Поиск

Окультуривание почв
30.10.2015

Co времени вовлечения целины в сельскохозяйственное производство почвы находятся под влиянием совместного действия механической обработки, культурных растений, удобрений, а в засушливых районах и орошения. Механическая обработка преобразует верхнюю часть профиля целинной почвы в рыхлый пахотный слой, улучшает водно-воздушный и тепловой режимы, увеличивает численность и активность микрофлоры, способствует разрушению первичных минералов и образованию активных форм и запасов элементов питания для растений. Культурные растения и удобрения, в свою очередь, обогащают почву органическим веществом, минеральными соединениями и азотом, повышают ее биологическую активность, улучшают агрохимические и физические свойства почвы. Растения и удобрения глубоко изменяют характер, а иногда и направление биологического круговорота элементов. Таким образом, под влиянием совместного действия на почву обработки, культурных растений и удобрений верхняя часть целинной почвы преобразуется в более или менее мощный, обогащенный гумусом культурный слой с благоприятными водно-воздушным и пищевым режимами.
Развитие культурного почвообразования и изменение свойств почвы после освоения целины зависят от уровня агротехники и сочетания культур, различающихся по характеру биологического круговорота и способам возделывания.
В агроценозах, как и во всякой экосистеме, постепенно устанавливается динамически равновесное соотношение процессов накопления органического вещества и доступных растениям элементов питания, с одной стороны, и процессов минерализации гумуса и потерь элементов питания с урожаями и путем геохимического выноса, с другой стороны. Всякое изменение условий агротехники и структуры посевных площадей приводит к изменению соотношения этих противоположных процессов, к изменению культурного процесса почвообразования и свойств почвы.
При низком уровне агротехники и низких урожаях равновесие смещается в сторону уменьшения содержания органического вещества в почве, преобладания потерь гумуса и элементов питания, разрушения структуры и ухудшения водно-физических свойств почвы. Снижение содержания гумуса и ухудшение физических и химических свойств почвы может продолжаться до нового динамически равновесного уровня, на котором урожаи соответствуют тому количеству доступных элементов питания, какое может быть мобилизовано суженным биологическим круговоротом веществ, механической обработкой и микроорганизмами. Такое снижение содержания гумуса и ухудшение свойств почвы наблюдаются в очень длительных опытах и в производстве с бессменными культурами без применения удобрений. Там, где земледелие ведется на очень низком уровне, освоенные почвы отличаются от целинных почв значительно меньшим содержанием гумуса, распыленностью структуры и биохимической обедненностью. Их относят к группе освоенных, выпаханных почв
При высоком уровне агротехники систематическое внесение органических и минеральных удобрений, при значительном участии злаков и бобовых трав в севооборотах, способствует смещению динамического равновесия почвенных процессов в сторону накопления гумуса и запасов элементов питания в доступной форме, улучшению свойств почвы и созданию режимов, благоприятных для растений. Планомерное улучшение свойств почвы и повышение ее плодородия путем мероприятий производственного воздействия на нее в ходе возделывания сельскохозяйственных растений называют окультуриванием почвы, а культурные почвы с высоким содержанием гумуса и благоприятными для роста и урожая растений свойствами — окультуренными.
При окультуривании почв разного типа естественный почвообразовательный процесс и свойства целинной почвы могут изменяться в разных направлениях. В одних случаях развитие культурного процесса и приемы окультуривания и мелиорации направлены на подавление естественного процесса почвообразования и на коренное изменение свойств целинной почвы (почвы подзолистого, солонцового, болотного типа). В других случаях, например при окультуривании почв прерий или черноземов, они сочетаются с естественным почвообразованием и лишь видоизменяют, усиливают или ослабляют отдельные его стороны.
Почвы подзолистого типа почвообразования и их свойства формируются в условиях недостатка оснований, недоусредиенности биохимических продуктов гумификации, при промывном водном режиме и периодическом сезонном переувлажнении. В этой обстановке образуются высокодисперсные, подвижные и агрессивные фульвокислоты, которые вместе с кислыми продуктами метаболизма нетребовательных микроорганизмов обусловливают развитие подзолистого процесса — процесса разложения минеральной части почвы, перемещения продуктов этого разложения в нижние горизонты и их геохимического выноса.
При окультуривании подзолистой почвы условия и направление процесса почвообразования резко изменяются.
С удобрениями и тем более при известковании в почву вносится большое количество оснований, под влиянием обработки мобилизуются основания самой почвы, сокращается продолжительность сезонного переувлажнения, что вместе с большей усредненностью растительных остатков культурных растений и органических удобрений по сравнению с лесным опадом уменьшает образование высокодисперсных агрессивных кислот, оподзоливаюших почву, и ослабляет подзолистый процесс. Эти же условия способствуют образованию более конденсированных, малоподвижных гуминовых кислот, которые при нейтрализации их Ca и Mg закрепляются в почве, повышая содержание в ней гумуса, увеличивают емкость поглощения и улучшают водно-физические свойства почвы, (табл. 125). С увеличением оснований и насыщенности ими почвы снижается ее кислотность и содержание токсичных соединений алюминия и марганца; грибная, олиготрофная и токсичная микрофлора сменяется более требовательной и вместе с этим более активной, создаются благоприятные условия для развития процессов нитрификации и фиксации атмосферного азота и улучшения питательного режима.

