Плодородие почвы

Оглавление
Введение
Глава 1. Теоретические и методические основы плодородия почв
1.1. Природное плодородие почв
1.2. Факторы плодородия
1.3. Плодородие разных типов почв
Глава 2. Анализ методов повышения плодородия
2.1. Принципы регулирования плодородия почв
2.2. Приемы повышения плодородия
Заключение
Список использованных источников

Плодородие почвы

11
56
Картофель
40
20
64
Горох
22
10
50
Озимая рожь
23
14
26
Клевер
26
6
22
Озимая пшеница
30
10
25
Капуста
38
5
88
Минеральные удобрения, применяемые в сочетании с органическими, известкованием кислых почв, мелиоративным улучшением земель и высокой агротехникой — эффективное средство повышения урожайности. Результаты опытов Всесоюзного института удобрений и агрохимии (ВИУА) показали, что даже при внесении умеренных доз минеральных удобрений наблюдается большая прибавка урожая (табл. 2). В опытах ВИУА азот, фосфор и калий вносились в следующих количествах: под хлопчатник 80—120, под сахарную свеклу — 60—75, под зерновые культуры — 40—50 кг/га.
Таблица 2
Эффективность (по сводке ВИУА) минеральных удобрений (по Н. С. Авдонину, 1972)
Культура
Район, почва
Прибавка
урожая в д на 1 га
Число
опытов
Хлопчатник (хлопок-сырец)
Средняя Азия сероземы, лугово-сероземные, луго­вые, каштановые
6—10
2703
Сахарная свекла (корни)
Украина, Центральная часть РФ; черноземы
40—70
1156
Картофель (клубни)
Нечерноземная зона РФ дер ново-подзолистые и серые лесные
35—40
2377
Зерновые (зерно)
Нечерноземная и лесостепная зоны РФ; дерново-подзолистые, серые лесные, черноземы
5—7
3580
Из азотных минеральных удобрений применяют: нитратные (различного рода селитры) и аммиачные (в том числе жидкие — аммиачную воду). Среди фосфорных удобрений наиболее распространены суперфосфат, преципитат и фосфоритная мука. В фосфатных удобрениях часто в виде примесей присутствуют гипс и фтор. В качестве калийных удобрений используют хлористый и сернокислый калий, поташ, калийсодержащую пыль цементных заводов и комплексное удобрение калимаг, содержащее сернокислые калий и магний. В настоящее время все более широко применяются комплексные удобрения, содержащие два и более питательных элементов: фосфатно-азотные, азотно-калийные, фосфатно-калийные и др. В почвы, бедные микроэлементами, вносят микроудобрения: Мn, В, Сu, Со, Мо.
Для определения потребности в удобрениях агрохимическая служба проводит специальные (повторяющиеся каждые 4—5 лет) обследования почв и составляет агрохимические карты18.
Нормы внесения удобрений рассчитывают на основании данных о содержании в почвах подвижных, наиболее доступных растениям форм соединений N, Р и К. Для определения подвижных форм существуют специальные методы анализов (обработка слабыми минеральными и органическими кислотами, слабыми растворами щелочей). Для разных почв применяют в ряде случаев различные растворители. Методы анализов описаны в специальных руководствах.
Данные анализов по обеспеченности почв N, Р и К, а для кислых почв и данные о кислотности почв наносят на специальные картограммы, на основании которых даются рекомендации по размещению и нормам удобрений, а для кислых почв — нормам известкования. Удобрения вносят с учетом потребностей тех или иных культур и проектируемых уровней урожаев.
По подсчетам ученых различных стран мира и специалистов ФАО потребности в удобрениях весьма велики. Если принять нормативы ФАО (по 9 кг в год на человека N, Р, К), то необходимо производить 95 млн. т удобрений, т. е. почти в два раза больше, чем производится в мире в настоящее время. Если принять среднюю норму удобрений 100 кг/га, то на площади используемых в земледелии почв следовало бы ежегодно вносить 150 млн. т N, Р и К, а при среднеевропейских нормах (200 кг/га) —300 млн. т.
Общие размеры потребления удобрений в XXI в., включая местные органические удобрения (навоз, сапропель, различного рода компосты, городские отходы, отходы лесной промышленности), по данным В. А. Ковды, должны возрасти в 5—6 раз.
Внесение больших масс удобрений требует высокой агрохимической культуры, разработки новых видов и способов внесения удобрений, исключающих их непроизводительные потери, загрязнение грунтовых вод и эвтрофикацию водоемов.
