—>К ЗЕМЛЕ С ЛЮБОВЬЮ И ЗНАНИЕМ —>
НЕСМОТРЯ на малую величину, микроорганизмы могут принести людям и непоправимый вред, и огромную пользу.
Почему гниют растительные остатки и трупы? Потому что на них поселяются микроорганизмы, и в результате их деятельности образуется перегной, что делает почву плодородной. Эти микроорганизмы — наши лучшие друзья и невидимые помощники в получении богатых урожаев. Именно они готовят растениям богатую, удобоваримую минеральную пищу.
Давно известно, что растения в качестве азотного питания используют селитру. Почву удобряют селитрой, чтобы сделать ее более плодородной. Ученые-микробиологи установили, что селитра в почве образуется при помощи бактерий-нитрификаторов. Где их нет, там нет и нитратов для питания растений.
Есть и другой способ, при помощи которого особые микробы обогащают почву азотом из воздуха. Воздух -это смесь в основном двух газов: азота и кислорода, причем азота в четыре раза больше. Есть воздух и в почве, а в нем азот, который усваивают бактерии.
Каждый огородник знает, что на корнях бобовых растений есть небольшие наросты, их называют клубеньками. Внутри таких клубеньков находятся огромные скопления бактерий. Эти бактерии и обогащают почву азотом, так как способны усваивать его из воздуха.
Растениям нужен азот. Из воздуха они его взять не могут. А бактерии, что живут в клубеньках, легко справляются с этой задачей. В этом секрет их деятельности. Они снабжают растения азотом, а после отмирания растений и переживания обогащают почву азотом.
А нельзя ли истощенную почву, бедную азотом, удобрять не селитрой, а азотфиксирующими бактериями? На этот вопрос наука дает положительный ответ. Первые микробные препараты и были приготовлены из микроорганизмов, способных усваивать азот из воздуха. Это нитрагин и азотобактерин.
Нитрагин
Препарат производится заводским путем на основе культуры клубеньковых бактерий. Он содержит более активные и вирулентные культуры по сравнению с теми, что есть в почве и клубеньках на корнях бобовых растений. Для каждого вида бобовых готовится свой препарат. В растениях, выросших из обработанных нитрагином семян, значительно больше белка и витаминов группы В. Прибавка урожая составляет 40-60% (Доросинский, 1965, 1970; Мишустин, 1970; Петров, 1965).
Нитрагин можно приготовить самостоятельно на своем участке. Для этого необходимо взять 1 кг плодородной почвы с реакцией среды не ниже 6,0, добавить стакан песка и столовую ложку извести, мела или зубного порошка. Таких навесок сделать по количеству видов бобовых на участке. Все перемешать, увлажнить почву (один стакан воды на килограмм почвы), поместить в сосуды. Сосуд должен заполняться почвой на 2/3. Желательно почву затем 15 минут пропарить и остудить.
С корней бобового растения (отдельно с фасоли, гороха и бобов) собрать хорошие розовые и белые клубеньки (зеленые не годятся) с 5-6 цветущих растений в отдельную посудину, в каждую налить кипяченой холодной воды, промыть клубеньки, извлечь их и, поместив в чашечку, раздавить чистой деревянной ложкой. Обмыть ложку и содержимое чашки (50 мл) холодным кипяченым отваром из гороха или бобов (50 г гороха на два стакана воды, кипятить 15 мин).
Полученную культуру клубеньковых бактерий внести в сосуд с почвой: в первый сосуд клубеньковые бактерии из клубеньков гороха, во второй — из клубеньков фасоли, в третий — из клубеньков бобов. На каждый сосуд наклеить этикетку с указанием культуры и даты приготовления препарата. Сосуды закрыть полиэтиленовой пленкой, сделав в ней 2—3 отверстия, поставить в теплое темное место на 7-8 суток. Если хотите, чтобы в препарате было больше бактерий, то через 7-8 суток добавьте в каждый сосуд еще по 1 0 мл отвара и оставьте на неделю. Но, как правило, уже через 7-8 дней препарат готов к использованию.
Полученные препараты можно подсушить на листах бумаги в затененном месте и оставить до следующей весны для обработки семян. Весной семена гороха замочите и обработайте нитрагином, полученным из клубеньковых бактерий гороха, увлажненные семена фасоли — нитрагином из бактерий фасоли и т.д. Обработку следует вести в затененном месте и семена сразу высевать.
