Какие почвы обладают самым высоким плодородием
Плодородие почвы
Плодородие почвы — способность почвы удовлетворять потребность возделываемых культурных растений земными факторами жизни, является результирующем показателем состояния почвенных процессов. В более развернутом смысле, плодородие — это способность почвы обеспечивать оптимальные факторы жизни растений, включая достаточное количество питательных веществ в подвижной форме и трансформировать их в почвенный запас и обратно; проявлять фитосанитарные свойства, быть устойчивой к неблагоприятным факторам и пригодной для использования современных технологий возделывания культур. Плодородие почвы не является единственным фактором урожая, помимо него на урожайность культур влияют биологические особенности растений, климат, агротехника и т. п. Однако при прочих равных условиях, оно будет определять продуктивность культур. Управление плодородием почвы, заключающееся в регулировании почвенных процессов с целью обеспечения оптимальных факторов жизни растений в долгосрочном периоде, является ключевой задачей земледелия. Современные системы земледелия уделяют существенное внимание экологическому аспекту. Задача сохранения и повышения плодородия должна решаться с учетом устойчивости почв к деградации. 
Плодородный слой почвы
Навигация
Плодородие почв (English version)
Естественное плодородие почвы
Естественное плодородие — плодородие, сложившееся в результате естественного почвообразовательного процесса за длительный период времени и определяется такими факторами, как гранулометрический, химический состав почвы и климат. В условиях естественного плодородия часть питательных веществ находится в недоступной для растений форме. В ряде случаев наблюдается постоянный дефицит некоторых элементов, например, азота. Воздействие человека на почвы с естественным плодородием путем её обработки, привело к изменению режимов, что сказалось на обеспеченность и доступность растений факторами жизни. Благодаря влиянию природных факторов и деятельности человека, заключающейся в обработке почвы, использовании удобрений, орошения, применения севооборотов и т. д., сформировалось эффективное плодородие.
Показатели плодородия почв
Плодородие даже одно типа почв определяется большим набором условий, например, рельефом, крутизной и экспозицией склонов, химическим составом почвообразующих пород, гидрологическим режимом и др. Что требует дифференцированного подхода к их использованию. Количественно плодородие принято оценивать тремя видами показателей: агрофизические; биологические (состав и количество органического вещества, активность биоты, фитосанитарное состояние); . Показатели плодородия находятся в корреляции с урожаем и в большинстве случаев взаимосвязаны между собой. Некоторые из них основополагающие, определяющие состояние всех почвенных процессов, например, гранулометрический и минералогический составы, фитосанитарное состояние, другие являются их производными.
Агрофизические показатели плодородия почвы
К агрофизическим показателям плодородия почвы относятся: гранулометрический состав; минералогический состав; структура почвы; мощность пахотного слоя. Агрофизические показатели определяют механические свойства почвы, влияющие прямо или косвенно на все факторы жизни растений и условия почвообработки. Наиболее благоприятные для роста и развития растений складываются на почвах среднего гранулометрического состава. Оптимальной структурой почвы принято считать комковатую или зернистую, состоящую из агрегатов 0,25-10 мм, с оптимальным соотношение твердой фазы и общей пористости 50:50 для дерново-подзолистых и 40:60 — для черноземов. Мощность пахотного слоя — глубина обработки почвы. Увеличение глубины обработки повышает влагоемкость и создает благоприятные условия для роста корневой системы и жизнедеятельности почвенной микрофлоры. Однако, увеличение глубины обработки приводит к резкому возрастанию экономических и ресурсных затрат. Поэтому оптимальной мощностью пахотного слоя принято считать 27-30 см для большинства почв. Гранулометрический и минеральный составы, как правило, не изменяются с течение времени, а их воспроизводство весьма затруднительно. Структура и мощность пахотного слоя, напротив, показатели, которые могут быть воспроизведены за счет соответствующих агроприемов.
