Почва – базовая составная агроэкосистемы

5. Плодородие почвы – важный фактор функционирования агросистем

 

В естественной экосистеме потребляемые растениями элементы в процессе круговорота веществ возвращаются в почву, то в агроэкосистеме круговорот веществ неполный: часть минеральных веществ (например, соединения азота, фосфора) выносится с урожаем. Поэтому для восстановления плодородия почвы человек вынужден вносить удобрения. Таким образом, агроэкосистемы крайне неустойчивы и не способны к само регуляции. В отличие от устойчивых экосистем со зрелыми сообществами, агроценозы считают незрелыми системами.

 

5.1 Роль минерального вещества почвы в формировании его плодородия

 

Почва состоит из минеральных компонентов разного размера: камней, щебня и «мелкозема». Последний принято подразделять в порядке укрупнения частиц на глину, ил и песок. Механический состав почвы определяется относительным содержанием в ней песка, ила и глины.

Механический состав почвы сильно влияет на дренаж, содержание питательных веществ и температурный режим почвы, иными словами, структуру почвы с агрономической точки зрения. Средне- и мелкоструктурные почвы, такие как глины, суглинки и алевриты, обычно более пригодны для роста растений, так как содержат достаточно питательных веществ и способны лучше удерживать воду с растворенными в ней солями. Песчанистые почвы быстрее дренируются и теряют питательные вещества в результате выщелачивания, но их выгодно использовать для получения ранних урожаев; весной они быстрее, чем глинистые, просыхают и прогреваются. Присутствие камней, т. е. частиц диаметром более 2 мм, важно с точки зрения износа сельскохозяйственных орудий и влияния на дренаж. Обычно с увеличением содержания камней в почве уменьшается ее способность удерживать воду.

Минеральная часть  в среднем составляет 55-60% объема и 90-97% массы почвы. За происхождением и составом она связана прежде временно с минералами магматических и осадочных горных пород, на которых происходит почвообразующий процесс. Полевые шпаты, силикаты, карбонаты, слюды достигают 85% минеральной составляющей почвы. Важнейшие химические, физические и биологические составляющие почвы тесно  связаны  с его минеральным составом, что большой частью определяет уровень его природного плодородия и оказуется прежде всего через гранулометрический состав – важный показатель агрономической и производственной характеристики плодородия почвы. Под гранулометрический составом почвы обычно понимают относительный состав  у него механических элементов разного размера.

Для классификации почв за гранулометрическим составом используют специальную шкалу, основными критериями которой есть соотношения в почве состава физической глины и физического песка.

Песчаные почвы бедные на гумус и питательные вещества, хорошо пропускают воду, но слабо задержуют ее, хорошо управляемые, весной быстро прогреваются, легко орються.

Глинистые почвы имеют повышенную плотность, слабую аэрацию, впитывают много влаги, но плохо пропускают ее в глубокие горизонты, в сыром виде имеют повышенные вязкость и липкость, в сухом – большую твердость. Глинистые почвы трудно пахать, удельное сопротивление их во время обработки значительно высокий, чем супесчаных.

 

5.2 Органическое вещество почвы как важная составляющая

 

Органическое вещество почвы состоит из органических остатков (различной степени разложения) и гумуса, представляющего собой массу специфических органических веществ темного цвета, равномерно пропитывающих минеральную часть верхнего слоя почвы.

Источники органического вещества. Основной источник органического вещества почвы - остатки отмерших организмов - растений и животных. Количество органических остатков, поступающих в почву и на ее поверхность, определяется не только типом растительности, ее возрастом (имеется в виду древесная многолетняя), но и условиями произрастания. В таежно-лесной зоне, в еловом лесу 60-80-летнего возраста средний годовой опад составляет 4—7 т на 1 га. Примерно такое же количество опада оставляет береза.

Под травянистой растительностью основной источник гумуса — корни, масса которых в метровом слое почвы (в воздушно-сухом состоянии) составляет на суходольных лугах в таежно-лесной зоне от 6 до 13 т на 1 га, в зоне степей — 8—28, в зоне пустынь — 3—12 т на 1 га. Многолетние сеяные травы в зависимости от их состава и условий произрастания оставляют в почве 6— 15 т корней на 1 га. Под однолетней культурной растительностью ежегодно остается 3—5 т корневых остатков на 1 га.