В США нитрагином обрабатывают все бобовые культуры.
Фосфоробакторин
Не менее важным микробным препаратом считается фосфоробактерин, который содержит спорообразующую капустную палочку Bacillus megaterium war. phosphaticum. Ее выращивают в специальных аппаратах и полученную массу микробов высушивают и смешивают с белой глиной. Доза внесения, срок годности и способ применения указаны на этикетке. Под овощные культуры вносят 15 г/га. Препарат хранится более года и не боится низких температур. Применяется для обработки семян. Капустная палочка содержит специальные ферменты и, попадая с семенами в почву, способствует разложению органического фосфора, переводя его в форму, доступную для питания растений. Дает прибавку урожая 20-30% (Менкина, 1956) , что доказано в условиях Сибири в период освоения целинных и залежных земель.
Азотобактерин
Это микробный препарат, содержащий культуру свободноживущего азотфиксирующего микроорганизма-азотобактера. Он обогащает почву азотом, подавляет рост ряда фитопатогенных грибов, образует биологически активные вещества (витамины группы В, ауксины).
Азотобактерин можно применять под любые культуры, внося его с семенами или в почву. Эффективность прибавки урожая 20-30%. Препарат применяют на хорошо окультуренных, влажных почвах под зерновые, технические культуры, картофель, овощные культуры, сахарную свеклу, кукурузу.
Для приготовления препарата на садово-огородном участке нужно в 200-250 мл воды добавить 1 кг плодородной перегнойной почвы, 5 г суперфосфата и столовую ложку мела или извести. Все перемешать и поместить в широкую плоскую чашку ровным слоем до 10 см. Поверхность должна быть влажной, блестеть. Закройте ее от солнечных лучей бумагой или тканью, поместите в целлофановый мешок и поставьте в теплое место на 7 суток. Через неделю вся поверхность почвы покроется слизью. Это развился азотобактер. Препарат готов к использованию. Его можно подсыпать под любые культуры или оставить для обработки семян в следующем году, тогда препарат следует подсушить. Весной его можно использовать для опудривания семян при посеве на рассаду, вносить в почву парников и теплиц.
Наряду с обогащением почв азотом азотобактер угнетающе действует на фитопатогенные грибы Alternaria, Cladosporium и др.
Он вырабатывает биологически активные вещества (Наумов, 1989), стимулирующие прорастание семян. После внесения азотобактерина в почве увеличивается число клеток азотобактера в корневой зоне растений, что создает благоприятные условия для развития корней. Азотобактерин особенно эффективен при использовании для закрытого грунта.
Очень многие микробные препараты, содержащие сенную палочку: «Субтиллин», «Фито-плюс», «Фитоспорин-М», «Ризоплюс», «Теллура-М», «Бактофит» и др., привлекли большое внимание как антагонисты фитопатогенных грибов.
Микробы- антагонисты встречаются среди разнообразных групп микроорганизмов и широко распространены в почвах Западной Сибири. Наиболее активными антагонистами являются бациллы Вас. subtilis, Вас. cereus, Вас. vitreus. Их доля в общем числе бацилл составляет 5-8%, но ее можно увеличить путем внесения микробных препаратов. Сенная палочка синтезирует более 70 различных антибиотиков. Микробный препарат на ее основе имеет широкий спектр действия на фитопатогенные грибы. Сенная палочка ингибирует рост вредоносных фитопатогенов Fusarum, Bipolaris, Rhizoctonia, Alternaria, Verticil — Hum, Sclerotinia, вызывающих корневые гнили разных растений.
В 1943 г. на основе Bacillus subtilis получили препарат, содержащий споры и комплекс антибиотиков, и назвали его субтиллином.
Субтиллин
В последние годы особенно рекомендуют применять микробные препараты, приготовленные на основе сенной палочки Bacillus subtilis, которая не токсична для человека и животных, не загрязняет окружающую среду, так как является обычным почвенным микроорганизмом. Она встречается на поверхности тела животных и человека, в желудочно-кишечном тракте, на поверхности растений. Сенная палочка образует ряд активных протеолитических ферментов, расщепляющих белки, а также амилазу, ксиланазу и даже целлюлозу. Не случайно она используется для промышленного приготовления ферментных препаратов протосубтиллина и амилосубтиллина, которые применяются в животноводстве для повышения переваримости и усвояемости корма.