Мелиорации почв. Во многих случаях наряду с обычной агротехникой необходимы специальные меры по преодолению отрицательных свойств самих почв и факторов почвообразования (климатических условий, рельефа, режима грунтовых вод), ограничивающих эффективное плодородие почв.
Трасформация факторов почвообразования и улучшение почв достигается различными мелиорациями — химическими, физическими, водными, специальными приемами и техническими сооружениями19.
Из химических мелиорации, наиболее широко распространены известкование кислых почв и гипсование солонцеватых почв и солонцов (т. е. почв, содержащих поглощенный натрий). Известь вносят в почвы не каждый год, а один раз в 5—7 лет, но большими дозами (если чаще, то более малыми) в соответствии с величиной гидролитической кислотности почв (при известковании) и количества поглощенного натрия (при гипсовании).
К коренным мелиорациям относится промывание засоленных почв с устройством вертикального или горизонтального дренажа для отвода засоленных промывных вод.
Из мелиорации., предусматривающих коренное улучшение физических свойств, можно назвать применение полимеров — структурообразователей для закрепления поверхности легко развеваемых песчаных почв в начальные периоды закрепления песков, предотвращающих дефляцию почв, а также на бесструктурных почвах более тяжелого механического состава.
Ряд мелиоративных мероприятий имеет противоэрозионное значение: террасирование склонов, устройство кротового дренажа, противоэрозионные устройства в верховьях оврагов, облесение водосборных бассейнов и др. Некоторые коренные мелиорации направлены на изменение водного и водно-воздушного режимов почв.
Наиболее древний вид мелиорации — искусственное орошение. Оросительные системы в долинах и дельтах Нила, Тигра и Евфрата, Инда, Ганга, Хуанхе, Янцзы (Чанцзян) существуют уже многие тысячелетия.
Искусственное орошение — наиболее сложный вид мелиорации. Оно изменяет не только водный и водно-солевой режимы почв, но н характер микрорельефа благодаря устройству распределительных и оросительных каналов и плантажированию поверхности, характер приземного климата, количество и качество создаваемой в оазисах биомассы.
Оросительные системы мира занимают в настоящее время около 230—240 млн. га. Главная культура орошаемого земледелия — рис. За ним следуют хлопчатник, масличные, плодовые, зерновые и другие культуры. Орошаются почвы не только аридных областей (сероземы, лугово-сероземные и серо-бурые), но и почвы переменно влажных субтропических и тропических областей: коричневые и серо-коричневые сухих субтропиков, красные и черные слитые почвы саванн, при культуре риса — различные болотные и луговые почвы, а также ферраллитизированные и ферраллитные почвы влажных тропических и экваториальных областей.
Орошаемые почвы, получающие достаточное количество удобрений, обладают высоким эффективным плодородием и дают продукцию высокого качества. Примером может служить урожай и качество зерна пшеницы (с высоким содержанием белка) на черноземах Куйбышевской области (H. С. Авдонин, 1972):
Вариант опыта
В условиях высокой культуры поливного земледелия во многих колхозах и совхозах СССР урожаи пшеницы превышают 45 ц/га. Новые советские сорта пшеницы при поливе на черноземах и каштановых почвах дают урожаи порядка 70—80 ц/га.
При низкой технике орошения в поливных почвах возникают нежелательные явления: образование плотных слитых горизонтов, вынос питательных веществ при сбросе поливных вод на рисовых полях и особенно широко распространенное вторичное засоление почв на орошаемых массивах в аридных регионах.
Во избежание отрицательных последствий разрабатываются специальные системы нормированных поливов с закрытой подачей воды непосредственно в корнеобитаемые горизонты, принимаются технические меры против потерь воды из оросительных каналов, улучшается система дренажных сооружений, более тщательно учитывается вся система геохимических потоков легкорастворимых солей на массивах орошения.
Земельные и водные ресурсы мира позволяют расширить площади орошаемых земель в Азии, Африке, на Юго-Востоке Европы, в Северной и Южной Америке. В СССР для этой цели проектируется переброска части стока северных рек в Арало-Каспийский бассейн. Наряду с ирригационным строительством в Средней Азии и Закавказье созданы новые оросительные системы на юге Украины, в Молдавии, на Северном Кавказе. Площадь орошаемых и осушенных земель в СНГ достигла почти 35 млн. га20.
Наряду с орошением широко распространены осушительные мелиорации болот и заболоченных почв на севере европейской и азиатской частей РФ, в Скандинавии, Польше, Голландии, Дании, ФРГ, Канаде и других странах умеренного пояса, а также болотных массивов в долинах и дельтах величайших рек мира: Волги, Амура, Меконга, Ганга, Амазонки и др.
