реферат. Без преувеличения можно сказать, что своим существованием человечество обязано почве
 Скачать 58.09 Kb.
|
|
ТИТУЛЬНИК Содержание Введение Без преувеличения можно сказать, что своим существованием человечество обязано почве. Почва – главный источник получения сельскохозяйственных продуктов и сырья для промышленности - 88% пищи человечество получает в виде урожаев с обработанной земли. Если же учесть и продукты животноводства, за счет выращивания скота на лугах и пастбищах, то эта цифра возрастет до 98%. Но ценность почвы определяется не только её значением для производства продуктов питания и сырья для промышленности, но и той великой экологической ролью, которую играет почва в жизни биосферы. Через почвенный покров суши, тончайшую ее поверхностную оболочку, идут сложнейшие процессы обмена веществом и энергией между земной корой, атмосферой, гидросферой и всеми живущими в почве организмами. Почва относится к легко разрушаемым и практически невосполнимым видам природных ресурсов. Она разрушается текучими водами, развеивается ветром, резко усиливает эрозию почвы хозяйственная деятельность человека. Возделывая почву под сельскохозяйственные культуры, человек лишает всё большей площади земли естественного травяного покрова, а распаханные, не защищенные скрепляющей дерниной почвы подвергаются смыву и размыву. Из-за эрозии урожайность полей снижается на 20-40%. Поэтому борьба с эрозией почв важнейшее средство поддержания плодородия, обеспечения высоких урожаев. Главные противоэрозийные мероприятия – это внедрение правильных почвозащитных севооборотов, строгое соблюдение агротехники, полезащитные противоэрозийные лесонасаждения, специальные гидротехнические сооружения. О значении лесов как водоохранного и почвозащитного фактора Фридрих Энгельс писал: «Людям, которые в Месопотамии, Греции, Малой Азии и других местах выкорчевывали леса, чтобы получить таким путем пахотную землю, и не снилось, что они этим положили начало нынешнему запустению этих стран, лишив их вместе с лесами центров скопления и сохранения влаги. Когда альпийские итальянцы вырубали на южном склоне гор хвойные леса, так заботливо охраняемые на севере, они не предвидели, что этим подрезают корни высокогорного скотоводства в своей области; еще меньше они предвидели, что этим они на большую часть года оставят без воды свои горные источники, с тем, чтобы в период дождей эти источники могли изливать на равнину тем более бешенные потоки». Эта классическая оценка лесов ученым - серьезное предупреждение тем, кто не считаясь с последствиями вырубает леса в размерах, превышающих научно обоснованные нормы. 1. ОБРАЗОВАНИЕ ПОЧВ И ИХ РАЗНООБРАЗИЕ Почва — это рыхлый поверхностный слой суши, образовавшийся в течение длительного времени в процессе взаимодействия материнской породы, растений, животных, микроорганизмов, климата и рельефа. Почвенный слой как «особое естественноисторическое тело» впервые выделил замечательный русский ученый В.В. Докучаев (1846— 1903). В.В. Докучаев справедливо назвал почвы «зеркалом ландшафта», поскольку они являются выразителем самых главных особенностей природы данной территории. Почва определяет растительный покров и сама зависит от него, а взаимодействие этих двух компонентов в условиях данного рельефа и климата создает облик ландшафта. В зависимости от того, на какой горной породе образовались почвы, они могут быть глинистыми, суглинистыми, супесчаными или песчаными. На песчаных и супесчаных грунтах образуются легкие, т. е. легко промываемые, почвы. На водоупорных глинах — тяжелые, плохо промываемые, заболачиваемые и засоляемые почвы. ПЕСЧАНАЯ ПОЧВА (ПЕСЧАННИКИ) Песчаники относятся к легким видам почв. Они рыхлые, сыпучие, легко пропускают воду. Если горсть такой земли взять в руки и попробовать сформировать комок, то он будет рассыпаться. Достоинство таких почв — они быстро прогреваются, хорошо аэрируются, легко обрабатываются. Но вместе с тем, быстро охлаждаются, пересыхают, слабо удерживают в зоне корней минеральные вещества — и это недостаток. Питательные элементы вымываются водой в глубинные слои грунта, что приводит к снижению наличия полезной микрофлоры и пригодности для выращивания культур. Для поднятия плодородия песчаников необходимо постоянно заботиться об улучшении их уплотняющих и связующих свойств. Добиться этого можно путем внесения торфа, компоста, перегноя, глиняной или буровой муки (до двух ведер на 1 м²), применением сидератов (с заделкой в почву), качественным мульчированием. Более нестандартным методом облагораживания данных почв является создание искусственного плодородного слоя путем глинования. Для этого, на месте грядок, необходимо устроить глинистый замок (выложить глину слоем в 5 – 6 см) и на него насыпать 30 – 35 см. супесчаной или суглинистой почвы. На начальном этапе обработки допускается выращивние следующих культур: моркови, лука, дыни, клубники, смородины, плодовых деревьев. Несколько хуже на песчаниках будут себя чувствовать капуста, горох, картофель и свекла. Но, если удобрять их быстродействующими удобрениями, в малых дозах и достаточно часто, то можно добиться хороших результатов. СУПЕСЧАНАЯ ПОЧВА (СУПЕСИ) Супеси — это еще один вариант легких по механическому составу грунтов. По своим качествам они схожи с песчаником, но содержат немного больший процент глинистых включений. Основные достоинства супесей — они обладают лучшей удерживающей способностью к минеральным и органическим веществам, быстро прогреваются и относительно долго его удерживают, меньше пропускает влагу и медленнее пересыхает, хорошо аэрируется и легко поддается обработке. При обычных методах и выборе районированных сортов на супесчаной почве может расти все. Это один из неплохих вариантов для садов и огородов. Однако приемы повышения и поддержания плодородия для данных почв так же приемлемы. Это предполагает внесение органики (в обычных дозах), высев сидеральных культур, проведение мульчирования. ГЛИНИСТАЯ ПОЧВА (ГЛИНОЗЕМ) Глиноземы относятся к тяжелым почвам с преобладанием в составе глинистых и лессовых (илистых) осадочных пород. Их трудно обрабатывать, в них мало воздуха и они холоднее песчаных почв. Развитие растений на них несколько запаздывает. На поверхности очень тяжелых почв может застаиваться вода из-за низкого коэффициента водопоглощения. Поэтому выращивать на ней