Земледелие с основами почвоведения и агрохимии

Содержание гумуса в аллювиальных дерновых и аллювиальных луговых почвах центральной части поймы превышает 5…7%; мощность гумусового слоя достигает 30…50 см. Почвы хорошо обеспечены азотом, в меньшей степени фосфором и калием. Они обладают высокой ЕКО (20…40 мг-экв/100г почвы), их реакция изменяется от кислой до нейтральной.

Притеррасная часть поймы граничит с надпойменной террасой. На ней полые воды долго застаиваются и сюда же стекают делювиальные потоки с надпойменной террасы и коренного берега, поэтому притеррасная часть поймы заилена, переувлажнена и заболочена. Здесь развивается болотный процесс, формируются аллювиальные болотные почвы.

Сельскохозяйственное использование.

Наиболее плодородными являются аллювиальные луговые почвы центральной поймы. Урожай сена естественных трав здесь достигает 30…40 ц/га и более. Плодородие аллювиальных луговых почв, как правило, выше по сравнению с зональными почвами водоразделов, благодаря лучшему обеспечению влагой и элементами питания и лучшей оструктуренности. Поэтому их используют, в первую очередь, под наиболее требовательные к условиям питания и увлажнения культуры: овощные, плодово-ягодные, кормовые и др.

Песчаные и супесчаные аллювиальные дерновые почвы прирусловой поймы обладают низким естественным плодородием и, как правило, распашке не подлежат. Заболоченные и болотные почвы поймы требуют коренных мелиораций и после осушения их используют для выращивания овощных и кормовых культур.

При использовании пойменных почв под сенокосы и пастбища проводят их улучшение путем проведения мелиоративных, культур-технических и агротехнических мероприятий; осушение заболоченных участков, удаление кочек и кустарников, подсев трав, внесение удобрений, регулирование выпаса скота.

Вопросы для самопроверки знаний

1. Что такое тип, подтип, род, вид и разновидность почвы?

2. Что подразумевают под горизонтальной и вертикальной зональностью почв?

3. Что называют почвенной зоной и подзоной?

4. Какие почвы называют интразональными?

5. Чем отличается тундровая зона от арктической?

6. Что представляет собой вечная мерзлота?

7. Особенности хозяйственного использования тундры

8. Какой процесс называют подзолообразовательным и в чем его сущность?

9. Какова сущность дернового процесса?

10. Каковы причины образования болот?

11. Как можно по растительности отличить верховые, низинные и переходные болота?

12. Укажите основные мероприятия для улучшения дерново-подзолистых почв.

13. Как используют почвы таежно-лесной зоны?

14. Какие процессы участвуют в формировании серых лесных почв?

15. Назовите подтипы серых лесных почв и их основное различие.

16. Основные направления для повышения плодородия серых лесных почв.

17. Перечислите общие признаки, характерные для всех подтипов черноземов.

18. Чем отличаются черноземы лесостепной зоны от черноземов степной зоны?

19. Какие применяют мероприятия для сохранения и повышения плодородия черноземов?

20. В чем своеобразие природных условий зоны сухих степей?

21. Классификация, состав и свойства каштановых почв?

22. Как используются почвы зоны сухих степей?

23. Перечислите мероприятия по сохранению и повышению плодородия каштановых почв.

24. В чем своеобразие полупустынной зоны?

25. Как используются бурые полупустынные почвы?

26. Назовите основные причины образования засоленных почв?

27. Какие почвы называются засоленными?

28. Что характерно для солончаков?

29. В чем принципиальное отличие солонцовых почв?

30. Назовите характерные особенности солодей.

31. Каковы приемы улучшения засоленных почв?

32. Особенности образования пойменных почв.

33. Какие почвы образуются в различных частях поймы?

34. Каково сельскохозяйственное использование пойменных почв?

Глава 4. Бонитировка почв и оценка земель

4.1 Земельный кадастр и земельный фонд РФ

Земельные ресурсы страны представляют огромное народное богатство. Правильное их использование немыслимо без строго научного количественного и качественного учета земель. В соответствии с Законодательными актами РФ для обеспечения рационального использования и охраны земельных ресурсов вводится государственный земельный кадастр, содержащий совокупность достоверных и необходимых сведений о природном, хозяйственном и правовом положении земель. Земельный кадастр включает следующие составные части:

- государственная регистрация землепользований - оформление прав пользования землей сельскохозяйственными и несельскохозяйственными землепользователями, а также гражданами;

- количественный учет земель по землепользователям и по угодьям;

- характеристика качества земель по их классам, гранулометрическому составу почв и признаками, определяющими их плодородие, а также по культурно-техническому состоянию кормовых угодий;

- бонитировка почв;

- экономическая оценка сельскохозяйственных угодий;

- земельно-кадастровые документы и материалы.

В работе по оценке земель следует различать понятия почва и земля. Почва - понятие генетическое, оно относится к определенному типу и в пределах его к различным видам и разновидностям. Земля - понятие более широкое, оно включает почвенный покров определенной территории со всеми характерными для нее элементами ландшафта. Неидентичность понятий почва и земля в значительной мере определяет различия в содержании работ, связанных с оценкой почв и земель.

Земельный кадастр ведется на основе изучения земельных ресурсов страны, осуществляемое государственными землеустроительными службами. По данным государственного учета земель общая площадь земельного фонда РФ составляет 1710 млн. га, который распределяется по категориям земель (табл.22).