Установлено, что субтиллин — активный препарат против стафилококков, стрептококков и микрококков, кишечных амеб, Clostridium botulinum. Рекомендовано использовать субтиллин при консервировании мясных продуктов.
В 80-е годы субтиллин начали применять как экологически безопасный препарат, регулирующий развитие фитопатогенных грибов и их токсинообразующую способность на овощных, зерновых, цветочных и других культурах.
Эта работа успешно проводится за рубежом, а также в России.
Сенная палочка активно размножается в черноземах, где она является доминирующим видом. Обогащение почв этим микроорганизмом дает только положительный эффект.
Способ приготовления препарата сенной палочки
Для получения жидкого субтиллина используют настой прелого сена (Наплекова, 1997). На поверхности сена находится огромное количество различных микроорганизмов, в том числе сенная палочка. В прелом сене она доминирует и долго сохраняется в виде спор. Сенная палочка в процессе своего развития выделяет ценные продукты жизнедеятельности, такие как свободные аминокислоты, витамины, ферменты, способствующие повышению устойчивости растений к болезням. Но сенная палочка особенно ценна тем, что выделяет антибиотик субтиллин, подавляющий ряд фитопатогенных грибов, в том числе и возбудителя ложной мучнистой росы огурцов.
Для приготовления настоя берут прелое не покрытое плесенью сено, лучше из злаковых трав. Для получения хорошего настоя рекомендуется приготовить маточную культуру сенной палочки. Нужно взять 100-150 г сена на 1 л воды, добавить одну чайную ложку мела. Прокипятить все это десять минут и оставить в темном теплом месте при температуре 25-30°С.
При кипячении сенная палочка сохраняется в виде спор. Через трое суток на поверхности отвара споры прорастут и из клеток сенной палочки образуется пленка. Это и будет маточная культура, которую можно приготовить и дома.
На садовом участке прелое сено заливают водой, лучше горячей, в соотношении 1:5, т.е. на один литр воды 200 г сена, добавляют мел или известь (5 столовых ложек на полведра воды). Сюда же выливают маточную культуру сенной палочки. Закрывают ведро крышкой от солнца. Ставят в теплое место. Хороший настой будет готов через 2-3 суток. На его поверхности разовьется пленка сенной палочки.
Этот настой можно применять для опрыскивания листовой поверхности огурцов и других растений один раз каждую неделю и свежеприготовленного препарата.
Сенная палочка, попав в почву, хорошо приживается в зоне корней, где усиливается ее антагонизм к фито-патогенам.
Опрыскивание листьев огурцов и других растений настоем прелого сена — это и внекорневая подкормка, так как настой содержит питательные вещества, усиливающие устойчивость растений к возбудителям болезней.
Источник
Лекция 2. Воспроизводство плодородия почв в земледелии
Лекция 2. Воспроизводство плодородия почв в земледелии.
1. Понятие о плодородии почв и его воспроизводство.
2. Агрофизические показатели плодородия почв и их воспроизводство.
3. Биологические показатели плодородия почв и их воспроизводство.
Учение о плодородии почв и его воспроизводство – одна из теоретических основ научного земледелия.
С плодородием почвы связывали пригодность почвы для возделывания культурных растений и удовлетворение их потребностей в земных факторах жизни. Удовлетворение потребностей растений в воде, воздухе и питательных веществах осуществляется только через почву, а степень обеспечения их обусловлена почвенными свойствами и режимами. Таким образом, плодородие является объективным интегральным показателем, отражающим состояние почвенных процессов.
В современном земледелии под плодородием почвы следует понимать способность почвы служить культурным растениям средой обитания, источником и посредником в обеспечении земными факторами жизни и выполнять экологическую функцию. Плодородная почва должна соответствовать следующим требованиям:
обеспечивать оптимальные условия водно-воздушного и теплового режимов;
содержать достаточное количество подвижных форм питательных веществ;
трансформировать питательные вещества почвенных запасов и вносимых извне и накапливать их;
обладать сильновыраженным фитосанитарным эффектом, проявляющимся в устранении фитотоксичных веществ и микроорганизмов, фитопатогенов и установлении равновесия между полезной и вредной энтомофауной в межвегетационные периоды, быть относительно чистой от семян и вегетативных органов размножения сорных растений;
быть устойчивой к различным факторам разрушения и пригодной для применения современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур.