Агрохимические показатели плодородия почвы
К агрохимическим показателям плодородия почв относятся: содержание и доступность азота; содержание и доступность фосфора; содержание и доступность калия; содержание и доступность микроэлементов; реакция почвенной среды. Агрохимические показатели плодородия определяют доступность и обеспеченность питательными элементами, необходимые для роста и развития растений. Содержание питательных веществ может сильно варьировать в зависимости от типа почвы и принятой агротехнологии. Для большинства почв содержание фиксированного азота составляет от 130 до 350 кг/га, фосфора — от 0,01% для бедных песчаных до 0,20% для высокогумусных, калия — до 2-3% для глинистых и суглинистых, на бедных песчаных его содержание резко снижается. На доступность питательных элементов оказывает влияние ряд факторов, один из которых реакция почвенной среды. Поступление питательных веществ в естественных условиях протекает довольно медленно за счет процессов азотфиксации, поступления с атмосферными осадками, пылью, грунтовыми и стоковыми водами. В условиях обрабатываемых земель агрохимические показатели регулируются внесением удобрений и мелиорантов.
Органическое вещество почвы
В большинстве случае интегральным показателем плодородия является содержание органического вещества и его качественное состояние. Выбор именно этого показателя объясняется функциональным значением органического вещества в почвообразовательных процессах. Развитие почвы как естественно-исторического тела является результатом постоянного процесса синтеза и разрушения органического вещества, обеспечивающего непрерывность проявления круговорота веществ и энергии при почвообразовании. Почвообразовательный процесс и развитие плодородия почвы — ключевые факторы стабильного и эффективного производства. Органическое вещество оказывает существенное влияние на важнейшие агрономические свойства почвы: агрофизические, биологические и агрохимические, а также фитосанитарное состояние. Повышение содержания органического вещества в почве — долговременная задача, которая должна исходить из реальных возможностей воспроизводства органического вещества пахотных почв. Эффективная реализация этой задачи возможна при долговременном, планомерном и систематическом воздействии комплекса практических приемов. Оптимальное содержание органического вещества определяется типом почвы, эффекта от количественной прибавки урожая и затратами на воспроизводство этого показателя.
Биологическая активность
Биологическая активность характеризует интенсивность почвенных биологических процессов. Полезные микроорганизмы почвы принимают участие в круговороте питательных веществ, выделяют энзимы, антибиотики, стимуляторы роста и другие органические вещества, влияющие на развитие растений.
Фитосанитарное состояние почвы
Фитосанитарное состояние заключается в способности уменьшать действие фитотоксичных веществ, микроорганизмов, фитопатогенов и поддерживать баланс между полезной и вредной энтомофауной, иметь минимальный запас семян и вегетативных органов сорных растений. Фитосанитарное состояние почвы определяется активностью и составом почвенной биоты, преобладание в которой полезных организмов обуславливается обеспеченностью оптимальными режимами почв, создаваемых научно обоснованной системой ведения производственной деятельности, адаптированной к местным условиям.
Воспроизводство плодородия
Окультуривание вновь осваиваемых почв
Окультуривание почв — улучшение естественных свойств почвы с помощью агромелиоративных мероприятий. Окультуривание поля — улучшение свойств почвы определенного участка с использование культуртехнического воздействия на пахотные земли, увеличения размера контуров поля, выравнивание, удаление камней и т. д. Окультуривание почв применяют для вновь осваиваемых земель с очень низким естественным плодородием, например на подзолистых, солончаковых, сильносмытых почвах, при припахивании неплодородного подпахотного горизонта. В этих случаях, происходит не воспроизводство, а создание плодородия. Эта задача актуальна при восстановлении почвы в горных районах или торфяных разработках. Рекультивация земель — восстановление культурного плодородия на ранее использованных почвах.