Таблица 22

Распределение земельного фонда РФ по категориям земель

№	Категория земель	Площадь
		млн. га	%
1.	Земли сельскохозяйственного назначения	455	26,6
2.	Земли городов и населенных пунктов	21	1,2
3.	Земли промышленности, транспорта, связи и др.	18	1,0
4.	Земли природоохранного назначения	32	1,8
5.	Земли лесного фонда	1046	61,2
6.	Земли водного фонда	20	1,2
7.	Земли запаса	118	7,0

В соответствии со ст.77 Земельного кодекса РФ земли сельскохозяйственного назначения определены как земли, предназначенные для нужд сельского хозяйства или уже предоставленные для этих целей. Это важнейшая из всех категорий земель. Главной ее особенностью является то, что земля здесь выступает в качестве основного средства производства продуктов питания, кормов для животных и сырья для промышленности.

В состав земель сельскохозяйственного назначения входят сельскохозяйственные угодья, т.е. участки земли с определенным хозяйственным использованием: пашни, пастбища, залежи, сенокосы, многолетние насаждения (сады, виноградники). Они представляют собой наиболее ценную часть сельскохозяйственных земель.

К сельскохозяйственным угодьям относятся земли, систематически используемые для производства сельскохозяйственной продукции. Они занимают площадь 221 млн. га, или 12,9% общей территории РФ. В структуре сельскохозяйственных угодий на пашню приходится 57,3%; сенокосы и пастбища занимают 40,7, многолетние насаждения - 0,8%. Далее, в состав земель сельскохозяйственного назначения входят площади, занятые сельскохозяйственными объектами, - фермами, токами, подъездными путями, древесно-кустарниковой растительностью, замкнутыми водоемами и прочим, что необходимо для ведения сельскохозяйственного производства или для обеспечения защиты земель от воздействия негативных природных, антропогенных и техногенных явлений.

Почва, как естественно-историческое тело, представляет собой основу, фундаментальную часть всех земельных угодий, будь то пашня, многолетние насаждения, леса, болота и др. Поэтому учет и качественная оценка приобретает особо актуальное значение в современных условиях развития сельского хозяйства, когда в условиях рыночной экономики земля и почва выступают в качестве товара, а, следовательно, возникает необходимость в ее оценке.

4.2 Бонитировка почв

Бонитировка почв (от латинского bonitas - доброкачественность) - сравнительная оценка качества почв по их производительной способности (плодородию). Она проводится в баллах, по которым устанавливают насколько одна почва лучше или хуже другой по производительности. Главная цель бонитировки - учет и группировка почв по природным свойствам, плодородию, оценка их продуктивности для возделывания различных культур, совершенствования сельскохозяйственного производства, специализации.

Любая почва обладает определенным бонитетом, то есть показателем качества, ее продуктивности, добротности.

Теоретической основой бонитировки почв служат установленные В.В. Докучаевым законы соотношений между составными частями почв и между почвами и произрастающей на них растительностью. Уровень плодородия почвы определяется не только ее свойствами, но и величиной урожайности возделываемой культуры. Не все свойства почвы находятся в коррелятивной связи с многолетней урожайностью сельскохозяйственных культур. Их правильный выбор является основой бонитировки почв.

Свойства почв, устойчиво коррелирующие со средней многолетней урожайностью сельскохозяйственных культур, получили название диагностических признаков или оценочных показателей. Наиболее коррелируют с многолетней урожайностью следующие свойства почв: мощность гумусового слоя, содержание гумуса, обеспеченность основными элементами питания, ЕКО, обменная кислотность и щелочность, гранулометрический состав. Однако для различных почв диагностические признаки не обязательно должны быть одноименными.

Бонитировка почв проводится после почвенных обследований и служит их завершающим этапом. В нашей стране используется стобальная оценочная шкала. Признаки лучшей по свойствам и урожайности почвы, принятой за эталон, оценивают в 100 баллов. Иногда за 100 баллов принимается балл не самой плодородной, а самой распространенной в данном регионе почвы, а иногда зональной для данной территории почвы.

Работа по бонитировке почв состоит из нескольких последовательных и взаимосвязанных периодов: подготовительного, полевого и заключительного.

Основной задачей подготовительного периода является изучение литературы о почвах республики (области, края, района, хозяйства) сбор материалов об урожайности культур, установление корреляции между диагностическими признаками почв и урожайностью. В этот период составляют предварительную бонитировочную шкалу по признакам и свойствам почв, коррелирующим с урожайностью возделываемых культур на основании имеющихся литературных источников.

Для составления бонитировочных шкал по свойствам почв и по урожайности необходимы следующие исходные данные:

1. Почвенная карта и карта агропочвенного районирования территории, агрохимические картограммы, карты и картограммы для борьбы с эрозией почв и для мелиорации; почвенные отчеты с аналитическими данными, агропроизводственными группировками почв; данные о почвах и природных условиях республики, района сельскохозяйственного предприятия.

2. Климатические данные.

3. Материалы по государственной регистрации землепользователей.

4. Данные по оценке земель республики (области, края, района, хозяйства).

5. Годовые отчеты сельскохозяйственных предприятий, госсортоучастков и других хозяйств за последние 5 лет.

6. Данные многолетней урожайности на госсортоучастке с разными почвами, на опытных станциях ВУЗов и стационарные наблюдения для уточнения бонитировочных шкал в конкретном сельскохозяйственном предприятии. Из имеющихся отчетов выписывают морфологические, агрохимические и прочие данные, которые предположительно могут быть диагностическими признаками.