культуры достаточно проблематично. Однако, если глинистую почву грамотно окультурить, она способна стать достаточно плодородной. После перекопки она имеет крупнокомковатую плотную структуру, увлажненная липнет к ногам, плохо впитывает воду, легко слипается. Если из горсти влажного глинозема скатать длинную «колбаску», то ее можно легко согнуть в кольцо, при этом она не станет рассыпаться на части или трескаться. Для облегчения обработки и обогащения глинозема, рекомендуется периодическое внесение таких веществ, как крупнозернистого песка, торфа, золы и извести. А повысить биологические качества можно с помощью навоза и компоста. Внесение в глинистую почву песка (не более 40 кг на 1 м2) позволяет снизить показатели влагоемкости и таким образом повысить ее теплопроводность. После пескования она становится пригодной для обработки. Кроме того, возрастает ее способность к прогреванию и водопроницаемости. Зола обогащает питательными элементами. Торф разрыхляет и увеличивает водопоглощающие свойства. Известь снижает кислотность и улучшает воздушный режим почвы. Рекомендуемые деревья для глинистых почв: граб, груша, дуб черешчатый, ива, клен, ольха, тополь. Кустарники: барбарис, барвинок, боярышник, вейгела, дерен, калина, кизильник, лещина, магония, смородина, снежноягодник, спирея, хеномелес или айва японская, чубушник или жасмин садовый. Из овощей на глине неплохо себя чувствуют картофель, свекла, горох и топинамбур. Для остальных культур можно порекомендовать высокие грядки, посадку на гребнях, применение меньшей глубины заделки семян и клубней в почву, высадку рассады наклонным способом (для лучшего прогревания корневой системы). Особое внимание на глинистых почвах необходимо уделять рыхлению и мульчированию. СУГЛИНИСТАЯ ПОЧВА (СУГЛИНИКИ) Суглинистая почва — самый подходящий вид для выращивания садово-огородных культур. Она легко поддается обработке, содержит большой процент питательных элементов, имеет высокие показатели воздухо- и водопроводимости, способна не только сохранять влагу, но и равномерно распределять ее по толще горизонта, хорошо удерживает тепло. Определить суглиник можно, взяв пригоршню данного грунта в ладони и скатать его. В результате можно легко сформировать колбаску, но при деформировании она разрушится. Благодаря совокупности имеющихся свойств, суглинистую почву не нужно улучшать, а необходимо только поддерживать ее плодородие: мульчировать, периодически вносить органические и минеральные удобрения. Выращивать на суглиниках можно все виды культур. Известковая почва Известковая почва относится к категории бедных почв. Обычно она имеет светло-коричневый цвет, большое количество каменистых включений, плохо отдает растениям железо и марганец, может иметь тяжелый или легкий состав. При повышенных температурах она быстро нагревается и пересыхает. У выращиваемых культур на такой почве желтеет листва и наблюдается неудовлетворительный рост. Чтобы улучшить структуру и повысить плодородие известковых почв необходимо регулярно вносить органические удобрения, мульчировать, высевать сидераты, применять калийные удобрения. Выращивать на данном виде грунтов, можно все, но при частом рыхлении междурядий, своевременных поливах и продуманном применении минеральных и органических удобрений. От слабой кислотности будут страдать: картофель, томаты, щавель, морковь, тыква, редька, огурцы и салаты. Поэтому подкармливать их нужно удобрениями, склонными подкислять (сульфатом аммония, мочевиной), а не подщелачивать почву, например. 1.2 Основные свойства почвы. Плодородие почвы, т. е. ее способность обеспечить растения необходимым набором и количеством питательных веществ, водой, воздухом, является одним из самых основных свойств почвы. Исключительно важное значение для плодородия имеет перегной, в котором накапливаются необходимые для питания растений химические элементы: азот, фосфор, калий и др. Плодородие почвы зависит не только от содержания в ней питательных веществ, но и от многих других ее свойств. Важное значение имеет механический состав почвы: песчаная она или глинистая, а также ее структура. Благодаря рыхлой структуре почва легко впитывает атмосферные осадки и обогащается кислородом. Для развития сельскохозяйственных растений наиболее благоприятна зернистая или комковатая структура. Почвенная толща неоднородна. В процессе образования почвы формируются почвенные горизонты. Каждый почвенный горизонт однороден по составу, свойствам, структуре, окраске. Почвенные горизонты в совокупности образуют почвенный профиль — вертикальный разрез почвы от самой поверхности до материнской породы. Мощность почвенного профиля меняется от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров. 1.3 Главные типы почв. Современный почвенный покров — результат длительного и сложного развития природы в целом. В зависимости от условий почвообразования в нашей стране различают следующие типы почв: арктические, тундрово-глеевые, подзолистые, дерново-подзолистые, серые лесные, черноземы, темно-каштановые, каштановые, светло-каштановые и др. АРКТИЧЕСКИЕ ПОЧВЫ Формируются на севере России в непродолжительный теплый сезон на незначительных участках островов Арктики, которые свободны от снега и льда. Это маломощные и очень бедные почвы. Редкие мхи и лишайники, которые здесь растут, практически не дают «материала» для образования гумуса. Почвы данного типа неплодородны — на них невозможно что-либо выращивать. В арктической пустыне мхи и лишайники не растут сплошным ковром, образуя лишь островки. ТУНДРОВО – ГЛЕЕВЫЕ ПОЧВЫ Характерны для области арктического побережья России. Несмотря на малое количество осадков, из-за недостаточного испарения и близкого нахождения многолетней мерзлоты тундровые почвы сильно переувлажнены. В них идет процесс образования глея. При избытке влаги и недостатке кислорода в этих почвах восстанавливаются главным образом соединения железа, которые и придают им зеленоватую и голубовато-серую окраску. Другая особенность данного почвенного покрова — малое содержание гумуса. Мощность окрашенного гумусом горизонта не превышает 5–8 см. Камни, скалы, пятна мха и лишайника — таким почвенным покровом может похвастаться тундра. ПОДЗОЛИСТЫЕ ПОЧВЫ Самые распространенные в России. Они формируются под хвойными лесами в условиях избыточного увлажнения. Отличительные черты этих почв — наличие хорошо выраженного подзолистого горизонта (вымывания) и кислая реакция, которая является неблагоприятным фактором для выращивания культурных растений. Для нейтрализации кислотности при сельскохозяйственной обработке в подзолистый покров вносят известковую муку. Название почвы связано со словом «зола» — в сырой холодной местности при вспахивании можно увидеть слой, который напоминает ее по цвету. ДЕРНОВО – ПОДЗОЛИСТЫЕ ПОЧВЫ Преобладают в смешанных лесах, где помимо хвойных есть лиственные породы и хорошо развит травяной покров. У этого типа почв, по сравнению с подзолистыми, достаточно мощный гумусовый (дерновый) горизонт (10–20 см) с более высоким содержанием плодородного слоя. Причин тому две: лиственные деревья дают растительный опад; в этих районах больше солнечного тепла и меньше влаги, просачивающейся в почву, что ослабляет вымывание гумуса. Дерн — густо заросший травой, скрепленный корнями многолетних растений верхний слой почвы. СЕРЫЕ ЛЕСНЫЕ ПОЧВЫ Непременными условиями для их формирования являются преобладание континентального климата и наличие широколиственных лесов и травяной растительности. Места образования содержат необходимый данному покрову элемент — кальций. Благодаря ему вода не проникает вглубь почв и не размывает их. Содержание гумуса составляет 2–8%, то есть урожайность средняя. На серых лесных почвах выращивают плодовые и зерновые культуры. Почвы этого типа формируются под широколиственными лесами и имеют серый окрас. ЧЕРНОЗЕМЫЕ ПОЧВЫ Господствуют в степях. Это самые плодородные почвы во всей России. Важнейшую роль в формировании черноземов играет дерновый процесс. В степях обильно растут однолетние травы, которые ежегодно отмирают. Именно поэтому черноземы характеризуются мощным слоем гумуса (обычно мощность гумусового горизонта составляет 50–80 см, а в бассейне реки Кубани достигает рекордной величины — 1,5 м). В наши дни черноземы России практически полностью распаханы. Они сосредоточены в районе наиболее развитого в стране сельского хозяйства. Черноземы легко распознать по насыщенному черному цвету, который и дал название этому типу почвы. БУРЫЕ И СЕРО - БУРЫЕ ПОЧВЫ Формируются в областях с пустынным климатом. Поскольку в России таких мест очень мало (отдельные участки Астраханской области), то данный тип почв в нашей стране представлен нешироко. Органический покров здесь незначительный, а образование гумуса затруднено из-за высоких температур, уменьшения влаги и растительного опада. Плодородность пустынных почв можно повысить, снизив степень засоления, улучшив защиту от ветровой эрозии и оптимизировав систему орошения КАШТАНОВЫЕ ПОЧВЫ Распространены в южных степях и полупустынях и формируются в условиях дефицита влаги и крайне скудной растительности. Как следствие, каштановые почвы имеют менее мощный слой гумуса и более светлый коричневый (каштановый) цвет. Хотя они считаются достаточно плодородными, в земледелии их не используют из-за недостатка влаги. Коричневая или каштановая почва годится для выращивания злаков, а нераспаханные массивы — для сенокосов или пастбищ. 1.4 В России есть не только зональные почвы. Иногда на территории страны встречаются сектора, почвенный покров которых разнится от того, что доминирует в зоне. Такие почвы принято называть азональными. От типичных они отличаются свойствами и структурой. Формирование данных почв связано с местными особенностями климата, характером растительности и другими факторами. Незональные почвы формируются в местах с избытком влаги или на особенных почвообразующих породах. Есть они и на территориях, сильно подверженных влиянию какого-либо внешнего фактора (периодический разлив рек, морские приливы, оседание вулканического пепла и др.). Болотные (торфянистые) почвы — самые распространенные среди незональных. Для их образования необходимо сильное переувлажнение. Они встречаются практически во всех климатических поясах. В России их много в Западной Сибири, прослывшей как край болот. ТОРФЯНО – ГЛЕЕВАЯ ПОЧВА В Восточной Сибири, где достаточно продолжительный холодный период, доминируют таежно-мерзлотные почвы, хотя на той же широте европейской части России распространены дерново-подзолистые и подзолистые. В долинах рек преобладают аллювиальные почвы, образованные речными наносами. Они, как правило, более плодородны, чем окружающие их зональные почвы. На Камчатке и в других областях, где извергаются вулканы, образуются вулканические почвы. В их состав входит пепел, оседающий после вулканических взрывов. С одной стороны, эти почвы рыхлые и легкие (а значит, они без труда раздуваются ветром), но с другой, обладают колоссальным набором минералов, что существенно повышает их плодородие. СОЛОНЧАКИ И СОЛОНЦЫ Этот тип незональных почв развит в южных засушливых районах, на участках с относительно близким залеганием минерализованных грунтовых вод. Их образование связано с процессами засоления. В отличие от подзолистых почв здесь господствуют не нисходящие, а восходящие токи воды. Влага с растворенными минеральными соединениями (карбонаты, гипс и др.) подтягивается к поверхности и испаряется, а соли выпадают в осадок. В солонцах соли распределены или по всему профилю, или насыщают отдельные горизонты, в солончаках их концентрация еще больше. Поверхность солончака нередко представляет собой соляную корку 1.5 Почвенные ресурсы. Наиболее важное свойство, которое человек ценит в почвах и стремится использовать, — плодородие, т.е. способность почвы создавать урожай растений. Плодородие обусловлено наличием в почвах органического вещества — гумуса, или перегноя. Благодаря плодородию, почвы являются величайшим природным богатством. Самыми плодородными почвами являются черноземы, формирующиеся в оптимальных условиях для гумусонакопления. Именно в этих почвах запасы гумуса в метровом слое почвы особенно велики. В типичных черноземах они достигают 709 ц/га (Кононова М.М., 1963). В выщелоченных черноземах запасы гумуса уменьшаются (512 ц/га), еще заметнее они снижаются в серых лесных почвах (215 ц/га), а в подзолистых не достигают и 100 ц/га. Таким образом, к северу запасы гумуса уменьшаются, снижается и плодородие почв вследствие возрастания их выщелоченности и увеличения заболоченности, т.