Окультуривание почв

Таким образом, при окультуривании подзолистой почвы подзолистый процесс постепенно ослабляется и нарастает культурный процесс почвообразования, который характеризуется накоплением в почве гумусовых веществ и в их составе гуматов кальция, увеличением количества оснований и элементов питания растений, снижением кислотности, улучшением структуры и водно-физических свойств, повышением биологической активности пахотного слоя и его плодородия.
В ослаблении подзолистого процесса очень большую роль играет улучшение структуры и водно-физических свойств подзолистой почвы, от которых зависят длительность переувлажнения почвы и образование агрессивных фульвокислот. Поэтому одного насыщения почвы основаниями, известкования в частности, недостаточно для подавления и прекращения подзолистого процесса. Нужен еще очень благоприятный водно-воздушный режим, исключающий продолжительное сезонное переувлажнение и анаэробные условия в почве.
При окультуривании серых лесных почв условия почвообразования тоже изменяются в сторону увеличения концентрации оснований, большей усредненности растительных остатков при их разложении, ослабления синтеза агрессивных фульвокислот и ослабления подзолистого процесса. Одновременно в почве накапливается гумус, снижается ее кислотность, улучшаются водно-физические свойства и пищевой режим (табл. 126).
Окультуривание почв

Почвы степного типа почвообразования формируются при уравновешенном водном режиме, достаточном количестве оснований и усредненности растительного опада, при нейтральной или слабощелочной реакции. В этих условиях образуются и накапливаются преимущественно высокомолекулярные гуминовые кислоты, прочно связанные с кальцием, которые закрепляются в почве, придавая ей темно-серую, почти черную окраску. Создаются благоприятные условия для биохимического синтеза вторичных минералов, что вместе с накоплением гумуса обусловливает увеличение поглотительной способности почвы. При почти полной обратимости циклов биологического круговорота в условиях уравновешенного водного режима в верхних горизонтах почвы биологически аккумулируются органогены — Р, Ca, К, S.
Целинные черноземы обладают высоким потенциальным плодородием, но вместе с этим биологически менее активны, чем культурные почвы, и потому имеют более замедленный цикл накопления и разложения органического вещества и замедленный биологический круговорот химических элементов.
Распашка и окультуривание целинных черноземных почв преобразуют их верхние горизонты в качественно новый культурный слой, обладающий высоким потенциальным плодородием. В почве резко увеличивается численность микроорганизмов, в том числе актиномицетов, нитрификаторов и бактерий, фиксирующих атмосферный азот, — олигонитрофилов, азотобактера и др. Одновременно в ней увеличивается содержание доступных элементов питания, в частности гидролизуемого азота. В целом повышается эффективное плодородие почвы. Проведенные в течение ряда лет вегетационные опыты показывают, что урожаи овса на пахотных почвах в 2—2,5 раза выше, чем на целинной почве (табл. 127).
Окультуривание почв