Осушение почв существенно изменяет не только водный, но и тепловой и воздушный, а следовательно, и окислительно-восстановительный режимы почв, мобилизует запасы органических и минеральных питательных веществ, накопившихся в торфах и минеральных горизонтах болотных почв. Осушение болот, как показали работы И. Н. Скрынниковой, приводит к возникновению особых типов осушенных торфяных почв.
Главная опасность при проведении осушительных мелиораций — чрезмерное понижение уровня почвенно-грунтовых вод и переосушка торфяной толщи. При сильном просыхании торф распыляется, перестает смачиваться, утрачивает впитывающую и водоудерживающую способности и превращается в сыпучую массу, легко перевеваемую ветром и образующую бесплодные торфяные дюны. Даже небольшое отклонение от оптимальной глубины дрен существенно снижает эффективное плодородие осушенных почв.
При правильно организованном осушении и двустороннем регулировании оптимального уровня почвенно-грунтовых вод (исключающего переосушку болот), общей высокой агротехнике (выравнивание кочковатой поверхности, известкование кислых почв, внесение минеральных удобрений, в том числе ряда микроэлементов) на осушенных почвах получают высокие урожаи корнеплодов, кормовых и зерновых культур. В Голландии и Бельгии средние урожаи зерновых на осушенных торфяно-болотных почвах составляют 40— 50 ц/га. Высокие урожаи получают на осушенных болотах в Эстонии, Латвии и Белоруссии.
Эрозия и дефляция почв и борьба с ними. Эрозия почв — это процессы разрушения и сноса почв под воздействием текучих вод. Дефляция, или ветровая, эрозия — разрушение и перенос почв под воздействием ветра.
К основным типам водной эрозии почв относятся:
1) плоскостная эрозия, при которой идет смыв верхних горизонтов почв;
2) линейная, или струйчатая, размывающая почвы концентрированными потоками и образующая рытвины, промоины;
3) овражная эрозия, возникающая при сильном развитии линейной эрозии и являющаяся ее крайним проявлением21.
Различают эрозию почв нормальную, или геологическую, и ускоренную, или антропогенную. Первая свойственна нераспаханным территориям с сохранившимся естественным растительным покровом, где она протекает медленнее, чем формирование почвенного профиля. Вторая развивается в результате нерациональной хозяйственной деятельности человека. В таком случае процессы водной и ветровой эрозии ускоряются и опережают процессы восстановления почвенного профиля, Так, разрушение дернины и поверхностного слоя почвы в результате чрезмерного нерегулируемого выпаса скота вызывает пастбищную водную и ветровую эрозию почв. В условиях неправильно организованного орошения развивается ирригационная эрозия почв. Освоение под пашни склонов без организации должных противоэрозионных мероприятий сопровождается развитием ускоренной эрозии как плоскостной, так и линейной. Их проявление зависит от крутизны, экспозиции и формы склона, а также от противоэрозионной стойкости самих почв: механического состава, структурности, водопроницаемости и влагоемкости.
Ветровая эрозия, или дефляция, почв распространена на почвах легкого механического состава — песчаных и супесчаных, а также на сильно иссушенных пылеватых почвах с разрушенной в результате неправильного сельскохозяйственного использования структурой. При развеивании поверхности таких почв образуются пыльные бури, охватывающие большие территории. На территории СССР особенно сильные пыльные бури наблюдались в 1928 и 1960 гг.
Для предотвращения ускоренной эрозии почв и восстановления плодородия эродированных земель разработан комплекс мероприятий: правильная организация территории, применение противоэрозионной агротехники, противоэрозионные лесомелиорации и гидротехнические сооружения. Планирование размещения сельскохозяйственных угодий, типов севооборотов, включая противоэрозионные мероприятия, производится на основании крупномасштабных почвенных карт, карт рельефа и специальных картограмм, на которых выделены различные категории эрозионно-опасных земель. Выделяются земли: интенсивно используемые в земледелии, земли, пригодные для ограниченной обработки, и земли, непригодные для обработки. В группе пахотно-пригодных земель выделяются четыре категории по степени подверженности водной и ветровой эрозии:
1) земли, не подверженные эрозии;
2) земли подвержены слабой эрозии или сток с них угрожает нижележащим участкам; для этих земель необходимо применять более глубокую вспашку, рядовой сев поперек склона, обвалование зяби;
3) земли, подверженные средней эрозии; кроме мероприятий, проводимых на землях второй категории, необходимы прерывистое бороздование и обвалование поперек склона, проведение в ливневых районах водоотводных борозд; безотвальная обработка с сохранением стерни в засушливых районах;
4) земли, подверженные сильной эрозии; необходима специальная организация территории: полосное земледелие, буферные полосы, почвозащитные севообороты, гидротехнические мероприятия (устройство террас, валов, канав, сооружение лотков, водотоков, останавливающих рост оврагов, облесение оврагов и др.).