Воспроизводство плодородия
В процессе сельскохозяйственной деятельности, связанной с отчуждением с урожаем растениеводческой продукции, почвой расходуются минеральные и органические вещества, ухудшаются водный и воздушный режимы, фитосанитарное состояние, микробиологическая активность. В связи с этим происходит потеря плодородия, которое в условиях интенсивного земледелия требуется поддерживать на приемлемом уровне, а в идеальном случае должно стремиться к оптимальному обеспечению факторов жизни растений. Восстановление плодородия почвы основывается на достижении оптимальных показателей плодородия почвы применительно к конкретным условиям производства и технологии воспроизводства плодородия. В его основе заложен закон возврата. Воспроизводство плодородия можно разделить на простое и расширенное. Простое воспроизводство плодородия — мероприятия, направленные на возвращение плодородия почвы к исходным параметрам. Расширенное воспроизводство плодородия — мероприятия, направленные на восстановление плодородия почв выше их исходных параметров. Расширенное воспроизводство особенно актуально в условиях интенсивного земледелия, в котором в оборот включены земли с низким естественным плодородием. Для дерново-подзолистых почв расширенное воспроизводство является обязательным условием ведения стабильной сельскохозяйственной деятельности. Управление плодородием почв — комплекс мероприятий, направленных на контроль плодородия почв и простое или расширенное его воспроизводство в условиях конкретного предприятия. Оно основывается на модели, выстроенной с учетом фактических значений показателей плодородия, находящихся в корреляции с урожайностью, почвенно-климатических и производственных условий. Пример модели плодородия на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах Нечерноземной зоны России. Продуктивность модели 4,5-6,0 т зерна, или 6500—7500 корм. ед. 1. Плотность — 1,1-1,2 г/см3, порозность — 50-55%, воздухоемкость — 25-30%. 2. Структура — мелкокомковатая, водопрочность макроструктуры — более 40%. 3. Мощность пахотного слоя — 25-30 см. Подзолистый горизонт отсутствует. 1. Содержание в пахотном слое гумуса — 2,5-3%, запас — 75-90 т/га. 2. Активность почвенной биоты высокая. 3. Фитосанитарное состояние — численность сорных растений на уровне экономического порога вредоносности, возбудители болезней и вредители отсутствуют. 1. Состояние ППК и кислотности: рН = 6,0-6,5, 7-12 мг-экв, V = 80-90%. 2. Содержание NPK, мг/кг почвы: минеральный азот — 30-50; подвижные формы фосфора — 150-250; подвижные формы калия — 200-250. 3. Содержание микроэлементов, мг/кг почвы: медь — 0,8-1,2; молибден — 0,2-0,4; бор — 0,5-0,6; цинк — 5-7.
Способы воспроизводства плодородия
Воспроизводство плодородия в современном земледелии осуществляют двумя способами: вещественным и технологическим. Вещественный способ воспроизводства плодородия основан на применении удобрений, мелиорантов, пестицидов и т. д. Оказывает наиболее полное и многообразное действие на плодородие за счет восполнения запасов питательных веществ. Технологический способ воспроизводства основан на использовании севооборота, различных способов обработки почвы и способов посева, промежуточных культур и др. Мобилизует почвенные ресурсы, но не восполняет их, поэтому применение только этого способа не способно обеспечить долгосрочный эффект воспроизводства плодородия.
Оптимизация плодородия
Благодаря разработкам научно-исследовательских учреждений и данным длительных стационарных опытов в Географической сети стала возможной оптимизация плодородия почв по агрохимическим и агрофизическим показателям. Показатели плодородия оптимальны в том случае, если они обеспечивают получение высокого урожая и качества продукции всех культур севооборота, способствуют повышению экономической эффективности и улучшению экологической ситуации.
Таблица. Показатели плодородия разных почв и урожаи сельскохозяйственных культур 1 Агрохимия. Учебник/В. Г. Минеев, В. Г. Сычев, Г. П. Гамзиков и др.; под ред. В. Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д. Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
Показатель плодородия почв и урожайность Типы суглинистых почв чернозем обыкновенный серая лесная дерново-подзолистая серозём типичный Агрофизические свойства почв Пахотный слой, см 35 30 27 35 Плотность, г/см 3 1,10 1,20 1,25 1,30 Пористость общая, % 59 55 50 46 Влагоёмкость, % от массы 30 29 27 25 Водопрочные агрегаты 0,25 мм, % 60 50 40 25 Агрохимические и физико-химические свойства почв Гумус, % / т/га 7,0/270 3,0/90 2,5/75 1,3/60 Азот, % / т/га 0,30/12,0 0,20/7,2 0,15/5,0 0,14/6,3 Фосфор подвижный, мг/кг почвы 200 200 200 40 Калий обменный, мг/кг почвы 350 200 150 4000 Урожайность культур, т/га Пшеница озимая 6,0 5,0 4,5 5,0 Ячмень — 4,5 3,2 4,0 Многолетние травы 12,0 7,5 5,5 12,0 Картофель — 25,0 25,0 12,0 Хлопчатник — — — 4,5 Плодородие почвы оценивают по комплексу показателей в соответствии со специализацией севооборота. Оптимальные показатели плодородия достигаются применением комплекса агротехнических приемов и агрохимических средств. Почвенным институтом имени В. В. Докучаева предложены параметры показателей плодородия почв, обеспечивающие высокую урожайность культур.
