Вальков - Почвоведение. Издательский центр МарТ
 Скачать 19.72 Mb.
|
|
П о ч во ведение bполезных ископаемых, отходы бурения нефтяных и газовых скважин, вязкие нефтепродукты, ядовитые городские отходы, незакрытые отвалы ядохимикатов и минеральных удобрений и др. В пределах группы токсифабрикатов выделяются практически те же подгруппы, что ив натур- и артифабрикатах. Они отличаются от своих аналогов токсичностью слагающих их материалов токсили- тостраты, токсииндустраты, токсиурбистраты, токсифимо- страты. Часть IV ПЛОДОРОДИЕ, РАЦИОНАЛЬНОЕ и с пользование bbиbbо х рана bbп о ч в 4.1. ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ . 1 . 1 . Понятие bbоbbп л од о родии bbп о ч в Почвы представляют собой сложную особую биокосную оболочку земного шара, покрывающую сушу материков. Горные породы, подвергаясь воздействию многих поколений живых организмов, испытывая длительное влияние атмосферы и гидросферы, преображаются в почвенный покров. Почвы имеют особый органоминеральный состав. В процессе почвообразования происходит накопление гумуса и других сложных органических соединений. Почвы обогащаются также биогенными вторичными алюмосиликатными и силикатными минералами, биофильными элементами и, таким образом, приобретают специфическое свойство — плодородие — способность обеспечивать рост и продуктивность растений, те. производить урожай. Это свойство почвы служит основным условием продуктивности фитоценозов и сельского хозяйства со всеми его отраслями. Соотношение химических элементов в живом веществе игорных породах различно. В почвах постоянно аккумулируются, одновременно закрепляются и переходят в подвижное состояние химические элементы, обеспечивающие жизнь. Важнейшая особенность почвы, основа ее плодородия — избирательное накопление необходимых элементов в почвенных слоях, которое возможно только при участии живых организмов и, главным образом, растений. Их корни поглощают эти элементы из пород. Растения, накапливая в своем веществе элементы-биофилы, затем передают их почвенному гумусу и другим соединениям, тем самым улучшая среду своего обитания. Почвы с гу мосферой закрепляют нужные для жизни химические элементы и становятся начальным звеном последующего усвоения и миграции этих элементов по цепям питания многих групп организмов. Нов конце концов, они снова приходят к почве. Неоднородность биоклиматических условий в сочетании с геоморфологическим разнообразием поверхности Земли определяет сложное переплетение жизненных процессов и явлений физического Почвоведение bхимического и иного преобразования литосферы. Формируют широкое разнообразие почв, часто резко контрастных по своему строению и качествам. Но все почвы объединяет общее свойство — пло дородие. П лодородие — это способность почвы удовлетворять потребность конкретных растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы воздухом и теплом, Питание, вода, воздух, тепло — главнейшие слагаемые плодородия почв Здесь необходимо подчеркнуть следующее. Подпочвенным питанием понимается обеспечение растений минеральными формами Р, К, Са, Mg, Na и практически всеми другими химическими элементами, имеющимися в природе. Однако основная масса живого вещества планеты построена из химических элементов, имеющих атмосферное происхождение. Ведущие компоненты атмосферы N2, С 0 2, Н — это газы. Именно из них строятся органические вещества живых организмов, в которых по массе господствуют СОН. Академик В.И. Вернадский подчеркивал, что почти все вещества организмов создаются из газов. Еще ярче эта связь выражена в факте, что все земные газы (исключая вулканические эманации) так или иначе связаны с организмами и процессами жизни». Кислород — продукт фотосинтеза растений. Весь кислород атмосферы происходит из молекул воды. Вода тоже предоставляет живым организмам водород. Кислород и углерод живого вещества происходят из углекислоты. С 0 2 при, в общем-то, незначительном содержании в атмосфере (0,03%) — фундамент всей жизни планеты. Без угольной кислоты не было бы жизни, — пишет В.И: Вернадский и далее отмечает Зеленая растительность перерабатывает и поглощает главным образом углекислоту, происходящую от дыхания почвы. Дыхание почвы есть биохимический процесс, связанный с выделением углекислоты бактериями, почвенной микрофау ной и грибами». Первоисточник воды — соленые воды Океана. Однако вся пресная вода, без которой немыслима жизнь, имеет атмосферное происхождение. Это нечто иное, как конденсированная из газообразного состояния атмосферная влага. Среднее ее содержание в атмосфере около Наконец, азот, как компонент живых организмов, имеет атмосферное происхождение, хотя и усваивается в большинстве своем из Часть. Плодородие, рациональное bbи с пользование bbиbbо х рана bпочв4 5 минеральных соединений почвы. В минеральных породах литосферы азота не было. Организмы, фиксирующие азот из атмосферы, обогащают им почву. Почва считается плодородной, если растения на ней не страдают т холода и перегрева, а корневые системы получают