Скорость разложения органических остатков зависит от их состава. Быстро разлагаются остатки травянистых растений, особенно бобовых, богатых белками; медленному разложению подвергается лесная подстилка, содержащая лигнин, смолы, дубильные вещества.

Превращение органических остатков в почве. Разложение органических остатков происходит под воздействием воды и воздуха, животных и микроорганизмов, обитающих в почве. Основная роль в этом

Роль гумуса в почвообразовании и плодородии почвы. Гумус входит в почву как ее важнейшая составная часть и в основном определяет ее плодородие. Органическое вещество и гумус — источником питательных веществ для растений. В гумусе почвы элементы питания сохраняются на продолжительный срок. При постепенной минерализации гумуса в результате микробиологических процессов из него высвобож-дается азот, фосфор, сера и другие питательные элементы в доступной для растений форме.

 

 

6. Эколого –  агрохимическая оценка почвы

Агрохимические показатели почвы являются основными параметрами, которые определяют качество почвы, регламентируют уровень программированной урожайности сельскохозяйственных культур.

На сегодня комплексная эколого-технологическая оценка почвы в системе почва-растение-технология-экономика является основой ведения экологически сбалансированного земледелия, проведение взвешенной аграрной реформы, разработки перспективных государственных программ по повышению эффективности работы АПК – одной их важных составных национальной экономики.

Базовыми составными её являются эколого-агрохимическая оценка почвы и агроэкологическое группирование земель.

В стране проводятся эколого-агрохимическая паспортизация полей и земельных участков. Её цель – создание информационной базы землепользования, что даст возможность рациональнее использовать земельные ресурсы, планировать мероприятия по поддержке и повышении плодородия почв, оптимизировать технологии выращивания сельскохозяйственных культур, проводить экономическую оценку земель.

Эколого-агрохимический паспорт поля – это документ, в котором сконцентрирована информация о плодородии почв и их агроэкологическое состояние. Он разрабатывается для каждого поля или земельного участка на основе материалов агрохимического, радиологического и др. видов мониторинга почв, в том числе на содержание тяжелых металлов и остаток пестицидов. Этими паспортами обосновывают меры, направленные на рациональное использование и повышение плодородия почв, улучшение их агроэкологического состояния.

Эколого-агрохимическое состояние почвы определяют внесением в агрохимическую оценку поправок на загрязнение его радионуклидами, тяжелыми металлами и пестицидами с учётом климатических условий территории, орошения, осушения, кислотности, засолённости почв и др.

Агрохимическая оценка почв поля (земельного участка), хозяйства, других территориальных единиц (район, область, республика) определяет уровень их окультуривания. Эколого-агрохимические паспорта включают показатели не только плодородия, но и данные про загрязнения почв токсикантами антропогенного происхождения, т.е. сведенные показатели агроэкологического состояния поля, земельного участка и т.д.

Основными показателями по которым определяют агрохимическое состояние почв поля являются: содержание в пахотном слое гумуса, азота, подвижного фосфора, обменного калия, микроэлементов (молибдена, цинка, меди, бора, кобальта) а также кислотность почвы, сумма основ, плотность почвы, максимально возможные запасы продуктивной влаги в слое почвы 0-100см.

Порядок определения эколого-агрохимической оценки

1. Определение агрохимической оценки почвы.

С этой целью почву поля оценивают в баллах за его агрофизическими и агрохимическими особенностями относительно эталонных показателей (но не больше, чем 100 баллов), выводят средний балл всех оценочных показателей, вводят поправки на кислотность почвы и после этого определяют агрохимическую оценку почвы.

За эталонный по оптимальной величине максимально возможных запасов продуктивной влаги в метровом слое взято почву с запасом влаги 200мм. Средний бал является средней арифметической величиной с её оценочных показателей.

2. Определение выведенной эколого-агрохимической оценки почвы

Для этого к агрохимической оценки вводят поправки:

- На содержание в почве подвижных форм кадмия, свинца, цинка.

- На загрязнение остатками пестицидов.

- На загрязнение радионуклидами.