е. переувлажнения. К югу от типичных черноземов запасы гумуса также уменьшаются: в черноземах обыкновенных они составляют 426 ц/га, в южных — 391 ц/га, темно-каштановых — 229 ц/га. В светло-каштановых почвах запасы гумуса сокращаются до 116 ц/га, в бурых пустынно-степных — до 62 ц/га. Снижение плодородия почв в сухих степях и полупустынях обусловлено не только уменьшением запасов гумуса, но и засолением почв. С запасами гумуса тесно связана естественная продуктивность почв, которая может быть выражена величиной годового прироста биомассы на единицу площади. На подзолистых и дерново-подзолистых почвах биомасса составляет 45-85 ц/га, на черноземах — 90-137 ц/га, на каштановых снижается до 40 ц/га. Естественно, что обладающие высоким естественным плодородием черноземы уже давно распаханы. Ныне свыше 50% пашни России размещено на черноземах. Около 15% пашни приходится на серые и бурые лесные почвы и примерно столько же — на дерново-подзолистые и подзолистые. Чуть более 10% пашни приурочено к каштановым, главным образом темно-каштановым почвам. Под влиянием длительной обработки почвы постепенно теряют запасы питательных веществ, структура их разрушается. Стремясь поднять продуктивность земледелия, человек вкладывает определенный труд в обработку почвы, вносит в нее удобрения, использует специальные агротехнические приемы, при помощи которых стремится изменить многие важные свойства почв в нужном для него направлении. Благодаря этому многие окультуренные почвы стали более плодородными, чем их девственные аналоги. Естественные ресурсы расширения пашни в России почти исчерпаны, поэтому необходимо повышать эффективное плодородие почв. 2. Обработка почвы Обработка почвы — механическое воздействие на почву почвообрабатывающими машинами и орудиями с целью создания оптимальных почвенных факторов жизни растений, а также уничтожения сорной растительности и защиты почвы от эрозионных процессов. Является основным агротехническим средством регулирования режимов почвы, интенсивности биологических процессов и фитосанитарного состояния. Качественная, своевременная, научно обоснованная обработка является средством повышения плодородия, урожайности культур и неотъемлемой частью интенсивных эффективных ресурсосберегающих систем земледелия. Цели обработки почвы: придание почве мелкокомковатой структуры и создание оптимального сложения по плотности, пористости и т.п., при который складываются оптимальные условия для роста и развития растения и микрофлоры; поддержание хорошего фитосанитарного состояния; предотвращение эрозионных процессов, переуплотнения, уменьшение смыва и непроизводительных потерь воды, гумуса, питательных веществ. Обработка почвы необходима для воспроизводства и окультуривания за счет углубления и увеличения мощности пахотного слоя, разрыхления плужной подошвы в подпахотном слое, заделки органических и минеральных удобрений, мелиорантов. Обработка почвы позволяет улучшить аэрацию почвы, повысить влагообеспеченность растений, активизировать жизнедеятельность микроиорганизмов. Хорошо и глубоко обработанная почва позволяет растениям создавать мощную корневую систему. Качественное разрыхление и выравнивание поверхности в процессе предпосевной обработки — позволяет создать благоприятные условия для прорастания семян и появления всходов. Глубокое рыхление в степных засушливых условиях и на склоновых землях позволяет регулировать водный режим, накапливая влагу атмосферных осадков в корнеобитаемом слое, или, наоборот, в отводить избыточную воду с поля, что косвенно влияет и на остальные режимы почв. Задачи обработки существенно отличаются в зависимости от почвенно-климатических условий и биологических особенностей культур. Стоит отметить, что обработка может иметь негативные последствия: нарушение динамического равновесия в системе почва — растение — окружающая среда. Так, интенсивная обработка активизирует жизнедеятельность почвенной микрофлоры, ускоряя минерализацию гумуса и увеличивая непроизводительные его потери. Разложение дернины и распыление верхнего слоя в районах риска ветровой эрозии создает предпосылки разрушения почвы и возникновения эрозии. Многократные проходы сельскохозяйственной техники приводят к сильному переуплотнению пахотного слоя, ухудшая свойства, интенсифицируя сток воды и снос почвы. Обработка почвы — энергозатратный процесс, требующий до 10-15 тыс. МДж энергии на 1 га, что не всегда окупается урожаем. Результаты длительных исследований отечественных и зарубежных ученых свидетельствуют, что высокий уровень интенсификации земледелия за счет использования удобрений, гербицидов, мелиорантов, орошение и др., изменяют функции обработки, снижаю её долю в формировании урожая до 8-12%. Особенно это характерно для почв с высоким потенциальным уровнем плодородия и благоприятными агрофизическими свойствами. В этих условиях избыточное воздействие нецелесообразно, а роль обработки можно свести к технологическим функциям: заделка удобрений, гербицидов, мелиорантов, семян и т.д. Основными задачами при это становятся воспроизводство плодородие, регулировании водного режима и защите от эрозии. Наоборот, при низком уровне интенсификации земледелия, недостаточном внесении удобрений, средств защиты растений и т.д. значение обработки возрастает и заключается в мобилизации потенциального плодородия, повышении доли доступных форм питательных веществ, поддержании оптимальных структуры и фитосанитарного состояния. 2.2 Развитие учения об обработке почвы Обработка почвы — одно из древнейших занятий земледельца, возникшее одновременно с началом выращивания растения. Значительный прогресс в обработке почвы был достигнут в 1797 г. с появлением первых железных плугов в Англии, а затем и в Бельгии. В последствии, в 1863 г. плуг был усовершенствован немецким крестьянином Рудольф Сакк, который применил для вспашки плуг с предплужником, что позволило впервые узнать о преимуществах глубокой обработки почвы. В России первые рекомендации о глубокой обработке почвы были даны в работах профессора И.М. Комова в 1788 году, который предложил проводить двойную вспашку почвы из-под многолетних трав, при этом при первой вспашке глубина составляла 8-10 см, при второй — 10-20 см. Существенный вклад в развитие основ обработки почвы внесли русские ученые П.А Костычев, В.Р. Вильямс, А.Г. Дояренко, Т.С. Мальцев и др. П.