Для каждого диагностического признака вычисляют бонитировочный балл. Расчет бонитировочных баллов производят по 100-бальной бонитировочной шкале. При этом из всех почв выбирают эталонную, на которой получают наиболее высокие урожаи. Все диагностические признаки лучшей эталонной почвы оценивают в 100 баллов. Затем каждый из диагностических (бонитировочных) признаков оцениваемых почв выражают в баллах по отношению к эталону по формуле:

где Б_д - балл оценки;

П_ф - фактическое значение оцениваемого признака;

П_эт - значение того же признака у почвы, принятой за эталон.

Затем суммируют баллы диагностических признаков, делят на число признаков и определяют средний балл бонитета почвы по ее свойствам, используя следующую формулу:

,

где Б_о - общий средний балл бонитета почвы;

?^Б - сумма баллов по диагностическим признакам;

n - число показателей (число диагностических признаков).

Затем составляют предварительную бонитировочную шкалу области, (района, хозяйства) по свойствам почв. Почвы, имеющие близкое значение баллов бонитета, объединяют в бонитировочные классы, а каждый класс включает 10 баллов с соответствующей характеристикой исследуемых почв.

На следующем этапе составляют бонитировочную шкалу почвы по урожайности культур. Для этого по почвенной карте отбирают хозяйства, где почвенная разновидность, бонитет который хотят установить, занимает не менее 70% площади, и в которых уровень интенсификации земледелия существенно не различается, и определяют среднюю многолетнюю урожайность культуры.

Таблица 23

Шкала оценки почв по Н.Л. Благовидову

Класс бонитета	Балл бонитета	Качественная характеристика почв
X IX VIII	91-100 81-90 71-80	Лучшие почвы
VII VI V	61-70 51-60 41-50	Средние почвы
IV III II	31-40 21-30 11-20	Худшие почвы
I	1-10	Почвы, не используемые в сельскохозяйственном производстве

Балл по урожайности вычисляют по формуле:

где Б_у - балл почвы по урожайности

У_ф - фактическая урожайность, ц/га

У_эт - максимальная урожайность почвы (ц/га), принятой за эталон.

Следующий этап работы - установление коррелятивной связи между диагностическими признаками почв и средней многолетней урожайностью, т.е. сопоставление и увязка двух бонитировочных шкал - по свойствам почв и урожайности.

Наличие коррелятивной связи между баллами по свойствам и урожайности соответствующих почв свидетельствуют о том, что бонитировочная шкала по свойствам почв составлена правильно, а взятые в качестве диагностических признаков свойства почв выбраны правильно.

Основной задачей полевого периода бонитировки почв является:

а) уточнение и проверка в опытном порядке в типичных условиях правильности составленной в календарный период предварительной республиканской, районной бонитировочной шкалы почв;

б) сбор недостающих материалов и бонитировка малораспространенных почв и почв, встречающихся в комплексах и сочетаниях.

Бонитировка почв, входящих в комплексы и сочетания, составляется по свойствам этих почв, а проверяется в поле путем определения урожайности непосредственно в условиях производства, т.к. для характеристики уровня плодородия может не быть многолетних статистических данных.

Третий - заключительный (камерально-аналитический) период имеет задачу установить правильность составленной для республики (области, края, района, хозяйства) предварительной бонитировочной шкалы и составление окончательной бонитировочной шкалы почв. Для этого по каждому хозяйству вычисляется средневзвешенный балл бонитета почвы. Вычисление средневзвешенного балла бонитета производят по формуле:

,

где Б_с - средневзвешенный оценочный балл;

S₁,S₂…S_n - площадь почв каждой разновидности (га);

b₁,b₂…b_n - баллы бонитета для каждой разновидности почв.

Затем определяют средневзвешенный балл бонитета этой же пашни (Б_у) на основе многолетней средней урожайности культуры по формуле:

,

где S_1,S₂…S_n - площади почв, составляющих пашню, га

d₁, d₂…d_n - баллы бонитета почв по урожайности.

Расхождение в баллах бонитета пашни, вычисленное по свойствам почвы и урожайности культур допускается не более 10%. В случае больших различий устанавливают причины расхождения (ошибки в подборе диагностических признаков, различные дозы удобрений, неодинаковая освоенность севооборотов, разная интенсификация земледелия и т.п.).

За последние годы в Почвенном институте им. В.В. Докучаева разработаны единые общероссийские бонитировочные шкалы зональных почв. При проведении бонитировки учитывались не только свойства почв, но и климатические показатели: сумма температур за вегетационный период, коэффициент увлажнения по Высоцкому-Иванову и коэффициент континентальности климата.

На основе анализа связей между почвенно-климатическими условиями и урожайностью сельскохозяйственных культур И.И. Карманов разработал формулы для расчета баллов бонитета зональных почв, используемых без орошения и при орошении, для зерновых культур, сахарной свеклы, кукурузы на зерно, многолетних трав, однолетних трав.

Примеры формул:

для зерновых культур без орошения:

Для многолетних трав без орошения:

В этих формулах Б - балл бонитета; V - суммарный показатель свойств почв (таб. 24); - сумма температур выше 10⁰С; КУ - коэффициент увлажнения; КК - коэффициент континентальности.

Величина коэффициента континентальности климата рассчитывается по формуле:

где КК - коэффициент континентальности климата; - среднемесячная температура самого теплого месяца; - среднемесячная температура самого холодного месяца; ц - широта местности.

