Тема: Плодородие почв и продуктивность биоценозов и агроценозов

Виды и формы плодородия почв. Важнейшее следствие почвообразования — развитие почвенно­го плодородия — необходимого условия для нормального функци­онирования любого ценоза.

Плодородие — совокупность свойств и режимов почвы, обуслов­ливающих выполнение ею экологических функций и создающих необходимые условия для роста растений.

В разработку учения о плодородии почвы большой вклад внес В. Р. Вильямс. Он детально исследовал формирование и развитие плодородия почвы в ходе природного почвообразовательного про­цесса и рассмотрел условия его проявления в зависимости от свойств почвы. В. Р. Вильямс сформулировал основные положе­ния об общих принципах повышения плодородия почв, вовлечен­ных в сельскохозяйственное производство.

Различают следующие категории плодородия почвы: естествен­ное, или природное; естественно-антропогенное и искусственное.

Естественное плодородие. Формируется в результате протекания природного почвообразовательного процесса, не осложненного вмешательством человека. В чистом виде оно проявляется на це­линных почвах и характеризуется продуктивностью биоценозов, произрастающих на них.

Естественно-антропогенное плодородие. Вовлечение почв в сель­скохозяйственное производство вызывает определенную транс­формацию естественного почвообразовательного процесса. При обработке почвы, внесении удобрений, возделывании культурных растений, мелиорации и т.п. изменяются сложившиеся потоки вещества и энергии, что отражается на направленности и интен­сивности элементарных почвенных процессов, режимах и свой­ствах почвы. Таким образом почвы приобретают плодородие, формирующееся в результате взаимодействия природного почво­образовательного процесса и целенаправленной человеческой де­ятельности. Плодородие этой категории характерно для почв агроценозов.

Искусственное плодородие. Формируется в результате деятель­ности человека путем определенной комбинации факторов плодо­родия. В чистом виде оно проявляется в субстратах, приготовлен­ных для выращивания растений в оранжереях, теплицах, парниках и т. п., а также в искусственных почвах, например огородных, и в почвах, воссозданных на месте разработок полезных ископаемых.

Возникновение плодородия связано с естественным почвообразова­нием, поэтому каждой почве присуще природное, или естествен­ное плодородие. Если почва распахивается либо используется под кормовые угодья, она включается в сельскохозяйственное производ­ство. Ее природное плодородие начинает проявляться в продуктив­ности сельскохозяйственных угодий. Этот вид плодородии часто на­зывают эффективным, в котором объединены естественное и искусственное плодородие.

Искусственное плодородие создается человеком, его разносто­ронним воздействием на природу почвы. Однако человек по-разно­му влияет на почву. Известно много примеров, когда благодаря его деятельности естественные малопродуктивные ландшафты пустынь, болот, солончаков, солонцов были преобразованы в плодородные пахотные земли. В цветущие сады превратились болота Колхиды, плодородными стали земли Нидерландов, Голодной степи, оазисы

Хорезма и Сахары, высокие урожаи риса получают в дельте Кубани и т. д. Все это иллюстрирует положительное влияние человека на естественные свойства почв, искусственное плодородие прояв­ляется по отношению к природному в высоком эффективном плодородии. Но часто земледелец по незнанию или из-за нерадивого хозяйствования, пренебрежительного отношения к почве снижает естественный уровень плодородия, что приводит к деградации по­чвенного покрова.

Каждая категория почвенного плодородия включает две фор­мы: потенциальное и эффективное.

Потенциальное плодородие. Характеризует потенциальные воз­можности почвы, обусловленные совокупностью ее свойств и ре­жимов (как приобретенных в процессе почвообразования, так и созданных или измененных человеком), при благоприятных усло­виях длительное время обеспечивать растения всеми необходимы­ми факторами жизни. В общем виде высоким потенциальным плодородием отличаются почвы, характеризующиеся большими запасами биофильных веществ и энергии. Так, высокое потенци­альное плодородие имеют черноземы, а также болотные низинные торфяные почвы, которые после осушительных мелиорации обес­печивают высокую продуктивность сельскохозяйственных куль­тур. Низкое потенциальное плодородие характерно для подзолис­тых почв и песчаных разновидностей почв других типов.

Эффективное плодородие. Представляет собой ту часть плодородия, которая непосредственно обеспечивает продуктивность рас­тений. В сформировавшихся природных биогеоценозах эффек­тивное плодородие колеблется вблизи некоторого среднего уров­ня, определяемого естественным плодородием, и зависит от кли­матических условий.