А. Костычев писал: «Цель обработки почвы заключается, между прочим, и в том, чтобы изменить строение почвы, придать ей такое строение, которое для произрастания растений наиболее благоприятно». В своей работе «К вопросу об удобрении и обработке черноземных почв» (1886 г.) он обосновал мелкую вспашку раннего пара в засушливые годы для улучшения разложения дернины. Наоборот, на незадерненных почвах П.А. Костычев предлагал глубокую зяблевую вспашку. В первой половине XX в. исследования в теории обработки почвы были направлены на обоснование культурной вспашки плугом с предплужником и мощности пахотного слоя. Большая заслуга в этом принадлежит В.Р. Вильямсу. Необходимость культурной вспашки основывается на том, что к концу вегетации однолетних растений 10-сантиметровый слой почвы распыляется, утрачивает структуру от механического воздействия орудий, физиологических и биохимических причин, что, в целом приводит к снижению плодородия. Причиной этому служат аэробные условия, складывающиеся в верхних слоях почвы, усиливающие разложение гумуса, затруднение проникновения кислорода в более глубокие горизонты. Для предотвращения негативного влияния предлагалось ежегодно повторять вспашку для придания почве комковатой структуры. В работах А.Н. Лебедянцева (1905) и Л.Н. Барсукова (1952, 1956) была определена дифференциация почвы пахотного слоя по плодородию к концу периода вегетации растений с нарастанием его в верхнем 10-сантиметровом слое и снижением в нижней части. С учетом этого открытия были разработаны рекомендации по сочетанию отвальных и безотвальных обработок в севообороте. И.Е. Овсинский в работе «Новая система земледелия» (1899) обосновывал бесплужную обработку почвы, утверждая, что черноземная почва в естественном состоянии может накапливать достаточное количество воздуха и влаги, для чего необходимо сохранить в ней капиллярность и не допустить иссушения. Если это требование удовлетворить, то возможно заменить вспашку мелким рыхлением верхнего слоя почвы на глубину 5-6 см. Для этой цели были использовали конные культиваторы с плоскорежущими рабочими органами. Среди западных ученых теории бесплужной обработки почвы придерживались Жан (1910) во Франции, Ф. Ахенбах (1921) в Германии, Э. Фолкнер (1959) в США. Крупнейшим достижением агрономической науки и практики можно считать предложенную Т.С. Мальцевым систему безотвальной обработки почвы, заменяющую вспашку с оборотом пласта. В рекомендованной им системе безотвальные рыхления почвы на глубину 35-40 см, проводимые один раз в 3-5 лет, должны сочетаться с поверхностными обработками на 5-8 см с помощью лущильников или дисковых борон применительно к зернопаровым севооборотам. Применение безотвальной обработки привело к увеличению засоренности полей из-за недостатка химических средств борьбы с сорной растительность, что стало ограничением в ее применении. Дальнейшее развитие почвозащитная обработка почвы получила благодаря исследования ВНИИ зернового хозяйства под руководством академика А.И. Бараева. В её основе лежит плоскорезная обработка с оставлением на поверхности почвы стерни и растительных остатков, с полным отказом от отвальных плугов, зубовых и дисковых орудий и их замену на плоскорезы-глубокорыхлители, игольчатые бороны и стерневые сеялки. Применение этой технологии обработки позволяет сохранять на поверхности почвы до 70-80% стерни, защищающей влагу от испарения, а почве придающей ветроустойчивость. Однако на тяжелых переуплотняющихся почвах плоскорезы-глубокорыхлители не обеспечивают качественного рыхления. Поэтому для этих целей созданы и используются чизельные, безотвальные орудия типа параплау, сменные стойки СибИМЭ к плугам, расширяющие возможности почвозащитной обработки, особенно на землях с повышенным риском эрозии. В 70-х годах в СССР стало разрабатываться новое направление — минимизация обработки почвы, которая сосредотачивается на снижении переуплотнения почвы, уменьшении потерь органического и питательных веществ из почвы, сокращении энергетических и трудовых затрат. Значительный вклад в это направление внесли профессора Б.А. Доспехов, С.А. Наумов, К.И. Саранин, А.И. Пупонин и др. Минимизация обработки почвы достигается благодаря сокращению числа и глубины основных обработок в севообороте на почвах с достаточно благоприятными свойствами для роста растений, совмещению технологических операций, замены отвальных обработок безотвальными, что позволяет уменьшить число проходов техники по полю, сократить сроки выполнения работ, повысить производительность труда в 1,5-2 раза и снизить энергетические затраты на 30-40%. Новая технология имеет и недостатки: ухудшается фитосанитарное состояния почвы, в частности, повышается засоренность посевов, поражаемость культур болезнями и вредителями. В тоже время, снижение темпов минерализации гумуса ухудшает обеспеченность культурных растений азотом, особенно после зерновых предшественников, что требует дополнительного внесения азотных удобрений. Для склоновых земель, подверженных риску эрозии, разработаны системы почвозащитной обработки, базирующиеся на применении безотвальной чизельной обработке; вспашке с щелеванием, с изменением микрорельефа поля; мульчировании почвы соломенной крошкой и уменьшении обрабатываемой поверхности и глубины рыхления. В США и Канаде получили распространение почвозащитные технологии обработки: мульчирующая — сплошная безотвальная обработка почвы с использованием чизельных, плоскорежущих и дисковых орудий; полосная — почву обрабатывают перед посевом пропашных только в зоне рядка с помощью фрез, культиваторов, борьбу с сорными растениями осуществляют путем сочетания механического и химического способов. Для пропашных культур, высеваемых на склонах, была предложена гребневая обработка, предусматривающая посев на гребнях высотой 15-20 см, нарезаемые культиваторами гребнеобразователями поперек уклона поля. Борьбу с сорняками ведут химическими методами. Гребневая технология позволяет почве лучше прогреваться, сокращая период вегетации культур. Так, прибавка зерна кукурузы, возделываемой по гребневой технологии, составила 0,35 т/га. 2.3 Научные основы обработки почвы Агрофизические обоснования Создание в почве оптимальных условий для роста растений является основной задачей обработки почвы. Среди агрофизических показателей к числу наиболее важных относится плотность и строение пахотного слоя, структурный состав и степень крошения, мощность