Таблица 24

Расчетные величины суммарного показателя свойств почв (V)

Почвы	V	Почвы	V
Подзолы и подзолистые	0,67	Лугово-черноземные:
Дерново-подзолистые	0,73	лесостепной зоны	0,92
Бурые лесные	0,81	степной зоны	0,96
Светло-серые лесные	0,78	Темно-каштановые	0,86
Серые лесные	0,81	Каштановые	0,81
Темно-серые лесные	0,86	Светло-каштановые	0,78
Черноземы:		Лугово-каштановые	0,90
оподзоленные	0,92	Коричневые	0,85
выщелоченные	0,96	Серо-коричневые	0,88
типичные	1,00	Сероземы	0,90
обыкновенные	0,96	Лугово-сероземные	0,85
южные	0,92	Дерново-карбонатные:
		типичные	0,92
		выщелоченные	0,90

Бонитировка почв завершается составлением бонитировочной карты, на которой отражены баллы бонитета почвенных разностей.

Таблица 25

Поправочные коэффициенты при расчете баллов бонитета почв по методу И.И. Карманова

Почвы	Дерново-подзолистые и серые лесные	Черноземы	Каштановые
		оподзоленные, выщелоченные и типичные	обыкновенные и южные
На степень смытости
Несмытые	1,00	1,00	1,00	1,00
Слабосмытые	0,82	0,85	0,82	0,80
Среднесмытые	0,67	0,70	0,67	0,62
Сильносмытые	0,45	0,48	0,45	0,42
На степень гидроморфизма
Слабая	0,8-1,0	0,9-1,0	1,1-1,2	1,3-1,4
Средняя	0,7-1,0	-	-	-
На степень солонцеватости
Слабосолонцеватые	-	0,87	0,85	0,82
Среднесолонцеватые	-	0,72	0,70	0,68
Сильносолонцеватые	-	0,57	0,55	0,52

4.3 Агропроизводственная группировка почв

Для рационального использования почв применяется метод их агропроизводственной группировки. Агропроизводственная группировка почв - это объединение почв, близких по генетическим, агроэкологическим условиям и агрономическим свойствам, в группы, характеризующиеся одинаковой возможностью сельскохозяйственного использования и однотипным характером мероприятий по улучшению свойств.

Различаются 3 категории агропроизводственных группировок. В первой категории почвы группируются в соответствии с требованиями какой-либо одной сельскохозяйственной культуры; во второй - в соответствии с требованиями отдельных групп культур (пропашные, зерновые и др.), в третьей - для всех культур. Первые две категории разрабатывались ограниченно, для требовательных к почвенным условиям культур (плодовые, чай, виноград и др.). Наибольшее распространение получили группировки третьей категории. Они составлены для отдельных хозяйств, республик и областей.

Официальной инструкцией по почвенным обследованиям и составлению крупномасштабных почвенных карт землепользования (1973) предусмотрено составление общей агропроизводственной группировки для всех культур.

Почвы, объединяемые в одну агрогруппу, должны иметь следующие, приблизительно одинаковые, показатели:

1) водно-воздушные и тепловые свойства и режимы, выявляемые на основе оценки гранулометрического состава, а также учета геоморфологических и гидрологических условий залегания почв;

2) питательный режим и уровень плодородия (содержание основных элементов питания, уровень гумусированности, реакция среды);

3) отношение почв к обработке (физико-механические свойства почв, сроки спелости, особенности углубления пахотного слоя и др.);

4) потребность в мелиорациях (степень заболоченности, уровень залегания грунтовых вод, степень засоления, реакция среды и др.);

5) содержание в почве вредных для растений веществ в токсичных концентрациях (тяжелые металлы, водорастворимые соли, радионуклиды и др.);

6) показатели степени эродированности;

7) баллы бонитета;

8) рельеф, в условиях которого залегают почвы;

9) степень однородности почвенных контуров, их величина, конфигурация, структура почвенного покрова;

В почвенном очерке приводится полная характеристика агропроизводственных групп. При этом рекомендуется указывать, какие агропроизводственные группы данного землепользования относятся к лучшим, хорошим, средним, ниже среднего качества и к худшим по их свойствам и плодородию, в соответствии с принятой агропроизводственной группировкой почв области, края, республики. Обычно почвы первой агропроизводственной группы хозяйства относятся к более высокому качественному рангу, а последующие - к более низким.

Карта агропроизводственных группировок - основной документ, трактующий содержание почвенной карты любого землепользования. Однако для характеристики вполне конкретных качеств почвенного покрова составляются картограммы, оценивающие те или иные особенности почв (картограмма кислотности, каменистости, эродированности и т.д.).

4.4 Качественная и экономическая оценка земли

При качественной оценке земли необходимо различать понятия почва и земля. Качественная оценка характеризует земельный участок не только по его почвам, но и по природным условиям (количество осадков, рельеф, мелкоконтурность, экспозиция склона и т.п.). Такая оценка позволяет установить степень влияния конкретных условий (каждого в отдельности и в сумме) на уровень сельскохозяйственного производства и урожай возделываемых культур. В этой связи качественная оценка земель в сравнении с бонитировкой почв понятие более широкое, так как дает сравнительную характеристику в баллах биологической продуктивности всей совокупности природных факторов конкретного агроландшафта.

Только для участков с выровненным рельефом и сходными агроклиматическими условиями, качественная оценка земель сужается по содержанию до бонитировки почв.

Объектом качественной оценки является сравнительно однородный по свойствам земельный участок. От соседних участков он должен отличаться хотя бы одним признаком, оказывающим существенное влияние на сельскохозяйственное производство (вид или разновидность почв, экспозиция склона, степень эродированности, завалуненность, производственная площадь и т.п.). Влияние отдельных факторов учитывают путем использования поправочных коэффициентов.