Уровень плодородия одних и тех же типов и разновидностей почвы во многом зависит от их пространственного расположения в пределах ландшафта, характеризующегося рельефом, крутизной и экспозицией склонов, гидрологическим режимом, химическим составом почвообразующих пород и др.
Наряду с понятием «плодородие почвы» в агрономии широко используют термин «окультуривание почвы». Под окультуриванием понимают улучшение природных свойств почвы посредством применения агромелиоративных мероприятий.
При земледельческом использовании почвы ее плодородие снижается, поскольку для производства растениеводческой
продукции расходуются органическое вещество и элементы минерального питания, ухудшаются условия водно-воздушного режима, фитосанитарное состояние, микробиологическая деятельность и т. д. Поэтому возникает необходимость управления плодородием почвы в интенсивном земледелии.
Воспроизводство плодородия почвы бывает простое и расширенное. Возвращение почвенного плодородия к исходному первоначальному состоянию означает простое воспроизводство. Создание почвенного плодородия выше исходного уровня – это расширенное воспроизводство плодородия. Простое воспроизводство применимо для почв с оптимальным уровнем плодородия. Расширенное воспроизводство реализуется для почв с низким естественным уровнем плодородия, не способным обеспечить достаточную эффективность факторов интенсификации земледелия. Расширенное воспроизводство плодородия дерново-подзолистых почв – обязательное условие расширенного воспроизводства продукции земледелия вообще.
Естественнонаучная основа теории воспроизводства плодородия почвы закон возврата – частное проявление всеобщего закона сохранения вещества и энергии.
Гранулометрический и минералогический составы. Твердая фаза почвы представляет собой смесь механических элементов трех видов: минеральных, органических и органо-минеральных. В минеральных почвах преобладают минеральные механические частицы разных форм и размера, разного химического и минералогического составов.
Относительное содержание в почве механических элементов (фракций) называется гранулометрическим составом.
Механические частицы почвы больше 1мм в диаметре именуются скелетом почвы, частицы меньше 1мм – мелкоземом. Мелкозем подразделяют на физический песок (частицы больше 0,01мм) и физическую глину (частицы меньше 0,01мм).
В зависимости от содержания физического песка и физической глины, почвы бывают песчаными, супесчаными, суглинистыми (легкие, средние, тяжелые), глинистыми (легкие, средние, тяжелые), а в зависимости от величины сопротивления, оказываемого при обработке, почвы по гранулометрическому составу условно подразделяют на легкие (песчаные и супесчаные), средние (легко и среднесуглинистые) и тяжелые (тяжелосуглинистые и глинистые).
Плотность почвы уменьшается по мере увеличения содержания физического песка в ее составе.
Наступление физической спелости почвы (способность почвы распадаться на мелкие комки, крошиться при определенной влажности) зависит от гранулометрического состава при прочих равных условиях. Почвы легкого гранулометрического состава поспевают раньше, чем тяжелого.
Структура почвы. Это важный показатель физического состояния плодородной почвы. Она определяет благоприятное строение пахотного слоя почвы, ее водные, физико-механические и технологические свойства и водно-гидрологические константы.
Частицы твердой фазы, как правило, склеиваются в комочки (агрегаты). Способность почвы распадаться на агрегаты называют структурностью, а различные по величине и форме агрегаты – структурой. По классификации , по форме различают следующие типы структуры: глыбистую, комковатую, ореховатую, зернистую, столбчатую, призматическую, плитчатую, пластинчатую, листоватую, чешуйчатую.
Черноземы, например, в естественном состоянии характеризуются отчетливо выраженной зернистой структурой, серые лесные почвы – ореховатой. Хорошо окультуренные дерново-подзолистые почвы приобретают комковатую структуру, а неокультуренные подзолы отличаются плитчатой и листоватой.
В земледелии принята следующая классификация структурных агрегатов по величине: глыбистая структура – комки более 10мм, макроструктура – от 0,25 до 10мм, микроструктура – менее 0,25мм.
С агрономической точки зрения особый интерес представляет мелкокомковатая и зернистая структура с размером частиц примерно 0,25-10мм. Одновременно эта структура должна быть пористой, механически упругопрочной и водопрочной. Большое значение имеет механическое разделение почвенной массы на структурные отдельности (комки), которое в природных условиях происходит под воздействием корневых систем растений, жизнедеятельности биоты почвы, под влиянием периодических промораживания и оттаивания, увлажнения и высушивания почвы, а в обрабатываемых почвах и воздействия почвообрабатывающих орудий.
