Формирование плодородия почв агроценозов
Первое положение агроценотического плодородия - почва и агроценоз должны соответствовать природной гармонии естественного биогеоценотического ландшафта. Культуры агроценоза по их экологическим характеристикам следует приближать к экологическим особенностям естественных биоценозов, сформировавших данную почву.
Задача сложная и не всегда реальная. Большинство растений имеют травянисто-дерновую фитоценотическую природу. Но в мире недостаточно черноземов и прерий для возделывания зерновых и технических культур. Земледелие в современных условиях осваивает всю гамму почвенного покрова от бореальных до тропических областей. Однако общеизвестна районированная специализация сельского хозяйства как по разным странам, так и в России. Более того, основное правило земледельца - земельное устройство хозяйства, размещение севооборотов и культур в соответствии с экологической гармонией растения и почвы.Таким образом, природа дает земледельцу весьма разнообразные по агрономическому плодородию почвы в зависимости от типа естественной растительности. Предшествующие и очень разные пути формирования почв и их плодородие под агроценозами начинают вливаться в единое русло в связи с относительно одинаковым воздействием культурных растений на почву и с однотипным направлением биологического круговорота веществ. Об активном воздействии культурных растений на характер почвообразования свидетельствуют многие факты, полученные при изучении свойств почвы в прикорневой зоне. Так, около корней пшеницы, овса, ржи, трав обнаружено повышенное содержание водорастворимого гумуса, обменно-поглощенного аммония, подвижного калия. Высокая биохимическая активность прикорневой зоны подчеркивается повышенным выделением углекислоты и большой активностью ферментов. В зоне ризосферы увеличивается также общее содержание гумуса; здесь идет его синтез. Изменяется состав фракций за счет увеличения количества гуматов кальция, железа и алюминия.
Биологический круговорот веществ как важнейший фактор развития плодородия почв продолжается и при смене естественной 218
растительности на культурную. Весьма существенным показателем биологического круговорота считается объем годичного опада, т. е. количество растительных остатков, ежегодно вовлекающихся в процессы почвообразования. Эти растительные остатки характеризуют объем энергетического и вещественного биоматериала, обеспечивающего многие почвенные процессы.
В агроценозах к опаду относят пожнивные остатки и корни сельскохозяйственных культур, причем корни растений преобладают: у пшеницы - 85 %, гороха и кукурузы - 90 %, трав - 90-93 %.
Пожнивные и корневые остатки культурных растений - постоянный источник поступления органических веществ в почву. Их количество в значительной степени зависит от уровня культуры севооборота и биологических особенностей растения (табл. 6.1).
Таблица 6.1
накопление пожнивных и корневых остатков в севообороте, ц/га (городний, 1996)
| Культура | Пожнивные остатки | Корневые остатки |
| Озимая рожь | 2,4-4,8 | 19,1-24,1 |
| Люпин | 4,7-6,7 | 14,4-20,6 |
| Сахарная свекла | - | 7,3-11,0 |
| Овес | 6,1-8,6 | 15,8-22,1 |
| Кукуруза | 3,6-6,8 | 12,7-25,5 |
| Клевер | 9,6-12,4 | 32,4-39,1 |
| Картофель | 1,1-2,6 | 7,5-8,8 |
| Ячмень | 6,6-8,8 | 19,1-21,6 |
По характеру поступления и объему годичного опада высокопродуктивные агроценозы приближаются к биоценозам луговой степи.
Кроме растительного опада, важным источником образования гумуса являются корневые выделения. В составе этих выделений имеются разнообразные органические вещества: органические кислоты, аминокислоты, сахар, ферменты, витамины и пр. Физиологами установлена ритмичность корневых выделений. Из надземных органов растений в корни, а затем в почву отток вещества увеличивается после цветения и продолжается до конца вегетации.Это не позволяет рассматривать агроценозы только как потребителей почвенного плодородия. Оставляя в почвах значительную массу органических веществ и элементов питания, культурные биоценозы участвуют и в формировании, и в поддержании плодородия почв (табл. 6.2).