Для качественной оценки земель используют данные по средневзвешенному баллу бонитета пашни хозяйства с введением поправочных коэффициентов, учитывающих влияние природных факторов. Ее рассчитывают по формуле:

Б_ко = Б_с · К_гту ·К_рф · К_гд …

где Б_ко - балл качественной оценки земель;

Б_с - средневзвешенный балл бонитета пашни;

К_гту, К_рф, К_гд - поправочные коэффициенты на гидротермические, рельеф гидрологические и другие природные условия.

Таким образом, при проведении работ по качественной оценке земель основными служат свойства почв и природные условия агроландшафтов, а критерием для проверки правильности составленной шкалы оценок - урожай сельскохозяйственных культур.

На основе качественной оценки земель в хозяйствах решаются агропроизводственные вопросы, связанные с ее использованием.

Экономическая оценка земель - сравнительная ценность земли как средства производства. Уровень экономического состояния сельскохозяйственного производства оказывает определенное влияние на свойства почвы. Это проявляется прежде всего в изменении эффективного плодородия почвы, которое не может быть учтено при качественной оценке земель, поскольку она дает сравнительную характеристику объектов только по их природным показателям.

Объектом экономической оценки земли является ее экономическое плодородие, которое зависит не только от почвы, природных условий местности, но и от количества затраченного труда и средств (уровень механизации, доз удобрений, использования химических средств защиты растений и т.д.), месторасположения (т.е. удаленность от рынков сбыта), условий транспортировки продукции и т.д.

Критериями экономической оценки земли общесоюзная методика экономической оценки земли рекомендует использовать такие показатели, как стоимость продукции, чистый доход, урожайность, окупаемость затрат. Обычно эта работа ведется не почвоведами, а экономистами, на основе сведений представляемых почвоведами.

Валовой продукт показывает выход валовой продукции в стоимостном выражении на единицу площади (гектар) определенной почвы.

Чистый доход представляет собой разницу между валовым продуктом и прямыми затратами на ее производство (затраты на оплату труда и средств производства).

Окупаемость - это показатель эффективности вложений денежных средств, определяемый отношением чистого дохода к затратам на производство валового продукта.

Экономическая оценка земель осуществляется или в абсолютных величинах (в денежном выражении) или относительных показателях (в баллах). Баллы при экономической оценке земли рассчитывают по формуле:

Где Б_эо - оценочный балл по валовому продукту или чистому доходу, полученный на данной почве;

Д - валовой продукт или чистый доход в абсолютных величинах, получаемый с единицы площади оцениваемой земли (руб.);

Д₁₀₀ - валовой продукт или чистый доход в абсолютных единицах с единицы площади земли, взятой за эталон и принимаемый за 100 баллов (руб.). Таким образом, экономическая оценка, в частности по показателю валового продукта, более полно в производственном отношении характеризует качество земли, чем бонитировка почвы.

При экономической оценке земель один и тот же тип почвы, находящийся в неодинаковых условиях может получить различную оценку. И напротив, почвы, различные по происхождению, но сходные по экономическим показателям, могут иметь одинаковые оценочные баллы.

Вопросы для самопроверки знаний

1. Земельный кадастр и его составные части.

2. Что такое бонитировка и по каким показателям ее устанавливают?

3. Основные задачи подготовительного периода бонитировки

4. Что такое агропроизводственная группировка почв и ее назначение?

5. Что такое качественная оценка земли?

6. Экономическая оценка земли и ее основные критерии.

ЧАСТЬ 2. ЗЕМЛЕДЕЛИЕ

Глава 5. Факторы жизни и законы земледелия

5.1 Требования растений к факторам жизни

Жизнь растений тесным образом связана с окружающей средой. Несоответствие этих условий потребностям растительного организма может привести к ослаблению и даже гибели растения, и наоборот, полное удовлетворение этих потребностей позволяет в полной мере реализовать его биологические возможности.

Для жизни растений необходимы свет, тепло, воздух, вода и питательные вещества. Эти факторы требуются в разных количествах и соотношениях. Знание биологических особенностей растений и факторов их жизни - обязательное условие для их возделывания.

Факторы жизни растений подразделяются на космические (свет и тепло) и земные (вода, воздух и питательные вещества). Космические факторы, получаемые от Солнца, в земледелии практически не регулируются или регулируются в условиях защищенного грунта. Земные факторы в жизни растений, наоборот, удается регулировать и создавать оптимальные условия для роста и развития культурных растений. Поэтому главной задачей земледелия К.А. Тимирязев считал изучение требований культурных растений к факторам жизни и разработка практических приемов удовлетворения этих требований.

Требования растений к свету. Из всех живых организмов на Земле только зеленые растения обладают способностью использовать лучистую энергию Солнца и с помощью хлорофилла создавать органическое вещество растений и их урожай. Этот процесс называется фотосинтезом, а механизм образования простейших органических веществ можно представить следующей схемой:

6CO₂ + 6H₂O +2822 кДж ^{свет, хлорофилл} С₆Н₁₂О₆ +6О₂ ^

Растения используют не все лучи солнечного света, а лишь с определенной длиной волн. Для обеспечения фотосинтеза необходимо участие оптимального излучения с длиной волн 380…710 нм - фотосинтетически активная радиация (ФАР). Продуктивность растений определяется притоком ФАР и коэффициентом использования ее на фотосинтез. Культурные растения используют лишь незначительную часть ФАР - 0,5…2%.