В культурных черноземных почвах улучшается качественный состав гумуса — увеличивается содержание гуминовых кислот и величина их отношения к фульвокислотам. Вместе с тем в культурных почвах по сравнению с целинными усиливаются процессы минерализации гумуса и за счет этого снижаются содержание гумуса, азота и величина емкости поглощения. Это особенно проявляется в первый период освоения целины, когда усиленно минерализуется Органический детрит, накопленный за многие десятилетия в самом поверхностном слое целинной почвы. В этот период процесс минерализации гумуса преобладает над процессами его образования, так как в результате смены естественной луговостепной растительности на культурную уменьшается общее количество органического вещества, поступающего в почву. Как видно из данных табл. 127, при невысоком уровне агротехники снижение содержания гумуса и азота, а вместе с ними и емкости поглощения может продолжаться около 50 лет и замедляется при достижении нового равновесного положения в биологическом круговороте органического вещества и азота в культурных посевах. Реакция почвы и насыщенность ее основаниями заметно не изменяются. При высоком уровне агротехники в результате внесения удобрений (табл. 128) содержание и запасы гумуса и азота в почве увеличиваются и могут достигать или превышать запасы их з целинных и залежпых почвах.
Таким образом, приемы окультуривания и культурный процесс почвообразования не противостоят естественному почвообразовательному процессу в черноземах. Они сочетаются один с другим, и оба направлены в сторону образования гумуса и накопления элементов питания.
В условиях сухих и полупустынных степей приемы окультуривания улучшают водно-физические свойства целинных почв — повышают их порозность, водопроницаемость, водоудерживающую способность и запасы влаги в почве (табл. 129). При разложении остатков культурных растений в этих условиях не наблюдается биогенного накопления обменных щелочей и образования в щелочной среде высокодисперсных фульвокислот, как это имеет место в целинных почвах. Культурный почвообразовательный процесс в сухих степях направлен на образование и закрепление в почве гумусовых веществ, биогенный синтез поглощающего комплекса почвы, увеличение емкости поглощения и снижение щелочности. Под культурными растениями в биологическом круговороте изменяется соотношение щелочных земель (Ca и Mg) и биогалогенов, обменный натрий замещается биогенным кальцием и при ежегодном отчуждении надземной массы происходит рассолонцевание почвы. В табл. 130 показано изменение свойств среднестолбчатого солонца при окультуривании. В окультуренном солонце больше гумуса, притом с более широким отношением Сгк:СфК; улучшаются его водно-физические свойства. В составе обменных оснований резко понижается содержание обменного натрия и отчасти магния за счет увеличения обменного кальция. Увеличивается содержание доступного растениям азота, фосфора и калия.
Окультуривание почв

Сероземы полупустыни и пустынные серо-бурые и такырные почвы, которые в естественных условиях характеризуются накоплением биогалогенов, щелочной реакцией, низкой биологической активностью и небольшим содержанием гумуса, при окультуривании в условиях орошаемого земледелия претерпевают существенные изменения. Под влиянием орошения резко возрастает биологическая активность пустынных почв. Так, известно, что уже в первый год орошения общее количество микроорганизмов в такырной почве увеличивается с 0,9 до 1,6 млн. клеток на 1 г почвы, нитрификаторов — с 0,01—0,2 тыс. до 2,7 тыс., азотобактера — от 0,01 до 61 тыс.
При оптимальном для культурных растений режиме орошения, введении хлопково-люцерновых севооборотов и внесении больших доз удобрений целинная почва утрачивает свое первоначальное строение и тем больше, чем длительнее период орошения. В ней увеличивается содержание гумуса, улучшается его качественный состав (растет отношение Сгк:СфК), повышается содержание азота. Она обогащается иловатыми частицами, принесенными ирригационными водами, повышается емкость поглощения и способность удерживать элементы питания растений. Содержание последних увеличивается, повышается эффективное и потенциальное плодородие почвы (табл. 131).
Окультуривание почв
Окультуривание почв

В первое время при орошении наблюдается некоторая усадка — уплотнение почвы, но староорошаемые почвы отличаются высокой ми-кроагрегатностью, сильно переработаны червями и обладают лучшими водно-физическими свойствами. В составе обменных оснований этих почв увеличивается содержание магния. При правильном режиме орошения и хорошей поливной воде не наблюдается засоления почв и вхождения в поглощающий комплекс натрия. При очень длительном многовековом орошении образуются мощные толщи ирригационных наносов и совершенно новые культурно-поливные почвы высокого плодородия.
Таким образом, во всех природных зонах культурный процесс почвообразования направлен на формирование мощного, богатого гумусом, структурного, биологически активного культурного слоя, обладающего высоким эффективным и потенциальным плодородием. В этом смысле культурный процесс почвообразования универсален. Вместе с этим окультуренные почвы различаются рядом признаков, связанных с условиями почвообразования. Культурные дерново-подзолистые почвы, например, имея такое же высокое содержание гумуса, как и некоторые черноземы, но сформировавшись в условиях промывного режима и кислой реакции, отличаются от культурных почв степного типа почвообразования повышенной дисперсностью гумусовых веществ, включая гуминовые кислоты, низкой емкостью поглощения и высокой подвижностью и постоянным геохимическим выносом оснований, в том числе кальция. Так, высокоокультуренные дерново-подзолистые почвы, содержащие 5% гумуса, имеют емкость поглощения около 20 мг-экв/100 г, т. е. почти в 2 раза меньше, чем черноземы с таким же содержанием гумуса, и с течением времени, вследствие геохимического выноса оснований, нуждаются в повторном известковании.