в нужном ко- ичестве элементы питания, воду, не испытывают недостатка в кис- ороде воздуха. Недостаток или избыток одного из слагаемых компонентов плодородия ограничивает возможности получения урожая и часто приводит к гибели растений. В многогранном понятии плодородия каждая его составляющая важна и незаменима. А поэтому не следует искать главное. Выделим лишь крайне разносторонние функции живого и мертвого органического вещества и продуктов метаболизма, трансформации органических соединений, их минерализации и новообразования, где вещественно и энергетически преобладает фотосинтез. В этой сложнейшей цепи круговорота и превращения материи выделяется группа специфических органических соединений почвы — ее гумус. Специфических потому, что они присущи в природе только почвам. От возникновения гумуса, его существования и исчезновения (минерализации) зависит разностороннее явление — плодородие почвы. Виды и формы bbп л од о родия плодородия связано с естественным почвообразованием, поэтому каждой почве присуще природное, или естественное плодородие.Если почва распахивается либо используется под кормовые угодья, она включается в сельскохозяйственное производство. Ее природное плодородие начинает проявляться в продуктивности сельскохозяйственных угодий. Этот вид плодородия часто называют эффективным, в котором объединены естественное и искусственноеплодородие. Искусственное плодородие создается человеком, его разносторонним воздействием на природу почвы. Однако человек по-разно- му влияет на почву. Известно много примеров, когда благодаря его деятельности естественные малопродуктивные ландшафты пустынь, болот, солончаков, солонцов были преобразованы в плодородные пахотные земли. В цветущие сады превратились болота Колхиды, плодородными стали земли Нидерландов, Голодной степи, оазисы 4 * Почвоведение bХорезма и Сахары, высокие урожаи риса получают в дельте Кубани и т. д. Все это иллюстрирует положительное влияние человека на естественные свойства почв, искусственное плодородие проявляется по отношению к природному в высоком эффективном плодородии. Но часто земледелец по незнанию или из-за нерадивого хозяйствования, пренебрежительного отношения к почве снижает естественный уровень плодородия, что приводит к деградации почвенного покрова. Плодородие почв проявляется в двух формах. Во-первых, плодородие почвы выражается в продуктивности (урожайности) произрастающих на ней растений, в количестве синтезируемой фи томассы. Плодородная почва должна давать высокий урожай сельскохозяйственных растений. Примером могут служить черноземы Кубани, обладающие превосходными естественными свойствами для культурной растительности и по праву считающиеся плодороднейшими почвами мира. Однако высокая урожайность растений может быть достигнута за счет увеличения искусственного плодородия. Нечерноземные почвы Западной Европы — рекордсмены мира по урожайности зерновых культур. Поэтому плодородие разных почв, их бонитет сравнивается по многолетней урожайности культурных растений, но обязательно — при равных экономических затратах на получение урожая. Во-вторых, плодородие почвы выражается в богатстве элементами питания, гумусом, в растительно-экологических свойствах и их количественно-качественных особенностях. В данном случае плодородие определяется содержанием в почвах азота, фосфора, калия и других биогенных элементов, необходимых для питания растений и поддержания их различных физиологических функций. Большое значение имеют также свойства почвы, ее характеристики, создающие определенные экологические условия, среду для жизнедеятельности растений. К ним относят реакцию среды (pH), физические свойства, содержание солей, гранулометрический состав, каменистость, солонцеватость, увлажненность и др .1 .3 . Экологи ческа яко н кр е т нос т ь п л од о родия bbп о ч в Главный парадокс плодородия заключается в том, что все почвы обладают плодородием, ив тоже время нет вообще плодородных зе Часть. Плодородие, рациональное bbи с пользование bbиbbо х рана bbп о ч в 459 мель. Их плодородие очень конкретно. Еще в I в. римский ученый- философ Плиний Старший отмечал: Почвау которую украшают высокие и стройные деревья, дале- о не самая лучшая, если не считать ее пригодность для самих деревьев. Различные почвы не могут быть одинаково хороши для всех растений. Экологические особенности растительных организмов крайне разнообразны в отношении требований к почвенным условиям к реакции среды, физическим свойствам, гранулометрическому составу и даже к богатству органическим веществом и элементами питания. Например, чай и люпин растут только на кислых почвах, а люцерна предпочитает нейтральные и слабощелочные почвы. Для зерновых культур оптимальны тяжелые структурные почвы, а картофель, бахчевые культуры и черешня лучше растут на легких почвах. На богатых в отношении элементов питания и органического вещества почвах не размещают плантации виноградников и табака из-за резкого ухудшения качества продукции, а конопля и овощные