Чем выше коэффициент использования ФАР, тем выше урожайность биомассы. Причины снижения коэффициента использования ФАР: слабое развитие растений из-за плохой обеспеченности элементами питания, их недостаток или избыток, загущенные или изреженные посевы, засоренность полей сорняками, поражение болезнями и вредителями, нарушение технологии возделывания и др.

Хотя свет и не относится к факторам, подвергающимся регулированию в земледелии, однако для получения высоких урожаев необходимо создавать посевы, наиболее полно поглощающие и использующие солнечное излучение. При оптимальной площади листовой поверхности 40 тыс. м²/га, растения обладают наиболее высоким фотосинтетическим потенциалом.

Освещенность регулируется также густотой и способами посева и размещения растений на поле (узкорядное, широкорядное, гнездовое и т.д.). Важное условие - норма высева, поскольку от нее зависит густота стояния растений на единице площади. Поэтому задачи агротехники состоят в том, чтобы повысить коэффициент использования ФАР растениями путем усиления у них ростовых процессов.

Требования растений к теплу. Физиологические процессы в растении протекают только при определенном количестве тепла. При низкой температуре растения останавливаются в росте. Потребность в тепле различна не только у растений, относящихся к разным семействам, но и у одной и той же культуры в те или иные фазы развития. Оптимальная температура для роста и развития большинства культур 20…25⁰С. При температуре немногим выше 30⁰с наблюдается торможение ростовых процессов, а при повышении ее до 50…52⁰С растения погибают.

Для завершения полного цикла развития растения должно получить определенную сумму активных среднесуточных температур (выше 10⁰С) за вегетационный период. По этому показателю они подразделяются на теплолюбивые, семена которых прорастают при температуре 8…12⁰ С, нуждаются в сумме активных температур воздуха 3000…4000⁰С и холодостойкие, семена которых прорастают при температуре почвы 2…5⁰С и за весь вегетационный период им нужна сумма активных температур воздуха 1200…1800⁰С.

Такие теплолюбивые культуры, как огурец, томаты, бахчевые повреждаются, а иногда и полностью отмирают при положительных температурах +3…7⁰С. Несколько устойчивее к влиянию низких положительных температур гречиха, кукуруза, картофель. Овес, ячмень, рожь, пшеница, свекла, капуста относятся к холодоустойчивым культурам и при положительных температурах 3…5⁰С у них не обнаруживается признаков повреждения и практически не снижается продуктивность. Среди холодостойких культур выделяются морозоустойчивые, способные переносить относительно низкие температуры (от - 18 до - 24⁰С и ниже). К этой группе культур относятся озимые зерновые, многолетние травы.

Однако все культурные растения, независимо от места их происхождения, для роста и развития требуют оптимальных температур, так как повышение и понижение температуры отрицательно сказывается на их продуктивности (табл. 26)

Как и свет, тепло почти не регулируется в естественных условиях. Незначительному регулированию подлежит лишь тепловой режим почвы. С помощью поливов, ранневесеннего боронования, рыхления почвы, посадки лесополос, снегозадержания, мульчирования и других приемов можно регулировать тепловой режим почвы.

Требования растений к воде. Значение воды в жизни растений определяется целым рядом ее свойств. Среди них необходимо отметить способность ее быть растворителем и средой, в которой совершается передвижение веществ и их обмен.

Таблица 26

Потребность растений в тепле, ⁰С

Культура	Прорастание семян	Появление всходов	Заморозки, повреждающие всходы	Оптимальная температура, 0С	Сумма активных температур за вегетационный период, 0С
Озимая рожь	1-2	3-4	-	15-20	1300-1400
Ячмень	1-2	4-5	7-8	15-22	1150-1400
Овес	2-3	4-5	8-9	15-20	1250-1500
Яровая пшеница	1-2	4-5	9-10	15-22	1300-1700
Горох	1-2	4-5	7-8	15-22	1100-1550
Картофель	8-10	8-10	1-2	16-20	1200-1800
Лен	3-4	5-6	4-6	16-18	1000-1300
Кукуруза на силос	8-10	10-14	1-2	20-24	1200-1400
Сахарная свекла	3-4	6-7	4-6	18-22	1800-2500

В растительном организме воды содержится от 70 до 95%. С поступлением и передвижением ее в растениях связаны все жизненные процессы. При наличии воды и других факторов семена набухают и прорастают, растут ткани, поступают в растения и передвигаются в них питательные элементы, осуществляется фотосинтез и синтезируется органическое вещество.

Установлено, что из 1000 частей воды, прошедшей через растение, только 1,5…2 части расходуется на питание, а остальная влага испаряется через листья, обеспечивая нормальный тепловой режим растений. Испарение воды листьями называется транспирацией.

Растения нуждаются в воде с момента посева семян и до окончания формирования урожая. При этом в разные периоды жизни растения требуют неодинакового количества воды: меньше - в начальный период, больше - в период формирования мощной вегетационной массы и генеративных органов, к концу жизни потребность в воде уменьшается. Период острой потребности растения в воде называется критическим, у зерновых от совпадает с фазой выхода в трубку - колошением, у зернобобовых - цветения, у картофеля - цветения и клубнеобразования. Недостаток влаги в это время резко снижает продуктивность растений.

Оптимальная влажность почвы для растений составляет 65…80% от наименьшей влагоемкости. Поэтому одной из главных задач земледелия (особенно орошаемого) является регулирование водного режима почвы.