Экономическое плодородие. В агроценозах эффективное плодо­родие, реализуемое в виде урожая сельскохозяйственных культур, обусловлено не только естественным плодородием почв и клима­тическими условиями, но и уровнем интенсификации сельскохо­зяйственного производства. Экономическое плодородие представ­ляет собой эффективное плодородие, выраженное в стоимостных показателях, учитывающих стоимость урожая и затраты на его по­лучение.

При экстенсивном способе хозяйствования экономическое плодородие обычно уменьшается по сравнению с эффективным природным плодородием, что отчетливо проявляется на эродиро­ванных, вторично засоленных, переосушенных и выпаханных по­чвах. С помощью интенсивных технологий, предусматривающих создание условий для реализации биологического потенциала сельскохозяйственных культур, можно поднять экономическое плодородие на более высокий уровень, превосходящий эффектив­ное природное плодородие.

Относительное плодородие. При оценке плодородия почв агроценозов важно учитывать относительный характер почвенного плодородия. Относительное плодородие — это плодородие почвы по отношению к определенной культуре или группе культур, близких по биологическим требованиям.

Факторы, лимитирующие почвенное плодородие. Наряду с природными факторами низкий уровень плодородия почвы по отношению к той или иной сельскохозяйственной куль­туре обусловлен как естественным развитием почвообразователь­ного процесса, так и человеческой деятельностью.

С почвообразованием связаны следующие неблагоприятные аг­рономические свойства и режимы почвы:

- кислая или щелочная реакция среды;

- низкое содержание гумуса;

- фульватный состав гумуса;

- неудовлетворительный питательный режим, обусловленный дефицитом элементов минеральною питания в доступных формах;

- низкая поглотительная способность и низкая буферность почвы;

- высокое содержание токсичных ионов алюминия и марганца;

- низкая степень насыщенности почвы основаниями;

- высокое содержание обменных ионов натрия и магния;

- высокое содержание водорастворимых солей;

- неудовлетворительные агрофизические свойства, сформиро­вавшиеся вследствие высокой плотности сложения почвы и низ­кого содержания водопрочных агрегатов;

- неудовлетворительный водно-воздушный режим, обуслов­ленный низкими показателями водопроницаемости и пористости аэрации или чрезмерно высокой водопроницаемостью и низкой влагоемкостью.

Антропогенную природу имеют следующие негативные явле­ния, снижающие почвенное плодородие:

- дегумификация почвы;

- истощение почвы вследствие некомпенсированного выноса элементов питания;

- вторичное засоление и осолонцевание;

- переуплотнение и обесструктуривание почвы;

- ухудшение биологической активности почвы в результате негативного изменения численности и видового разнообразия по­чвенной биоты;

- развитие эрозии;

- уменьшение буферности и емкости обмена;

- загрязнение почвы тяжелыми металлами, токсичными орга­ническими соединениями, радионуклидами;

- почвоутомление, особенно ярко проявляющееся при моно­культуре или длительном возделывании группы культур, сходных по биологии.

Плодородие почв проявляется в двух формах. Во-первых, плодо­родие почвы выражается в продуктивности (урожайности) про­израстающих на ней растений, в количестве синтезируемой фитомассы. Плодородная почва должна давать высокий урожай сельскохозяйственных растений. Примером могут служить черноземы Кубани, обладающие превосходными естественными свойствами для культурной растительности к по праву считающиеся плодороднейши­ми почвами мира.

Однако высокая урожайность растений может быть достигнута за счет увеличения искусственного плодородия. Нечерноземные почвы Западной Европы — рекордсмены мира по урожайности зерновых культур. Поэтому плодородие разных почв, их бонитет сравнивается по многолетней урожайности культурных растений, но обязательно - при равных экономических затратах на получение урожая.

Во-вторых, плодородие почвы выражается в богатстве элемен­тами питания, гумусом, в растительно-экологических свойствах и их количественно качественных особенностях. В данном случае плодородие определяется содержанием в почвах азота, фосфо­ра, калия и других биогенных элементов, необходимых для питания растений н поддержания их различных физиологических функций. Большое значение имеют также свойства почвы, ее характеристики, создающие определенные экологические условия, среду для жизне­деятельности растений. К ним относят реакцию среды (рН), физиче­ские свойства, содержание солей, гранулометрический состав, каме­нистость, солонцеватость, увлажненность и др.