ПОЧВОВЕДЕНИЕ. ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ

Требования к почве растений природных фитоценозов и агроценозов

Особенности требований культурных растений к почвам

В отношении требований к почве растения природных фитоценозов и агроценозов существенно различаются. В природных фитоценозах растительный покров представлен растениями разных видов. Они различаются по биологической стойкости, по потреблению воды и элементов питания как в количественном отношении, так и по времени максимального потребления на протяжении годового периода вегетации. Ярусное расположение их надземной и подземной массы позволяет наиболее полно использовать солнечный свет, тепло и плодородие почвы. При установившемся динамическом равновесии природный фитоценоз представляет собой устойчивое растительное сообщество, приспособленное к условиям местности и почве.

Агроценоз, за исключением немногих смешанных и совместных посевов, представлен популяцией растений одного вида и сорта. Все они за короткий период вегетации потребляют очень много воды и элементов питания, а периоды максимального потребления по фазам роста у всех растений совпадают во времени. На протяжении длительной истории окультуривания природных растений человек создавал для них наиболее благоприятные условия роста, подбирал и менял их сорта, «изнежил» их, и они утратили стойкость по отношению к неблагоприятным условиям среды. По сравнению с дикими растениями и сорняками у них ниже способность усваивать элементы питания из труднодоступных соединений, их продуктивность в большей степени подвержена колебаниям экологических условий и особенно погоды. Они без помощи человека не выдерживают конкурентной борьбы с сорной растительностью. По сравнению с природными фитоце- нозами агроценозы являются менее устойчивой экосистемой и очень требовательны к свойствам почвы.

Культурные растения выращивают в разных природных зонах, используя для этого почвы, обладающие разными свойствами. Можно сказать, что свойства большинства природных почв в резкой степени не соответствуют высоким требованиям современных культурных растений. Хотя у разных культур требования к почве неодинаковые, среди них можно выделить ряд общих для всех культурных растений.

Для укоренения проростков и хорошего развития корневой системы культурным растениям нужна почва, обладающая такой умеренной плотностью и порозностью, которая обеспечивает достаточную аэрацию и газообмен с атмосферой без пересушивания почвы и чрезмерной минерализации ее органического вещества. Культурные растения очень чутко реагируют на увеличение плотности почвы и на ухудшение ее аэрации.

Для разных культур оптимальная плотность различна, но у многих из них урожай резко снижается, если плотность почвы достигает 1,45— 1,60 г/см3. Культурные растения в одновидовых посевах при хорошем росте потребляют очень большое количество элементов питания в легкодоступных формах, особенно в ответственные начальные периоды роста. При рекордно высоких урожаях зерна пшеницы (100 ц/га) и корней сахарной свеклы (1000 ц/га) потребление азота может достигать соответственно 350—510 кг, фосфора 85—100 кг и калия 105—340 кг на площади 1 га.

Данные о среднем за 5 лет годовом потреблении элементов питания всеми агроценозами в ряде природных зон, рассчитанном с учетом структуры посевных площадей в зоне и урожаев культур на уровне госсортучастков. Как видно из таблицы, в агроценозах за более короткий период вегетации культурные растения потребляют от 415 до 1000 кг/га химических элементов, в том числе от 85 до 210 кг/га азота, в то время как в природных фитоценозах этих зон растения за более продолжительный срок роста в год потребляют элементов от 85 до 785 кг/га (из них азота от 20 до 175 кг/га).

Чтобы обеспечить большую потребность культурных растений в элементах питания, нужно, чтобы пахотная почва обладала высокой биологической активностью — высокой численностью и активностью микроорганизмов, трансформирующих элементы питания почвы в легкодоступные растениям формы. Большое значение биологической активности почвы для ее плодородия показано в табл. 50. При использовании в вегетационном опыте целинного мощного чернозема без предварительного рыхления урожай овса был в 2,5—2,8 раза меньше, чем на окультуренной старопахотной почве с более низким содержанием гумуса и валового азота, но с большей численностью микрофлоры, снабжающей растения доступными элементами питания. Следует отметить, что в целинных почвах численность микробов и бактерий, содержание нитратов и подвижных соединений фосфора и калия часто меньше, чем в почвах пахотных.