Влияние растительности на образование структуры различно, что обусловлено степенью развития корневой системы. Так, многолетние травы с мощной корневой системой оказывают большее влияние на процесс структурообразования, чем однолетние культуры.
При разложении корней образуются гумусовые вещества, обладающие высокой сорбционной и биологической активностью. Кроме того, в зоне расположения корней – ризосфере – формируются специфические сообщества микроорганизмов и почвенной фауны (дождевых червей, насекомых, землероек и др.), продукты метаболизма которых воздействуют на оструктуривание почвы. При этом биологические факторы оказывают не только количественное, но и качественное влияние на почвенную структуру.
Механические факторы структурообразования особенно проявляются в процессе обработки почвы. При работе почвообрабатывающих орудий наибольшее количество макроагрегатов образуется в почве, находящейся в состоянии физической спелости (оптимальной влажности структурообразования).
Одним из показателей строения пахотного слоя может быть плотность почвы – отношение массы к объему почвы ненарушенного сложения. При оптимальной плотности почвы складываются наиболее благоприятные условия для роста растений. В естественных условиях под действием сил уплотнения и разрыхления в почве наступает равновесное состояние между твердой фазой и пористостью, называемое равновесной плотностью.
Параметры оценки структурного состояния почвы, по и , следующие: отличная структура – более 70% водопрочных макроагрегатов, хорошая – 70-55, удовлетворительная – 55-40, неудовлетворительная – 40-20, плохая – менее 20%.
Основными направлениями воспроизводства структуры почвы в земледелии являются:
1. Обогащение почвы органическим веществом как основным источником образования гумуса и энергии для микроорганизмов. Этого достигают применением органических удобрений (навоз, торф, компосты, птичий помет, солома, сидераты, сапропель), посевом многолетних трав (травосеяние), которые оставляют после себя большое количество растительных и корневых остатков. Минеральные удобрения, повышая урожайность культур, оказывают косвенное влияние на поступление в почву органического вещества за счет увеличения массы растительных и корневых остатков.
2. Пополнение почвенных запасов кальция и магния как основных элементов структурообразования с помощью проведения известкования кислых и гипсования засоленных почв.
3. Сокращение числа проходов сельскохозяйственной техники по полям, особенно тяжеловесной, путем использования ресурсосберегающих технологий выращивания растений.
4. Защита почвы от водной эрозии и дефляции с помощью регулирования стока воды и скорости ветра в приземном слое.
5. Создание наиболее благоприятных условий для окислительно-восстановительных процессов в почвах избыточного и недостаточного увлажнения путем проведения водных мелиораций – осушения и орошения.
6. Создание прочной структуры верхнего слоя почвы с помощью внесения на его поверхность искусственных, экологически безопасных структурообразователей.
Мощность пахотного слоя. Мощность обрабатываемого слоя почвы, его объем, в котором развивается корневая система растений, играют важную роль в интенсивном земледелии. В пахотном слое сосредоточены запасы основных элементов питания, воды и воздуха. Кроме того, в современном земледелии возросло значение пахотного слоя как посредника в системе почва – растение, так как верхний слой почвы воспринимает дополнительные количества питательных веществ, вносимых с органическими и минеральными удобрениями, химических мелиорантов, пестицидов, искусственных структурообразователей. Все эти вещества должны быть преобразованы в легкоусвояемые или безвредные для растений формы.
Глубокий пахотный слой обеспечивает более благоприятные водно—воздушный и тепловой режимы почвы. Осадки, поливная вода быстро поглощаются почвой, накапливаются в ней и затем потребляются растениями по мере их роста и развития. Глубокий пахотный слой почвы может обеспечивать растения влагой и воздухом как при недостатке, так и при избытке выпадающих осадков. Лучшие условия увлажнения создают благоприятный питательный режим почвы, обусловленный, в свою очередь, нормально протекающими процессами разрушения – синтеза органического вещества. Глубокий пахотный слой способствует благоприятной минерализации органического вещества при одновременной эффективности его гумификации и при благоприятном качественном состоянии.