Требования растений к воздуху. Он необходим как источник кислорода для дыхания растений и почвенных микроорганизмов, а также углекислого газа, усваиваемого растениями в процессе фотосинтеза. Он нужен и для микробиологических процессов в почве, в результате которых ее органические вещества разлагаются аэробными микроорганизмами с образованием водорастворимых минеральных соединений азота, фосфора, калия и других необходимых для растений элементов питания. Если состав атмосферного воздуха всегда постоянный, то состав почвенного воздуха изменяется, и это значительно влияет на почвенные процессы (табл. 27).

Таблица 27

Состав атмосферного и почвенного воздуха, % от объема

Газы	Атмосферный воздух	Почвенный воздух
N2	78,08	78,08-80,24
O2	20,95	20,90-0,0
Н2	0,93	-
CО2	0,03	0,03-20,0
Остальные	0,01	-

Растения чувствительны к составу почвенного воздуха, в частности, к содержанию в нем кислорода.

Для большинства сельскохозяйственных растений наилучший воздушный режим складывается, когда примерно 25% от общего объема почвы занимает воздух. При содержании кислорода в почвенном воздухе менее 8…12% наблюдается угнетение растений, а при уменьшении его содержания ниже 5% растения погибают. Особенно требовательны к кислороду корне- и клубнеплоды, бобовые и масличные культуры, менее требовательны - зерновые, мятликовые многолетние травы, кукуруза, рис.

Количество и состав почвенного воздуха можно регулировать, изменяя содержание влаги в почве путем рыхления или уплотнения почвы. Состав почвенного воздуха регулируется также путем внесения органических удобрений, что приводит к увеличению концентрации углекислого газа и уменьшению кислорода.

Требования растений к питательным веществам. Основного процесса, обеспечивающего питание зеленого растения, - фотосинтеза недостаточно для питания растений. Необходимы и минеральные вещества, которые вместе с простыми органическими веществами, образуют в растении сложные органические продукты.

Они состоят из углерода, кислорода, водорода, азота и многих минеральных элементов. На долю первых трех элементов приходится 93,5% сухого вещества растений, причем углерод по массе составляет в сухом веществе в среднем 45%, кислород - 42 и водород - 6,5%. Оставшиеся 6,5% сухой массы урожая приходится на долю азота (1,5) и зольных элементов - 5,0.

Анализы показали, что в состав растительного организма входит свыше 80 химических элементов, 20 из которых абсолютно необходимы для жизни растений. Углерод, кислород, водород и азот называют органогенными элементами; фосфор, калий, кальций, магний, железо и серу - зольными макроэлементами; бор, марганец, медь, цинк, молибден, кобальт и др. - микроэлементами.

Питательные элементы входят в различные соединения, преимущественного органического характера, и до их разложения в почве недоступны или малодоступны растениям. Некоторая часть элементов находится в поглощенном почвой состоянии, а часть - в виде растворов солей, образуя почвенный раствор. Растворенные соли наиболее подвижны и используются в первую очередь. Однако они могут быть легко вымыты из почвы и потеряны для растений.

Задача агротехники состоит в создании оптимальных условий для перевода недоступных элементов, находящихся в почве, в легкодоступные, а также для разложения органических веществ и их минерализации.

Наиболее быстрый и эффективный способ увеличения запасов питательных элементов в почве - внесение органических и минеральных удобрений. Увеличению количества азота в почве способствуют посевы в севообороте бобовых культур. Недоступные элементы и органическое вещество переходят в доступные формы и минерализуются при обработке почвы, усилении аэрации и улучшении водного режима.

Растения при дефиците воды используют питательные вещества в недостаточной степени. Поэтому регулирование водного режима в засушливых районах ведет к лучшему усвоению питательных элементов. В условиях достаточного снабжения влагой повышается эффективность удобрений, а урожайность увеличивается на 40…50%.

Каждый фактор играет существенную роль в жизни растений и только при наличии всех факторов можно получить высокий и качественный урожай. Анализ закономерностей действия факторов жизни растений в процессе формирования урожая в агрономической науке известны как законы земледелия.

5.2 Законы земледелия

Законы земледелия есть не что иное, как выражение законов природы, проявляющихся в результате деятельности человека по возделыванию сельскохозяйственных культур. Они раскрывают связи растений с условиями внешней среды, а также определяют пути развития земледелия, которые должны осуществляться в строгом соответствии с этими законами. К основным законам земледелия относятся следующие.

Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений. Закон впервые был высказан В.Р. Вильямсом и гласит: «Все факторы жизни растений абсолютно равнозначны и незаменимы». Согласно ему для нормального функционирования растительного организма должен быть обеспечен приток всех факторов жизни растений (земных и космических). Проявление этого закона носит абсолютный и относительный характер. Абсолютное значение выражается в том, что в каких бы факторах не нуждалось растение, отсутствие любого из них ведет к резкому снижению урожайности и даже гибели растения. Например, сколько бы не увеличивали содержание влаги в почве, она не может возместить недостаток тепла или света так же, как нельзя азот заменить фосфором или калием.

Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений дает четкое представление о том, что нет главных и второстепенных факторов.

Закон минимума впервые был сформулирован Ю. Либихом. Он излагается так: «Величина полученного урожая определяется тем фактором роста, который находится в наименьшем количестве по отношению к потребностям растений». Согласно этому закону, при оптимальных прочих условиях, уровень урожая определяется тем фактором, который находится в минимуме.