Культурные растения предъявляют высокие требования к содержанию в почве органического вещества и его качеству. С ним тесно связаны деятельность микроорганизмов и пищевой режим почвы, ее биологическая активность и водно-физические свойства. У почв малогумусных, например дерново-подзолистых, с увеличением содержания гумуса урожай культур может увеличиться в 1,5—2,5 раза

Так как в процессе земледельческого использования почвы ее гумус постоянно минерализуется, то для сохранения, поддержания и повышения плодородия почвы необходимо постоянное возмещение его потерь. Следует, однако, отметить, что у почв, богатых гумусом, тесной коррелятивной связи между содержанием гумуса и урожаями культур не наблюдается. Большая часть гумуса таких почв оказывает на эффективное плодородие почвы косвенное положительное влияние — через улучшение структурного состояния почвы и ее водно-физических свойств. В этих процессах весьма важную роль играет качественный состав гумуса, в частности содержание в нем гуматов кальция. Как показывают исследования, рост и урожай культурных растений тесно связаны с поступлением в почву свежего органического вещества растительных остатков и органических удобрений и образованием подвижных, постоянно обновляющихся фракций гумуса, которые являются ближайшим источником азота для растений. Минерализация свежего органического вещества и гумуса непрерывно пополняет содержание углекислоты, необходимой для фотосинтеза

Культурные растения очень требовательны и к водному режиму почвы. По сравнению с природными растениями они в процессе роста потребляют много воды, но они мало приспособлены к необходимости регулирования испарения и транспира- ции воды при ее дефиците. Чтобы обеспечить большую потребность культурных растений в воде, почва должна легко впитывать и удерживать атмосферные осадки, сохраняя при этом условия хорошей аэрации, т е. должна иметь мощный хорошо оструктуренный пахотный корнеобитаемый слой. Особые условия водного режима требует рис, который растет при затоплении водой.

Культурные растения выращивают на почвах с разной поглотительной способностью и с разным составом обменных катионов и, как следствие, имеющих разную реакцию и буферность. За небольшим исключением, культурные растения в отличие от ряда природных совсем не растут или дают очень низкие урожаи на почвах кислых или щелочных. Многие из них требуют слабокислой или нейтральной реакции, а также почв с высокой буферностью, поскольку при внесении больших доз минеральных удобрений реакция почвенных растворов малобуферных почв может смещаться в кислую или щелочную сторону, угнетая растения. Среди почв, используемых под сельскохозяйственные культуры, много кислых, не насыщенных основаниями, а потому малоплодородных. Их низкое плодородие связано с непосредственным неблагоприятным влиянием кислой реакции на физиологические процессы в растениях, а также с сильной токсичностью обменного алюминия и отдельных токсичных микроорганизмов в случае рН меньше 4,5. видно, что при снижении насыщенности основаниями почвы и увеличении ее кислотности урожай ячменя резко снижается и что между сравниваемыми величинами существует тесная коррелятивная связь.

Для культурных растений, потребляющих много элементов питания в легкодоступной форме, и для предохранения веществ от вымывания нужны почвы с высокой емкостью поглощения. Наиболее благоприятными для них являются почвы, насыщенные кальцием (черноземы, дерново-карбонатные, луговые).

Большие требования культурные растения предъявляют к тепловому режиму почв. Они произрастают в интервале температур гораздо более узких, чем многие природные растения, отдельные представители которых могут переносить очень низкие или, наоборот, очень высокие температуры. С температурой почвы связаны оптимальные сроит посева и тем самым урожаи культур.

Учитывая перечисленные общие требования к почве под культурными растениями, можно сказать, что плодородная в отношении культурных полевых растений культурная почва должна обладать мощным, богатым гумусом, структурным и биологически активным пахотным корнеобитаемым слоем с большим запасом питательных элементов, емким, насыщенным кальцием поглощающим комплексом и благоприятными водно-воздушным, тепловым и пищевым режимами.

Преобразование природных почв в культурные, свойства и режимы которых отвечают требованиям к ним культурных растений, называют процессом окультуривания почвы, а совокупность почвенных процессов, формирующих эти свойства и режимы под влиянием антропогенных воздействий на почву, — культурным процессом почвообразования. Соответственно под окультуренностью почвы понимают степень адекватности свойств и режимов почвы требованиям к ним культурных растений. В зависимости от того, насколько полно свойства и режимы пахотной почвы отвечают требованиям культурных растений, различают почвы слабо-, средне-, и хорошо, или сильно- окультуренные .