Таблица 6.2
Количество пожнивных и корневых остатков различных культур и содержание в них основных питательных веществ (Штомпель, Котляров, Трубилин, 2001)
| Культура | Урожайность основной продукции, ц/га | Количество пожнивных корневых остатков в пахотном слое почвы, ц/га | Содержание в корневых и пожнивных остатках | |||||
| кг/га | кг/ц урожая | |||||||
| N | P2O5 | K2O | N | P2O5 | K2O | |||
| Клевер на сено: | 20 | 36,0 | 78,0 | 21,6 | 36,6 | 3,9 | 1,08 | 1,8 |
| 1 год использования | 58 | 74,0 | 157,6 | 44,4 | 63,7 | 2,7 | 0,60 | 0,8 |
| 2 года использования | 36 | 50,0 | 10,6 | 30,0 | 47,3 | 3,0 | 0,80 | 1,3 |
| 57 | 91,0 | 193,6 | 54,6 | 77,9 | 3,4 | 0,96 | 1,3 | |
| Горох на зерно | 27 | 22,1 | 40,0 | 7,6 | 23,6 | 1,6 | 0,30 | 0,94 |
| Кормовые бобы на зерно | 26 | 23,6 | 42,5 | 8,0 | 23,7 | 1,6 | 0,30 | 0,90 |
| Озимая пшеница | 22 | 25,0 | 26,5 | 5,0 | 14,0 | 1,2 | 0,20 | 0,60 |
| на зерно | 40 | 32,0 | 28,0 | 7,4 | 17,5 | 0,7 | 0,20 | 0,40 |
| Ячмень на зерно | 20 | 25,0 | 22,0 | 6,0 | 14,0 | 1,1 | 0,30 | 0,70 |
| Озимая рожь | 20 | 30,1 | 31,6 | 6,7 | 30,7 | 1,58 | 0,34 | 1,53 |
| 40 | 52,2 | 53,8 | 11,5 | 52,9 | 1,34 | 0,29 | 1,32 | |
| Кукуруза на зерно | 30 | 40,2 | 77,5 | 16,8 | 93,4 | 2,80 | 0,56 | 3,10 |
| Кукуруза на силос | 200 | 42,3 | 78,9 | 17,9 | 99,5 | 0,40 | 0,09 | 0,50 |
| Однолетние травы (вика, горох+овес) | 30 | 38,4 | 97,7 | 21,6 | 65,69 | 3,25 | 0,72 | 2,20 |
| Многолетние травы | 30 | 47,0 | 76,6 | 21,8 | 92,9 | 2,55 | 0,74 | 3,1 |
| 50 | 80,0 | 123,2 | 37,2 | 149,0 | 1,60 | 0,77 | 2,9 | |
| Картофель | 200 | 29,0 | 67,0 | 20,0 | 49,8 | 0,33 | 0,10 | 0,25 |
| 300 | 37,7 | 89,4 | 26,1 | 66,6 | 0,28 | 0,087 | 0,22 | |
| Лен (волокно) | 5 | 15,9 | 8,2 | 4,6 | 14,2 | 3,18 | 1,64 | 2,82 |
| Гречиха | 10 | 23,1 | 27,2 | 13,0 | 59,5 | 2,72 | 1,30 | 5,90 |
| 20 | 34,1 | 42,0 | 27,0 | 99,0 | 2,10 | 1,35 | 4,95 | |
| Сахарная свекла | 200 | 22,3 | 23,4 | 7,8 | 38,0 | 0,112 | 0,039 | 0,19 |
| 300 | 26,5 | 30,0 | 7,9 | 31,8 | 0,10 | 0,027 | 0,11 | |
| Кормовые корнеплоды | 200 | 18,5 | 19,4 | 6,5 | 31,4 | 0,097 | 0,032 | 0,16 |
| 300 | 23,5 | 29,6 | 7,1 | 28,4 | 0,098 | 0,024 | 0,09 | |
Замена естественных биоценозов агроценозами нарушает существовавшее равновесие между свойствами почвы и биологическими объектами. В результате образуются разной степени несоответствия почвенных свойств и культурных растений.
Противоречия, связанные с неодинаковыми экологическими особенностями сельскохозяйственных растений и естественных биоценозов, возникают всегда. На первых этапах возделывания культурных растений при освоении целинных земель многие свойства почв оказываются неустойчивыми к новым условиям, не соответствующими новому набору растительных сообществ севооборота. Поэтому, как следствие докучаевского закона постоянства соотношений между почвой и окружающей средой, в почвенном теле возникают процессы, основное направление которых - привести почвенные свойства в равновесие с культурной биологической средой. Значительна здесь также роль вмешательства человека во взаимоотношение почвы и растений. Внесение удобрений, применение различных мелиоративных и агротехнических приемов способствует изменению почвенных свойств, приводя их в соответствие с экологией культурных растений. Такое изменение почв, их окультуривание есть особая антропогенная стадия развития почв.При окультуривании свойства почв меняются до определенного уровня равновесия в соответствующей системе земледелия или севооборота. Разные системы земледелия и севообороты формируют разные уровни плодородия. Изменение состава культур в севообороте приводит к изменению почвенного плодородия. Практики- земледельцы всегда констатируют разное плодородие почв в пропашных и травопольных севооборотах, под огородами, в поливных и прифермерских севооборотах.
Степень смещения (изменения) естественных свойств почв
при окультуривании зависит от экологического сходства или отдаленности биоценозов и агроценозов. Почвы черноземного типа, темно-каштановые, темно-серые лесные претерпевают меньше изменений, так как агроценозы по своему воздействию на почву приближаются к травянистой лугово-степной растительности. Наоборот, подзолы, красноземы, сероземы и близкие к ним другие почвы значительно изменяются в процессе окультуривания.
В субстантивно-генетической классификации почв России (2004) предусмотрено выделение самостоятельных таксономических единиц для почв агроценозов.
Таежная зона: агроторфяно-подзолы глеевые, агродерново-под- золы глеевые, агроторфяно-подзолистые глеевые, агродерново-подзолистые глеевые.
Лесостепная зона: агросерые, агросерые глеевые, агрочерноземы иллювиально-глинистые.
Черноземная зона: агрочерноземы, агрочерноземовидные, агрослитые темные.
Интразональные почвы: агрорендзины, агросолонцы темные, агросолонцы светлые, агросолоди, агролитоземы, агроземы, агро- аброземы и т. д.
6.2.