пахотного слоя и другие, которые непосредственно влияют на урожайность культур. Плотность Количественной характеристикой строения почвы является плотность. Равновесная плотность — плотность почвы, устанавливающаяся в естественных условиях при отсутствии обработки в течение 1-2 лет и складывающаяся под влиянием силы тяжести, осадков и других природных факторов. Оптимальная плотность — плотность почвы, при которой складываются наиболее благоприятные условия для роста растений и жизнедеятельности почвенных микроорганизмов. Изучение реакции растений на физическое состояние почв различного генезиса позволило определить интервалы оптимальных значений плотности для зерновых и пропашных культур. Например, моделирование плотности сложения дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы показало, что оптимальная плотность в средние по увлажнению годы для зерновых колосовых культур составляют 1,1-1,3 г/см3, для пропашных — 1,0-1,2. Равновесная плотность тех же почв составляет 1,35-1,50 г/см3. Соотношение равновесной и оптимальной плотностей позволяет определять необходимость обработки, её интенсивность и глубину. Так, при вспашке дерново-подзолистой почвы её плотность уменьшается с 1,4-1,5 до 0,8-0,9 г/см3. Плотность зависит от гранулометрического состава, гумуса, количества водопрочных агрегатов, влажности. При тяжелом гранулометрическом составе с большой долей илистой фракции и гумуса почвы подвержены существенному набуханию при увлажнении и разрыхлению, что приводит к изменению равновесной и оптимальной плотности. Черноземные почвы с высоким содержанием гумуса имеют равновесную плотность 1,0-1,3 г/см3, совпадающую с оптимальной, что позволяет уменьшить интенсивность и глубину обработок. Оптимальные условия для появления всходов зерновых культур, а также уменьшения испарения влаги, складываются, в черноземной тяжелосуглинистой почве при плотности верхнего 7-сантиметрового слоя 0,98-1,04 г/см3, а нижнего на глубине 7-30 см — 1,18-1,20 г/см3. Для достижения такого сочетанием плотностей применяют сочетание разноглубинной отвальной и безотвальной обработок с поверхностной. Использование тяжелых почвообрабатывающих машин и транспортных средств приводит к сильному уплотнению до 1,35-1,55 г/см3, ухудшающему физико-механических свойств. Что, например, сказывается на всхожести семян озимой пшеницы, которая уменьшается с 81,1 до 60,7%. В свою очередь, переуплотнение вызывает необходимость глубокого рыхления с помощью безотвальных, чизельных орудий, плугов-глубокорыхлителей и других агрегатов. 2.4 Строение пахотного слоя Строение почвы — соотношение объемов твердой фазы, капиллярной и некапиллярной пористости. Оптимальные для роста и развития растений условия аэрации почвы, её воздухообмена с атмосферой складываются в дерново-подзолистой среднесуглинистой почве при общей пористости 46-56%, некапиллярной — 18-25, капиллярной — 28-31%, и доли твердой фазы 44-54% объема почвы. Для черноземных почв оптимальные условия складываются при общей пористости 51-62% и пористости аэрации — 15-25%. Предельная пористость устойчивой аэрации, при которой наблюдается снижение урожайности зерновых культур, составляет — 13-15% объема почвы. При этом содержание кислорода в увлажненной почве составляет не менее 20%, а СО2 не более 0,2-0,5%. Обработка позволяет улучшить строение пахотного слоя: рыхление при основной и предпосевной обработках позволяют увеличить некапиллярную пористость, а уплотнение чрезмерно рыхлой — уменьшить ее и снизить аэрацию. Создание оптимальной модели плодородия пахотного слоя позволяет обеспечить наиболее благоприятные почвенные режимы, что способствует повышению урожайности культур. Моделирование гомогенного и гетерогенного состояния пахотного слоя дерново-подзолистой почвы с разной мощностью пахотного горизонта показало, что картофель, кукуруза и другие полевые культуры положительно реагируют на гетерогенное сложение профиля почвы, при котором в верхнем 20-сантиметровом слое за счет удобрений и извести создаются более оптимальные агрофизические и агрохимические свойства. Прибавка урожая полевых культур при гетерогенном строении пахотного слоя и внесении высоких доз удобрений на глубину до 20 см за 15 лет повысилась с 3,8 до 9,7 тыс. корм. ед. на 1 га по сравнению с неудобренным фоном. В условиях гомогенного строения — с 3,4 до 8,9 тыс. корм. ед. на 1 га. Внесение удобрений на глубину до 40 см снизил урожайность в кормовых единицах на 10,8%, что свидетельствует о смешивании пахотного слоя с почвой элювиального горизонта, отличающегося низким естественным плодородием и не позволяющим восстановить плодородие до исходного уровня даже за 15-летний период. 2.5 Почвозащитная обработка почвы К современным системам обработки почвы в системах ландшафтного земледелия предъявляются требования к защите от эрозии и энергосбережению. На склоновых землях с риском водной эрозии, применяются специальные почвозащитные технологии на основе глубокого безотвального рыхления, чизелевания, щелевания, прерывистого бороздования и контурной вспашки с поделкой гребней, лунок и др. Применение этих приемов позволяют снизить сток талых и ливневых вод в 2-2,5 раза, а смыв почвы — в 2,5-11 раз. При этом эффективность внесения минеральных удобрений повышается на 10-12%, а урожайность зерновых — на 0,15-0,2 т/га. В степной и лесостепной зон, где почвы подвержены ветровой эрозии, система почвозащитной включает мульчирование, полосную и другие минимальные обработки с применением рыхлящих, но не оборачивающих пласт рабочих органов машин, например, плоскорезов, чизелей, параплау, стоек СибИМЭ, сеялок прямого посева, сохраняющих стерневые и пожнивные остатки на поверхности. 