Наиболее благоприятная мощность пахотного слоя для большинства почв составляет 27-30 см. Однако, такую глубину обрабатываемого слоя имеют не все почвы. Основной ограничивающий фактор создания мощного пахотного слоя – мощность гумусового горизонта.
Агрофизические показатели плодородия важны не сами по себе, а как основа создания оптимальных условий водно-воздушного, теплового и питательного режимов для роста и развития растений.
Кроме того, важнейшей особенностью этих показателей плодородия, за исключением гранулометрического и минералогического составов, является их динамичность в течение вегетационного периода, что затрудняет их своевременное воспроизводство.
Органическое вещество почвы образуется из отмерших остатков растений, микроорганизмов, почвенных животных и продуктов жизнедеятельности. Первичное органическое вещество, поступившее в почву, подвергается сложным превращениям, включающим процессы разложения, вторичного синтеза в форме микробной плазмы и гумификации. Сочетание названных процессов приводит к образованию сложной смеси органических веществ: 1) малоразложившихся растительных и животных остатков с сохранившейся первоначальной структурой; 2) промежуточных продуктов разложения (например, протеиды, аминокислоты, поли — и монофенолы, моносахариды и др.); 3) гумусовых веществ, образовавшихся путем микробного синтеза или остаточного происхождения; 4) растворимых органических соединений, которые минерализуются до простых минеральных соединений (Н2О, СО2, NО3 и др.) или участвуют в синтезе гумусовых веществ.
Различные группы органических соединений взаимодействуют с минеральной частью почвы и закрепляются в ней. Органическое вещество – единственный источник энергии для развития почвы, формирования ее плодородия. Основным источником первичного органического вещества, поступающего в почву под естественной растительностью, служат остатки растений.
Агрономическое значение растительных остатков в интенсивном земледелии особенно велико. Во-первых, они ежегодно удобряют почву после уборки урожая, в то время как органические удобрения вносят в почву периодически. Во-вторых, не требуются дополнительные затраты на их внесение. В-третьих, растительные остатки распределяются в почве наиболее равномерно. В них содержатся все макро — и микроэлементы, необходимые растениям.
Растительные остатки разделяют на три группы: пожнивные, листостебельные и корневые. Пожнивные остатки представлены стерней зерновых культур, частями стеблей, листьев и всех других надземных частей растений, которые остаются в поле после уборки урожая. Листостебельные части растений включают корневища, столоны картофеля, корневые шейки клевера, люцерны и других трав, остатки клубней, корнеплодов, луковиц. Корневые остатки растений представлены корнями выращиваемой культуры, сохранившимся к моменту уборки живыми, а также отмершими.
По количеству органического вещества, оставляемого после уборки, основные полевые культуры можно разделить на три группы.
Первую группу составляют многолетние бобовые и мятликовые травы, оставляющие в почве наибольшее количество органического вещества. Более благоприятное действие бобовых многолетних трав на плодородие почвы и урожай последующих культур объясняется их способностью фиксировать атмосферный азот воздуха и накапливать больше корневых и пожнивных остатков.
Вторую группу составляют однолетние зерновые и зерновые бобовые культуры сплошного посева. Они оставляют в почве значительно меньше органического вещества, чем многолетние травы, а зерновые бобовые в меньшей степени фиксируют азот воздуха. Однако однолетние культуры по этому показателю сильно различаются. Такие растения, как райграс и его смеси с однолетними бобовыми культурами, по количеству оставляемых в почве растительных остатков мало уступают многолетним травам и значительно превосходят другие однолетние культуры. Озимые культуры оставляют в почве больше органического вещества, чем яровые зерновые и зерновые бобовые. После уборки однолетних зерновых и зерновых бобовых культур в почве остается 1,5-3,0 т/га органического вещества.
В третью группу входят пропашные культуры, которые оставляют в почве после уборки наименьшее количество органического вещества.
В почве при выращивании растений одновременно происходят два противоположных процесса: синтез и разрушение. Интенсивность обоих процессов, их соотношение определяют конечный результат. Если содержание органического вещества увеличивается, то культура обладает свойством улучшать плодородие, и наоборот. На процессы накопления и разрушения органического вещества влияют технологические приемы возделывания растений.
Наряду с количеством растительных остатков важное значение имеют их химический состав и скорость разложения в почве. Так, растительные остатки многолетних трав содержат больше элементов питания, чем другие культуры.