- На климатические условия

Значения показателей, а также агрохимическую и выведенную эколого-агрохимическую оценки в баллах записуют в эколого-агрохимический паспорт поля, земельного участка.

7. Расчёты коэффициента  биологизации и баланс восстановления гумуса почвы севооборота

7.1 Задание №9

1. Севооборот

№ поля	Культура севооборота	Площадь, га	Урожайность, ц/га
1	Озимая рожь	100	35
2	Картофель	100	250
3	Кукуруза	100	40
4	Горох	100	18
Всего:		400

 

 

2. Фактически внесено удобрений под культуры севооборота:

В поле №1 под озимую рожь: при посеве  Р20, весной в подкормку N40;

В поле №2 под картофель: под основную обработку 20 т/га навоза;

В поле №3 под кукурузу:под основную обработку N40 Р60.

3. Использование резервов органики: не используется.

 

7.2 Расчёты коэффициента  биологизации и баланс восстановления гумуса почвы севооборота

На основе индивидуального задания, в котором указывается схема севооборота, площадь и урожайность культур, фактически внесенные дозы органических и минеральных удобрений под культуры севооборота, делаются расчёты показателей таблицы 1.

В таблицу 1 заносятся данные о севообороте, приход органических веществ за счёт внесения органических удобрений, а также приход минеральных веществ (N,P,K) за счёт внесения под культуры севооборота минеральных удобрений под основную обработку, при посеве и подкормке.

Далее, используя расчётные данные, определяем соотношение органических и минеральных удобрений и коэффициент биологизации севооборота.

Анализируя полученные данные по соотношению органических и минеральных удобрений, коэффициента биологизации севооборота, используя справочный материал можно сделать следующие выводы:

При расчете баланса гумуса в севообороте ,учитывая все фактические внесения под культуры: Оптимальная  плотность; близко к оптимальным значениям грунтовых режимов, менее интенсивное нарастание содержимого.

При расчете баланса гумуса в севооборот без внесенного в поле №2 под картофель 20 т/га навоза: Не оптимальное значение плотности, его слитости, образуются глыбы, наблюдаются минимумы в значении грунтовых режимов, происходят процессы дегумификации-декальцинация

7.3 Расчёты балансавосстановления гумуса в почве севооборота

Вариант 1 (без учёта фактически весенних органических удобрений и использования резервов органики).

Расчёт производится по формуле:

 

Где Бг – баланс восстановления гумуса в почве данного севооборота, ±т/га в год;

Ук – количество послеуборочных остатков, поступающих в пахотный слой почвы после каждой культуры севооборота, т/га;

Пк – площадь культуры севооборота, га;

Мк – минерализация гумуса каждой культуры севооборота, т/га;

П    – общая площадь севооборота, га;

0,35 – коэффициент выхода  гумуса с 1 тонны почвенных и  корневых остатков.

 

 

= -0.3т/га в год

 

Вариант 2 (с учётом фактически весенних органических удобрений и использования резервов органики).

Расчёт производится по формуле:

 

 

Где Бг – баланс восстановления гумуса в почве данного севооборота, ±т/га в год;

Ук – количество послеуборочных остатков, поступающих в пахотный слой почвы после каждой культуры севооборота, т/га;

Во.н. – Внесено органических удобрений;

Пк – площадь культуры севооборота, га;

Др.о. – дополнительный резерв органики, т;

П1п.с. – площадь поля на котором был дополнительный резерв органики, га;

Мк – минерализация гумуса каждой культуры севооборота, т/га;

П    – общая площадь севооборота, га;

0,35 – коэффициент выхода  гумуса с 1 тонны почвенных и  корневых остатков.

 

= 1.5т/га в год

 

Сравнивая полученные показатели баланса восстановления гумуса в почве севооборота со справочными показателями можно уверенно сказать, что в первом варианте (без учёта фактически весенних органических удобрений и использования резервов органики) баланс восстановления гумуса был равен -0,3 т/га в год. Так как этот показатель находится в пределах до 0,2 то он характеризуется как с очень низкой восстанавливающей способностью гумуса. А во втором варианте (с учётом фактически весенних органических удобрений и использования резервов органики) баланс восстановления гумуса был равен +1.5 т/га в год, что больше 1 и соответственно такой показатель характеризует хорошую восстанавливающую способность гумуса.