культуры требуют очень богатых почв. Поэтому на практике почвы всегда разделяются на более благоприятные для полевых культур, для садов, для виноградников, для картофеля, для огородов, для чайных плантаций и т. д. Так что одна и та же почва для одних растений может быть плодородной, для других — малоплодородной. В этой особенности почвенного плодородия заложена основа рационального, те. в наибольшей степени отвечающего почвенным условиям, размещения сельскохозяйственных растений, направленного на оптимальную специализацию сельскохозяйственного производства. Изучение почвенного покрова, почвенное районирование позволяют выделить территории с наиболее благоприятными природно-почвен ными условиями для разных направлений сельского хозяйства, для разных культурных растений. С особенностями почвенного плодородия связано развитие зернового хозяйства, льноводства, хлопководства, виноградарства, табаководства, садоводства, субтропического плодоводства и др. Учитывая экологические особенности культурных растений, плодородная почва должна обладать следующими качествами Соответствовать по своим свойствам экологическим особенностям возделываемых культур Например, богатые черноземные почвы — лучшие пшеничные земли, на легких 440 i V ' Почвоведение bпочвах хорошо растет картофель и бахчевые культуры, тяжелые пойменные земли — оптимальны для риса, чай и люпин растут только на кислых почвах, а люцерна предпочитает нейтральные и слабощелочные, и т. д Обеспечивать растения минеральными веществами Доступность и количество этих веществ неравнозначны для разных культур. Овощи и конопля требуют почв, богатых органическим веществом и легкодоступными азотом, фосфором и калием, хорошо гумусированные почвы оптимальны для зерновых культур и подсолнечника, в тоже время виноград, табак, гречиха отрицательно относятся к богатству почвы гумусом, снижая урожайность и качество продукции Обладать оптимальными устойчивым запасом влаги И здесь экологический оптимум отличается широким разнообразием. Рис возделывают при затоплении, для овощных культур необходимо хорошее, ноне избыточное увлажнение, а виноград и сорго нормально вегетируют при влажности почвы, которая для большинства растений означают их гибель от засухи Быть достаточно рыхлой и иметь комковато-зерни- ст ую или ореховат ую структуру, что обеспечивает свободное и глубокое развитие корневой системы растений. Черешня, яблоня, груша хорошо плодоносят только на рыхлых почвах, слива же может нормально плодоносить на плотных почвах, а для кукурузы, подсолнечника, люцерны плотные почвы — не только препятствие, а наоборот, они их улучшают, мелиорируют Обладать оптимальной теплоемкостью и теплопроводностью, быть достаточно теплой для обеспечения жизнедеятельности соответствующих растений. Здесь также характерно экологическое разнообразие. Холодные условия необходимы для картофеля, брюквы, турнепса, а яблоня, груша, слива и виноград не переносят высоких температур тропиков. Человек отбирал растения для культуры во всех природно-клима тических зонах, за исключением, по-видимому, только полярного пояса. В сельскохозяйственном производстве возделываются злаки из субтропических и умеренных широт (пшеница, сорго, просо, рожь, клубнеплоды относительно прохладных территорий (картофель, то Часть. Плодородие, рациональное bbи с пользование bbиbbо х рана bпочв4 4 1 пинамбур) и тропиков (ямс, батат, таро), растения широкого спектра лесных поясов (яблоня, груша, слива, абрикос, мандарин, манго) и т. д. В последние годы даже такое типично таежное растение, как брусника, и типично болотное, как клюква, становятся объектами сельскохозяйственного возделывания. Это свидетельствует о бесконечном разнообразии почв, которые были первоначально родными для ушедших в культуру растений. Учение НИ. Вавилова о центрах происхождения культурных растений становится теоретической основой исследований в области почвенной экологии сельскохозяйственных растений. Культурные растения сохранили в своем генетическом фонде, пусть даже измененном многовековым воздействием человека, адаптивную реакцию к первоначальной природной среде, первоначальным почвам, с которыми когда-то эти растения составляли оптимальное почвенно-экологическое единство. Данное единство определяло максимальную биологическую продуктивность. Поэтому для эффективного использования почвенного плодородияу получения максимальных урожаев необходимо достигать такого же единства между сельскохозяйственными растениями и культурными почвами. Приведем несколько примеров. Родина арбуза — Южная Африка, где распространены красно-бурые и красно-коричневые почвы сухих саванн. Ожелезненносгь этих почв создает эффект опесчаненности. Особенностью почв саванн является также наличие длительных периодов почвенной засухи, сменяющейся влажными периодами. Культура арбуза во многом унаследовала экологические особенности своей родины. Арбуз практически безразличен к содержанию в почве гумуса. Высокие урожаи этой культуры получают и на многогумус- ных