Наглядно этот закон изображается в виде «бочки Добенека», клепки которой условно означают различные факторы жизни растений. Высота каждой клепки соответствует наличию определенного фактора, выраженного в процентах. Пунктирной линией показан максимально возможный урожай растений при оптимальном наличии всех факторов. Однако фактический урожай определяется высотой самой низкой клепки, или количеством фактора, находящегося в минимуме. Если заменить данную клепку, то уровень фактора будет определять другая клепка, которая окажется минимальной по высоте, затем третья и т.д.

Закон минимума, оптимума и максимума сформулирован Р. Саксом: «Величина урожая определяется фактором, находящимся в минимуме. Наибольший урожай осуществим при оптимальном наличии фактора. При минимальном и максимальном наличии фактора урожай невозможен». Смысл его в том, что наибольший урожай можно получить при оптимальном количестве фактора: уменьшение или увеличение его ведет к снижению урожая. Это хорошо прослеживается на примере любого фактора (температуры, элементов питания, влажности и т.д.).

Рис. 16. Графическое изображение закона минимума: 1 - возможный урожай; 2 - фактический урожай

Любой жизненный процесс в растении начинается при каком-то минимуме температуры, протекает наилучшим образом при оптимальной температуре, замедляется, а затем и совсем прекращается по мере дальнейшего ее повышения.

Поэтому для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и более эффективного ведения земледелия необходимо не только учитывать факторы, которые есть или могут быть в минимуме, а проводить мероприятия таким образом, чтобы они всегда находились в оптимальных для растений количествах.

Закон совокупного действия факторов жизни растений был установлен В.Р. Вильямсом. Согласно этому закону, для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур необходимо одновременное наличие и приток всех факторов жизни растений в оптимальном соотношении. Из этого закона следуют важные положения для практики земледелия. Высокой эффективности в земледелии нельзя достигнуть одним сильным агрономическим приемом или даже несколькими разрозненными приемами. Высокая и устойчивая урожайность культур достижима только при реализации всего комплекса агротехнических мероприятий и в оптимальные сроки.

Более того, как показали работы Э. Митчерлиха, Б. Бауля, П.А. Власюка и др., закон находит свое выражение в явлении интерференции: взаимном усилении (синергизм) действия и подавлении (антагонизм) влияния факторов жизни на растения. Следовательно, научно обоснованное нормирование факторов жизни взаимно усиливает их положительное действие на продуктивность культур. И напротив, при недостатке знаний даже высокие нормы в совокупности используемых факторов часто или не обеспечивают ожидаемого эффекта, или вызывают падение урожайности культур.

Закон возврата также был сформулирован Ю. Либихом. Суть его заключается в следующем: «Основное начало земледелия состоит в том, чтобы почва получала обратно все, у нее взятое». Общеизвестно, что урожай создается из материальных составных частей под воздействием факторов жизни растений, определенная его часть - за счет веществ получаемых растениями из почвы, как среды произрастания и посредника растений в обеспечении их этими факторами.

При систематическом отчуждении урожая с поля и без возврата использованных урожаем элементов питания и энергии теряется почвенное плодородие. Если же вынос веществ и энергии компенсируются и происходит с определенной степенью превышения, то почва не только сохраняет плодородие, но и повышает его.

Согласно закону возврата, при нарушении баланса усвояемых питательных веществ в почве в результате их потерь, или вследствие выноса с урожаем его необходимо восстановить путем внесения соответствующих удобрений.

Соблюдение закона возврата имеет важное значение не только для сохранения и повышения плодородия почвы, но и для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Регулируя вынос и поступление в почву элементов питания и других факторов, можно регулировать также качество получаемой продукции (содержание белка в зерне, крахмала в картофеле, сахара в корнеплодах и т.д.).

Закон возврата - научная основа воспроизводства почвенного плодородия, частичный случай проявление всеобщего закона сохранения веществ и энергии.

Закон плодосмена. Сущность его в том, что более высокие урожаи получаются при чередовании культур в пространстве и во времени, чем при бессменных посевах. В его основе лежит общебиологический закон единства и взаимосвязи растительных организмов и условий среды. Необходимость чередования различных культур на полях обусловливается тем, что различные культуры по-разному влияют на свойства почвы и окружающую среду. По-разному изменяются агрофизические свойства почвы, водный, воздушный, тепловой и пищевой режимы. Каждая культура или группа культур имеют особенности по влиянию на состав почвенной микрофлоры и интенсивность развития отдельных групп микроорганизмов. На основе этого закона разрабатываются принципы построения севооборотов.

Рассмотренные выше законы земледелия являются основными. Научное понимание и практическое использование их позволяют правильно применять агротехнические, агрохимические, почвенно-мелиоративные и другие мероприятия, повышать культуру земледелия, эффективно регулировать почвенное плодородие и урожайность возделываемых сельскохозяйственных культур.

Помимо изложенных существуют и другие законы земледелия, например: закон автотрофности зеленых растений; закон возрастания эффективного плодородия почвы; закон поступления, передвижения и превращения минеральных элементов в растениях и др.

Вопросы для самопроверки знаний

1. Перечислите факторы жизни растений и как их группируют?

2. Что такое процесс фотосинтеза и понятие о ФАР?

3. Каковы требования сельскохозяйственных культур к теплу?

4. Значение воды в жизни растений и понятие о критическом периоде

5. В чем отличие состава атмосферного и почвенного воздуха?

6. В чем суть закона равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений?

7. О чем гласит закон минимума, оптимума, максимума?

8. Сформируйте закон совокупного действия факторов жизни растений

9. В чем сущность закона возврата?

10. Раскроите сущность закона плодосмена.

Глава 6. Со...