість грунтоутворюючих порід, як залишкове від стародавніх стадій грунтоутворення.

Грунтові води. Глибина їх залягання, ступінь мінералізації, складу солей враховуються в меліоративної практиці при землеустрої територій. Ці показники мають вплив на ріст і розвиток плодових культур і є основними при виборі ділянок під плодові насадження.

Літосферні фактори родючості важче піддаються або взагалі не піддаються регулюванню, тому їх необхідно максимально враховувати в системах землеробства.

Біосферні фактори - еволюція фітоценозів, внутрішньовидова і міжвидова конкуренція, паразитизм, симбіоз, аменсалізм та інші взаємини в біоценозах роблять значний вплив на їх продуктивність. Наприклад, паразитарний комплекс Choristoneura murinana. У Європі гусениця цього метелика завдає великої шкоди модрині. Аменсалізм - це явище, яке у гальмуванні зростання одного виду (аменсала) продуктами виділення іншого. Наприклад, Нечуйвітер (Hieracium pilosella) з родини складноцвітих завдяки виділенню корінням токсичних речовин витісняє інші однорічні рослини і утворює чисті зарості на досить великих площах.

Антропогенні фактори прямого впливу на рослини впливають як на продуктивність природних фітоценозів (пожежі, забруднення атмосфери токсикантами, вирубка лісу тощо), так і на врожай культурних рослин (вид рослини, сорт, якість насіння, сівозміни, боротьба з смітної рослинністю , шкідниками та хворобами сільськогосподарських культур, позакореневе підживлення та ін.)

5 МЕТОДИКИ ДОСЛІДЖЕННЯ РОДЮЧОСТІ ГРУНТІВ

Для кількісної оцінки родючості грунтів використовують показники, які знаходяться в кореляційного зв'язку з урожаєм. Ці показники об'єднані в три групи: агрофізичні, біологічні та агрохімічні.

Агрофізичні показники родючості грунтів представлені гранулометричним і мінералогічним складом, структурою, щільністю, порізно, повітряною і потужністю орного шару. До біологічних показників відносяться зміст, запаси і склад органічної речовини грунту, активність грунтової біоти, фітосанітарний стан грунту. Групу агрохімічних показників родючості становлять вміст поживних речовин, реакція грунтового середовища і поглинальні властивості грунту.

Показники родючості в більшості випадків взаємозв'язані. Одні з них можуть бути віднесені до основоположним, які визначають стан всіх грунтових процесів. До них відносяться гранулометричний та мінералогічний склади, органічна речовина та фітосанітарний стан грунту. Інші показники родючості, такі, як активність грунтової біоти, агрофізичні та агрохімічні, значною мірою є похідними від вищезгаданих.

6 відтворення родючості грунтів

Поряд з поняттям «родючість грунту» в агрономії широко використовують термін «окультурення грунту». Під окультуренням розуміють поліпшення природних властивостей грунту за допомогою застосування агромеліоративних заходів. Поряд з цим виділяють поняття «окультурення поля», пов'язане з культуртехнічних впливом на орні землі, збільшенням розміру контурів поля, вирівнюванням, видаленням каменів і т.д. з метою створення сприятливих умов для роботи сільськогосподарської техніки.

У сучасному землеробстві поняття «окультурення грунту» можна застосувати до знову освоюваним грунтам з дуже низьким природною родючістю (підзолисті, солонці та ін), сільносмитие грунтам при залученні в орний шар неродючого підорному горизонту. У цих випадках, по суті, доводиться не відтворювати, а створювати родючість. Таке ж завдання виникає при відновленні грунту в місцях гірських або торф'яних розробок. Оскільки на цих ландшафтах колись були культурні родючі грунти, їх відновлення називається рекультивацією. У міру набуття притаманних оброблюваним грунтам властивостей в подальшому здійснюють відтворення родючості окультурених і рекультивованих грунтів.