черноземах, и на малогумусных сероземах, светло-каштановых, серо-бурых пустынных и бурых полупустынных почвах при условии обеспечения их влагой. При достаточной рыхлости и структурности почв растения арбуза дают неплохие урожаи на почвах тяжелосуглинистого и легко глинистого гранулометрического состава, например на черноземах различных подтипов. Однако экологическая особенность арбуза — давать высокую продуктивность и хорошее качество на почвах легкого гранулометрического состава, в том числе и на слабогумуси- рованных песках. Эти почвы малоценны для большинства других Почвоведение растений, и использование их под бахчи наиболее эффективно. Нечувствительность арбуза к бедным легким почвам объясняется мощным развитием корневой системы, ее высокой способностью использовать большие объемы почвы и материнской породы. Корни арбуза проникают на глубину 4—5 метров и охватывают объем 7—10 м почвенной массы. Мощная корневая система обеспечивает относительную засухоустойчивость этой культуры, однако арбуз положительно реагирует резким возрастанием урожайности и на достаточную влажность почвы. Чередование сухих и влажных сезонов характерно для саванн Южной Африки. Родина картофеля — горные районы Чили и Перу. Здесь прохладный климат, легкие опесчаненные почвы с слабовыветренными минералами, обогащенные калием. Это и обусловило формирование определенных экотипов картофеля, находящих оптимальные условия в нежарком влажном климате, на легких почвах (серые лесные, дер- ново-подзолистые, черноземы оподзоленные и др) при повышенном калийном питании. Родина гречихи — высокогорные влажные районы Азиатского материка (Индия, Гималаи) с промытыми небогатыми почвами. Поэтому гречиха — влаголюбивое растение, корневая система которого, выделяя различные органические кислоты, способна разлагать минералы и обеспечивать себя элементами минеральной пищи и, главным образом, фосфатами. Нетребовательна гречиха и к гумусовому содержанию почв. Наоборот, урожайность зерна гречихи снижается на богатых гумусом черноземах. Требует гречиха для своего развития также легких почв. Наконец, главная наша культура полей — пшеница — имеет несколько близких по природным условиям центров происхождения. Это Передняя и Средняя Азия, Средиземноморье с умеренно влажными умеренно сухим климатом. Здесь распространены коричневые почвы, которые по всем своим характеристикам очень близки к чер ноземам. В них достаточно высокое содержание гумуса и зольных элементов, нейтральная реакция среды, рыхлое структурное строение, хорошие физические свойства при умеренно тяжелом гранулометрическом составе. Именно этим характеристикам отвечают лучшие пшеничные земли мира — черноземы Евразии, черноземовидные почвы североамериканских прерий и руброземы Аргентинской пампы. Произошла лишь некоторая эколого-климатическая переориентация Часть. Плодородие, рациональное использование и охрана почв пшеницы из субтропического растения она стала типичной сельскохозяйственной культурой суббореального пояса, сохранив, однако, все экологические требования периода вегетации. Субтропическим прибежищем пшеницы стали пампасы Южной Америки, где, кстати, дикие ее формы не встречаются. Субтропики со средиземноморским типом климата, в силу исторически сложившегося развития агрокультуры, стали главным мировым центром типичных субтропических многолетних растений цитрусовые, маслина, инжир, гранат и др. Попытки вывоза этих культур за пределы более прохладные или более теплые не принесли положительных результатов. Такие примеры характерны практически для всех культурных растений, разве, пожалуй, исключая только рожь, которая вошла в культуру, будучи сначала сорным растением. А махорка стала культурным растением благодаря селекции. Именно селекционеры из вида Nicotiana tabacum создали вид Nicotiana ructica сего особыми экологическими требованиями. На протяжении тысячелетий происходила миграция культурных и дикорастущих растений. Часто культурные растения переселяются из стран их вторичного освоения. Иногда их дикорастущие формы встречают на значительных площадях в странах, далеких от аборигенного происхождения, если экологические условия климата и почв почти идентичны первоначальным. Такое явление, в частности, наблюдается в отношении абрикоса, грецкого ореха и других растений в лесах Кавказа и Средней Азии, а также цитрусовых культур в Южной Америке. Экологически оценивать отдельные характеристики почв и почвенный покров в целом в отношении плодородия для растений следует весьма осмотрительно. Почва — целостная система, где все взаимосвязано и взаимообусловлено. Одно качество, положительное для тех или иных растений, может быть отрицательным для других. С экологических позиций все растения можно объединить в три группы растения широкого экологического оптимума растения ограниченного экологического оптимума растения узкого экологического оптимума. Оптимум имеет очень конкретное содержание и разделяется, прежде всего, на биоклиматический и почвенный * 4 4 |