Таблица. Оптимальные параметры свойств пахотного горизонта лесостепных почв (по Карманову Н. И., 1993)
Наименование параметров Серые лесные Чернозёмы оподзоленные и выщелоченные 1. Морфологические Мощность, см 29-35 30-35 2. Агрофизические Плотность сложения, г/см 3 1,15-1,25 1,05-1,10 Общая порозность, % 52-56 Количество водопрочных агрегатов (фракция с размером частиц 0,25 мм) 55-65 3. Биохимические и физико-химические Содержание гумуса, % 5,0-6,0 Запасы гумуса, т/га 160-230 160-230 Тип гумуса Сгк : Cфк 1,2-1,6 Количество лабильных гумусовых кислот, мг С/кг нет данных нет данных рН солевой 6,0-6,2 6,0-6,5 Гидролитическая кислотность ммоль/100 г почвы 1,5-2,5 2,5-3,5 Сумма поглощенных оснований, ммоль/100 г почвы 15-25 25-35 Степень насыщенности основаниями, % 88-92 90-95 4. Агрохимические Подвижные формы фосфора, мг/кг почвы 200-250 180-230 Подвижные формы калия, мг/кг почвы 200-250 150-200 Для дерново-подзолистых почв важным показателем является уровень кислотности, который определяется с учетом специализации севооборота, биологических особенностей культур, гранулометрического состава почвы, суммы и состава поглощенных катионов. Одной из причин чувствительности растений к кислой реакции почвы является наличие и подвижность алюминия, причем культуры реагируют на содержание активных форм и на соотношение обменного кальция и алюминия или суммы кальция, магния и алюминия. Чем выше это соотношение, тем меньше проявлено действие алюминия. Проблема оптимизации реакции почвенного раствора обусловлена применением физиологически кислых минеральных удобрений, приводящих к обеднению пахотного слоя кальцием. Поддержание оптимальной реакции среды кислых почв связано с научно обоснованной технологией известкования. Первоочередно плодородие почвы определяется содержанием органического вещества. Установлены оптимальные параметры содержания гумуса в дерново-подзолистых почвах в зависимости от гранулометрического состава: в песчаных — 1,8-2,0, супесчаных — 2,0-2,5, суглинистых — 2,6-3,0. Для поддержания бездефицитного баланса гумуса необходимо ежегодно вносить соответственно 16-18 т/га, 13-15 т/га и 10-12 т/га навоза. Для поддержания оптимального содержания гумуса в кислых дерново-подзолистых и серых лесных почвах сочетают известкование, внесение органических и азотных удобрений в дозах, покрывающих более 90% выноса азота культурами, включение в структуру посевных площадей бобово-злаковых травосмесей. Дозы органических удобрений определяют в зависимости от содержания гумуса и гранулометрического состава. Оценку азотного режима почв проводят по содержанию минерального азота. Одной из характеристик окультуренности почв является содержание подвижного фосфора. При этом следует ориентироваться на наиболее требовательные к фосфорному питанию культуры севооборота для конкретных почвенно-климатических условиях. Нижняя граница содержания подвижных форм фосфора определяется с учетом оценки содержания фосфора при максимальном урожае культуры и отсутствия эффекта от дополнительного внесения фосфорных удобрений. Согласно обобщенным данным длительных опытов нижняя граница содержания Р2O5 составляет 100-150 мг/кг для дерново-подзолистых суглинистых почв, 50-100 мг/кг — для песчаных и супесчаных почв, 100-150 мг/кг — для серых лесных почв. Дальнейшее увеличение содержания подвижного фосфора не обеспечивает существенного прироста урожайности.