2.6 Агрохимические основы Основная обработка почвы оказывает влияние на распределение органического вещества, удобрений, доступность минеральных элементов, процессы гумификации растительных остатков и азотфиксации. В верхнем 10-сантиметровом слое накапливается больше фосфора и калия. Высокое содержание органического вещества способствует оструктуриванию и хорошим поглотительным свойствам. Это обусловлено локализацией фосфора и калия в верхних слоях за счет органических и минеральных удобрений. Однока, внесение избыточных доз фосфорных и калийных удобрений может превысить допустимую нагрузку на почву и корневую систему растений, что приводит к снижению плодородия и урожайности культур. В то же время, концентрирование питательные вещества в верхнем слое при неглубоких поверхностных обработка приводит к обеднению более глубоких слоев корнеобитаемой зоны. При неблагоприятных условиях, например, пересыхание поверхностного слоя при отсутствии осадков, питательные вещества становятся недоступными. Глубокая периодическая вспашка в севообороте позволяет избежать этих отрицательных явлений, которая обеспечивает оборачивание и перемешивание слоев почвы. Кроме того, устраняется концентрирование пожнивных остатков за исключением земель, подверженных риску эрозии, приводящее к накоплению токсичных веществ в почве продуктов разложения. Широкое применение химических средств защиты растений вызывает необходимость в использовании интенсивных систем обработки почвы, которые направлены на улучшение аэрируемости и ускорения дезактивации пестицидов, например, прометрина. 2.7 Биологические основы Плодородие почвы во многом определяется активностью биологических процессов, поэтому обработка почвы, направленная на улучшение условий жизни почвенной микрофлоры, способствует повышению плодородия. В частности, рыхление улучшает аэрацию, нормализует водный режим почвы, увеличивает количество сапрофитных организмов. Уменьшение интенсивности и глубины рыхления приводит к замедлению процессов минерализации гумусовых веществ, которые являются ключевым фактором плодородия почвы. Так, замена вспашки безотвальной плоскорезной обработкой повышает гумификацию органического вещества на 20-30%, на легких супесчаных на 40%. Известкование кислых почв смещает процесс синтеза гумусовых соединений в сторону образования наиболее ценных из них. Глубина и способ обработки влияют на фитосанитарный потенциал почвы и ее засоренность. Так, ежегодная плоскорезная обработка в течение 5-7 лет увеличивает повреждаемость овса корневыми гнилями на 6,9-8,3%, ячменя — на 11,3-12,4%, засоренность — в 2 раза. Данный факт приводит к необходимости чередования безотвальной обработки с глубокими обработками почвы в севооборотах. Паровая, полупаровая и зяблевая системы обработок почвы являются средствами улучшения фитосанитарного состояния почвы и посевов. Например, для снижения численности проволочников и злаковых тлей служит своевременная система зяблевой обработки. Лущение стерни и зяблевая вспашка плугом с предплужником позволяет провести глубокую заделку семян сорных растений, стерни, и вместе с ними личинок шведской и гессенской мух, гусениц озимой совки. При этом погибают споры линейной и бурой ржавчины, инфекции, корневых гнилей, септориоза. Углубление пахотного слоя, плоскорезная, чизельная обработки в засушливых условиях, сокращает засоренность полей, улучшает влагообеспеченность растений, ускоряет их рост. 2.8 Приемы обработки почвы Прием обработки почвы — однократное воздействие на почву рабочими органами почвообрабатывающих машин или орудий, выполняющих одну или несколько технологических операций. Приемы обработки почвы подразделяются на: приемы основной обработки почвы; приемы поверхностной и мелкой обработок почвы; специальные приемы обработки почвы; посев; послепосевная обработка почвы, или по уходу за растениями. Основная обработка почвы — глубокая сплошная обработка, проводимая под определенную культуру севооборота и изменяющая плотность сложение пахотного слоя и перемешивающая слои или горизонты почвы. К приемам основной обработки почвы относятся: вспашка, безотвальная обработка, чизелевание, плоскорезная обработка, фрезерование. Мелкая обработка почвы — обработка на глубину от 8-10 до 16-18 см. Поверхностная обработка почвы — обработка на глубину до 8-10 см. Поверхностная и мелкая обработки почвы позволяют подготавливать почву к посеву, проводить уход за парами и растениями, уничтожать сорную растительность и создавать условия для обработок на повышенных скоростях и качественной уборки урожая. К приемам поверхностной и мелкой обработок почвы относятся: лущение, культивация, окучивание, боронование, прикатывание, шлейфование, малование. К приемам специальной обработки почвы относятся: двух- и трехъярусная вспашки, плантажная вспашка, щелевание, кротование. Послепосевная обработка почвы — комплекс приемов по уходу за посевами культуры, направленных на создание благоприятных условий для прорастания семян, появления всходов и обеспечивающих оптимальные условия роста и развития растений. К приемам послепосевной обработки почвы относятся: прикатывание, до- и послевсходовое боронование, междурядные рыхления, окучивание и прореживание растений. 2.9 Система обработки почвы Система обработки почвы — комплекс научно обоснованных приемов обработки почвы, последовательно выполняемых при возделывании культуры или в паровом поле севооборота, для обеспечения оптимальных условий почвы для роста и развития растений. Посредство системы обработки почвы регулируют почвенные режимы и фитосанитарное состояние, увеличивают мощность пахотного слоя, предупреждают развитие эрозии. Приемы обработки могут состоять из одного или нескольких технологических операций, например, чизелевание позволяет рыхлить, крошить и частично перемешивать почву. Система обработки почвы определяет земледельческую культуру поля и, как следствие, уровень плодородия и урожайность сельскохозяйственных культур. Выбор приемов, составляющих конкретную систему обработки почвы определяется ландшафтными условиями, типом и состоянием почвы, зональными климатическими особенностями, засоренностью полей, предшествующими культурами и их биологическими особенностями, системой удобрения в севообороте. Она должна обеспечивать оптимальные сроки и высокое качество выполнения работ. В настоящее время применяют следующие системы механической обработки: Система обработки под яровые культуры, определяется предшествующей культурой, например, однолетними непропашными культурами сплошного посева, пропашными, сеяными многолетними травами, чистыми или кулисными парами, обработкой почвы под промежуточные посевы и после их уборки. Система обработки почвы под озимые культуры включает обработку чистых, кулисных или занятых паров и обработку после непаровых предшественников. Системы обработки под конкретные культуры объединяют в технологические комплексы или системы обработки почвы в севообороте. 