При землеробському використанні грунту її родючість знижується, оскільки для виробництва рослинницької продукції витрачаються органічна речовина і елементи мінерального живлення, погіршуються умови водно-повітряного режиму, фітосанітарний стан, мікробіологічна діяльність і т.д. тому виникає необхідність управління родючістю грунту в інтенсивному землеробстві. Воно засноване на нормативно-технологічній основі. Це означає визначення оптимальних параметрів показників родючості грунту в конкретних умовах виробництва і технологій відтворення оптимальних рівнів родючості.

Відтворення родючості грунту буває просте і розширене. Повернення грунтової родючості до вихідного первісного стану означає просте відтворення. Створення грунтового родючості вище вихідного рівня - це розширене відтворення родючості. Просте відтворення застосовне для грунтів з оптимальним рівнем родючості. Розширене відтворення реалізується для грунтів з низьким природним рівнем родючості, не здатним забезпечити достатню ефективність факторів інтенсифікації землеробства. Розширене відтворення родючості дерново-підзолистих грунтів - обов'язкова умова розширеного відтворення продукції землеробства взагалі.

Управління родючістю грунту в сучасному землеробстві повинне здійснюватися на основі відповідних моделей. Модель родючості грунту являє собою поєднання експериментально встановлених показників родючості, що у тісній кореляції з величиною врожаю. Модель родючості розробляється для конкретних грунтово-кліматичних і виробничих умов вирощування сільськогосподарських культур.

Відтворення родючості грунту в сучасному землеробстві здійснюють двома способами: речовим і технологічним. Перший передбачає застосування добрив, меліорантів, пестицидів тощо, другий - сівозміни, проміжних культур, різних прийомів обробки грунту і способів сівби та ін ці шляхи спрямовані на досягнення єдиної мети, хоча механізм дії їх різний.

Речові фактори відтворення надають найсильніше і багатоаспектний вплив на родючість грунту. Технологічний вплив не в змозі компенсувати матеріальні втрати грунтового родючості; його ефект заснований на мобілізації речових ресурсів грунту і короткостроковий. У підсумку це призводить до зниження постійних джерел грунтової родючості, хоча і забезпечує короткочасний успіх у підвищенні врожаїв сільськогосподарських культур.

Природна основа теорії відтворення родючості грунту закон повернення - приватне прояв загального закону збереження речовини та енергії.

Відтворення родючості грунту починають з визначення оптимальних параметрів моделі родючості. Моделі родючості суворо диференційовані залежно від природних умов господарства, спеціалізації землеробства, економічного рівня виробництва.

Експериментальне обгрунтування параметрів родючості конкретних землеробських регіонів дозволяє дати об'єктивну оцінку агрономічну грунту. Це означає, що кожна модель родючості грунту повинна забезпечувати ефективне використання добрив, спеціалізованих сівозмін, сучасних ресурсозберігаючих технологій обробітку грунту, меліорацій, засобів захисту рослин.

БІБЛІОГРАФІЯ

1. І.С. Каурічев, Н.П. Панов, М.М. Розов та ін Грунтознавство. - М.: Агропромиздат, 1989. - 719 с.

2. Н.Ф. Ганжара. Грунтознавство. - М.: Агроконсалт, 2001. - 392 с.

3. Г.І. Баздирєв, В.Г. Лошаков, А.І. Пупонін та ін Землеробство. - М.: Колос, 2004. - 552 с.

4. Р.С. Кіра, А.Х. Мукатанов, І.О. Чанишева. Грунтово-екологічні основи землекористування в Республіці Башкортостан. - К.: Вид-во БДАУ, 2004. - 342 с.

5. Р.С. Кіра. Раціональне використання орних земель Південного Уралу (навчальний посібник) - Уфа: Вид-во БДАУ, 2003. - 260 с.

6. І.К. Хабіров, В.Д. Недорезков, Ф.Х. Хазіев та ін Рекомендації щодо збереження та підвищення родючості грунтів Республіки Башкортостан. Уфа: БДАУ, 2000. - 164 с.