Земли, ограниченной обработки и непригодные для обработки, рекомендуется использовать под сенокосы, пастбища с ограниченным выпасом и под лесоразведение. Лесные насаждения имеют большое противоэрозионное значение. Они задерживают на полях снег, талые и дождевые воды, переводят поверхностно-склоновый сток во внутрипочвенный или грунтовый, ослабляют силу ветра. Ширина лесных полос варьирует от 20 до 60 м.
Практикуется сплошное или куртинное облесение земель непригодных в силу подверженности эрозии для сельскохозяйственного использования, а также насаждение деревьев и кустарников, чередующихся с облуженными участками по руслам и днищам оврагов и балок.
Антропогенные почвы. Характер воздействия человека на почвы и степень преобразования последних весьма многообразны. Даже на нераспаханных территориях постоянная пастьба окота, систематическое выжигание растительных остатков, подсев трав и удобрений на культурных сенокосах и пастбищах вызывают существенные как положительные изменения (увеличение биологической продуктивности) в почвах, так и отрицательные — разрушение структуры, развитие водной и ветровой эрозии и др.
Существенно изменяются почвы при их освоении и использовании под пашни. В результате систематической обработки, внесения удобрений, улучшении агрофизических свойств эффективное плодородие почв повышается и в современных классификациях они относятся к группе окультуренных и культурных почв. Применение различного рода мелиораций еще более существенно изменяет почвы. При осушении, орошении, глубоком плантажировании изменяются водный, воздушный, тепловой режимы почв, нарушается система генетических горизонтов. Подобные почвы относятся к группе преобразованных. Наконец, имеются почвы, заново созданные человеком. Это особые антропогенные почвы. Они весьма разнообразны и зависят от характера и продолжительности воздействия человека. Антропогенные почвы создаются человеком в результате осушения, орошения, террасирования склонов, рекультивации горных выработок22.
К антропогенным почвам, сформировавшимся при осушении и орошении, относятся:
1) почвы польдеров — низменных морских побережий, образовавшихся в результате обвалования и осушения заливов Северного моря в Нидерландах;
2) кольматированные почвы речных дельт, возникшие на свежем аллювиальном наносе, накапливающемся при искусственном затоплении территории речными водами, несущими большое количество твердых взвесей (дельта Риони в Колхидской низменности и др.);
3) культурно-поливные почвы староорошаемых оазисов, весь почвенный профиль которых целиком сложен ирригационным наносом, преобразованным почвообразованием;
4) осушенные торфяные почвы, образовавшиеся на месте торфяно-болотных почв; осушение торфяников сопровождается процессами гумификации и минерализации верхней части торфяной толщи; при умеренном осушении, внесении извести, макро- и микроэлементов удается даже кислые болотные почвы превратить в плодородные земли. И. А. Скрынникова, изучавшая режимы и географию почв, целиком сформированных в торфяной толще, выделяет их в особый тип окультуренных торфяных почв, в Польше их называют муршами;
5) «рисовые» почвы, занимающие большое место в ряду антропогенных почв, созданных при орошении; они выделяются в особый тип рисовых глеевых почв. Свойства этих почв зависят от того, какие почвы были на данной территории до культуры риса, а также от режима и продолжительности их использования.
К антропогенным относятся почвы, созданные на месте механически перемещенных масс почвенной толщи или почвообразующей породы. Таковы антропогенные почвы террасированных склонов в горных и расчлененных холмистых областях. При создании искусственных террас с поверхности склона снимается и сохраняется гумусовый горизонт почв. После выравнивания плоскости террасы почва равномерным слоем насыпается на поверхность обнаженной почвообразующей породы или нижних горизонтов почвенного профиля.
К антропогенным относятся также почвы с укороченным насыпным верхним горизонтом, которые создает человек при планировке неровностей микрорельефа. К антропогенным могут быть отнесены также многие почвы виноградников, чайных плантаций, глубоко плантажированные, т. е. перекопанные до глубины 50—60 см.
Широкое распространение получают так называемые рекультивированные антропогенные почвы, которые создаются вновь на отвалах «пустой» породы, на терриконах, на участках с нарушенным почвенным покровом при промышленном и транспортном строительстве. Для ускорения процессов почвообразования при рекультивации применяется комплекс мероприятий: фитомелиорации, внесение микробных ценозов, разнообразные химические мелиорации для подавления воздействия ряда токсичных веществ, содержащихся в промышленных отвалах.