2.10 Углубление и окультуривание пахотного слоя различных типов почв Углубление и окультуривание пахотного слоя — одна из актуальных задач земледелия. Глубокий пахотный слой позволяет накапливать большее количество влаги, органического вещества, увеличить зону активной деятельности почвенных микроорганизмов и доступность питательных веществ. Увеличение мощности пахотного слоя и улучшение его физических свойств и аэрации при углублении способствуют: Более глубокому проникновению корневой системы растений в нижние слои почвы. Накоплению воды в почве от атмосферных осадков и талых вод. Увеличению пористости и воздухоемкости почвы, улучшению газообмена. Эффективной борьбе с сорняками, болезнями и вредителями. Разрыхлению почвы подпахотного горизонта и разрушению плужной подошвы. Уменьшению деформации почвы и большей устойчивости к переуплотнению под действием ходовых систем тракторов, почвообрабатывающих орудий и транспортных средств. Устойчивому функционированию агроэкосистемы благодаря потенциальному увеличению накопления органического вещества и энергии почвой. 2.11Обработка почв, подверженных водной эрозии Причиной проявления водной эрозии является сток дождевых и талых вод, под действием которого происходит смыв и размыв пахотного слоя и разрушение плодородия почвы. Токи воды уносят на наиболее ценные илистые и коллоидные фракции почвы, растворимые гумусовые и питательные вещества. Главными задачами обработки почвы, подверженных водной эрозии являются: придание мелкокомковатой структуры и рыхлого состояния почвы для улучшения водопроницаемости и поглощения влаги; создание на поверхности склона определенного микрорельефа; уменьшение смыва почвы с поверхностными стоками воды и накоплением ее в почве; углубление пахотного слоя; разрушение плужной «подошвы». Противоэрозионные приемы можно условно разделить на две группы: приемы, увеличивающие водопроницаемость и фильтрующие воду; приемы, создающие на поверхности микрорельеф для задержания стока воды и смыва почвы. Обработка почв, подверженных ветровой эрозии Причинами возникновения ветровой эрозии являются высокая скорость ветра у поверхности почвы, высокая степень распыления при слабой оструктуренности верхнего слоя, низкая его увлажненность и отсутствие защитного растительного покрова. Часто эрозия почвы возникает на обрабатываемых землях, технология обработки которых не соответствует ландшафтным условиям. Задачи противоэрозионной обработки почвы входят: рыхление почвы с сохранением максимального количества стерни и других растительных остатков на ее поверхности; создание оптимальных условий для накопления и сохранения влаги в почве; недопущение распыления почвы и усиления ее аэрации посредством минимизации обработки. Стерня, оставленная на поверхности поля, снижает скорость ветра в приземном слое до 3-4 м/с, предупреждая тем самым выдувание почвы. В зимний период она позволяет задерживать снег, способствует накоплению влаги, в летний жаркий период уменьшает ее испарение. Академик А.И. Бараев заложил теоретические основы противоэрозионной обработки почв, подверженных ветровой эрозии, которые сводятся к следующему: Устойчивой к ветровой эрозии следует относить почвы, содержание в верхнем слое которых структурных агрегатов размером более 1 мм составляет более 50%. Покрытие более 40% поверхности почвы растительными остатками и стерней позволяет снизить скорость ветра в приземном слое до 3-4 м/с, что уменьшает испарение влаги, увеличивает увлажненность почвы, вследствие чего повышается ветроустойчивость. Основываясь на этих принципах, в основе противоэрозионной обработки почвы заложена плоскорезная обработка без оборачивания с сохранением на поверхности поля большей части стерни. 2.13 Обработка мелиорированных земель К мелиорированным земля относят орошаемые и осушенные участки почвы, а также почвы коренного и поверхностного улучшения сенокосов, лугов и пастбищ. Технологии обработки этих земель имеют ряд особенностей и определяются культурами севооборота, засоренностью сорняками, способами мелиорации, уровнем плодородия. 2.14 Современные проблемы обработки почвы Проблемы энергосбережения и уплотнения почвы Обработка почвы является самым энергоемким и дорогостоящим технологическим приемом земледелия. В настоящее время на нее приходится до 40% энергетических и 25% трудовых затрат от общего объема полевых работ по выращиванию и уборке культур. Для оценки, если пересчитать все приемов почвообработки на вспашку, то ежегодно на каждом гектаре перемещается 6 000 т почвы. Экологические проблемы Интенсификация земледелия приводит к нарушению динамического равновесия в экологической системе почва — растение — атмосфера, изменению биогеохимического круговорота веществ и энергии в биосфере. Механическая обработка почвы приводит к разрушению почвенных зооценозов, ходов червей и корней, сокращается зоонаселение, снижается способность почвы к саморыхлению. Частые механические обработки ускоряют микробиологические процессы минерализации органического вещества, что негативно сказывается на структуре почвы, приводит к значительным непроизводительным потерям питательных веществ и влаги. Согласно данным ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, существующая технология обработки почвы за 30-40 лет привела к уменьшению содержания гумуса в пахотном слое черноземных почв на 0,8-1,1%, на склонах — на более 3,5%. В среднем по России при интенсивной отвальной обработке ежегодно в пахотном слое минерализуется около 1 тонны гумуса на 1 гектар, что равноценно потере 10 тонн почвы при 2,5-процентном содержании гумуса.  ЗАКЛЮЧЕНИЕ Почвенно-земельные ресурсы являются одной из самых необходимых предпосылок обеспечения жизни на Земле. Однако их роль в настоящее время недооценивается. Почва как элемент биосферы призвана обеспечить биохимическую среду для человека, животных и растений. Только почвой могут быть обеспечены полноценные условия для производства продуктов питания, корма для животных. Неотъемлемыми функциями почва как природного тела является накопления атмосферных осадков и регулирование водного баланса, концентрация элементов питания растений, образование и обеспечение чистоты подземных вод. Почвенный покров — важнейшее природное образование. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95−97% продовольственных ресурсов для населения планеты. |