Химический состав корней многолетних трав с возрастом изменяется. Чем старше растения, тем меньше в их корнях содержится азота и зольных элементов.
Растительные остатки однолетних культур (кроме бобовых) беднее питательными элементами по сравнению с многолетними травами. Растительные остатки зерновых культур содержат меньше питательных веществ, чем растительные остатки бобовых.
Корни и пожнивные остатки растений после отмирания под действием микроорганизмов и почвенной фауны разлагаются. Микрофлора использует органический материал в качестве пищи и энергии. На ход и темпы разложения влияют внешние условия среды (влажность, температура, рН почвы, содержание в ней кислорода и питательных веществ) и химический состав растительных остатков.
Превращение первичного органического вещества в почве происходит в несколько этапов.
На первом этапе происходит химическое взаимодействие между отдельными химическими веществами отмершего растения. Например, ароматические соединения клеточных оболочек могут вступать в химические реакции с белками растительных клеток. Этот процесс можно ускорить с помощью биологических и минеральных катализаторов.
На втором этапе происходит механическое перемешивание почвенной фауной растительных остатков с почвой. Возможно, на этом этапе осуществляется и определенная биохимическая подготовка первичного органического вещества к микробному разложению при прохождении растительной массы через желудочно-кишечный тракт почвенных животных.
На третьем этапе превращения свежего органического вещества в почве происходит минерализация его с помощью микроорганизмов. В первую очередь минерализуются водорастворимые органические соединения, а также крахмал, пектин и белковые вещества. Значительно медленнее минерализуется целлюлоза, при разложении которой освобождается лигнин – соединение, весьма устойчивое к микробиологическому расщеплению.
Основную часть органического вещества почвы (85-90%) составляют специфические гумусовые вещества. Это более или менее темноокрашенные азотосодержащие высокомолекулярные соединения кислой природы. Они представлены гумусовыми кислотами (гуминовые и фульвокислоты), прогуминовыми веществами – типа «молодых» гуминоподобных продуктов и гуминами. Прогуминовые вещества сходны с промежуточными продуктами распада органических остатков. Разделяющая их граница условна и расплывчата.
Гуминовые кислоты (ГК) – фракция темноокрашенных, азотосодержащих, высокомолекулярных соединений. Гуминовые кислоты содержат 46-62% углерода, 32-38 – кислорода, 3-5 – водорода, 3-6% азота.
Кроме этих четырех элементов ГК содержат серу (от десятых долей процента до 1,0-1,2%), фосфор (сотые и десятые доли процента) и катионы различных металлов.
Фульвокислоты (ФК) – высокомолекулярные азотосодержащие органические кислоты. В состав ФК входят: углерод 36-40%, кислород 45-50%, водород 3-5, азот 3-4,5%. От ГК они отличаются пониженным содержанием углерода и повышенным – кислорода. В состав ФК, как и в состав ГК, входят сера, фосфор и различные металлы.
Гумины – наиболее инертная часть гумусовых веществ, не извлекаемая из почвы растворами кислот, щелочей или органическими растворителями.
Один из важнейших показателей гумусового состояния пахотного слоя почвы – запас гумуса.
Запас гумуса в пахотном 0-20-сантиметровом слое почвы оценивается, по и , следующими показателями: очень низкий – менее 50 т/га, низк5ий – 50-100, средний — 100-150, высокий – 150-200, очень высокий – более 200т/га.
В современном земледелии баланс органического вещества часто остается отрицательным. Основными причинами потерь гумуса пахотными почвами являются:
несбалансированность структуры посевных площадей по массе растительных остатков, поступающих в почву;
усиление минерализации органического вещества в результате интенсивной обработки и повышения степени аэрации почв;
разложение и биодеградация гумуса под влиянием физиологически кислых удобрений;
усиление минерализации в результате осушительной и оросительной мелиораций;
Обязательным условием обеспечения стабильного земледелия является воспроизводство органического вещества. Оно означает одновременно воспроизводство большей части биологических, агрофизических и агрохимических факторов плодородия.
Важнейшим фактором воспроизводства органического вещества в пахотных почвах являются полевые культуры. Их роль определяется биологическими особенностями и технологией возделывания. Если в естественных ценозах вся растительная масса поступает в почву, аккумулируя в верхнем слое углерод, азот и зольные элементы, то в агроценозах с поля отчуждается большая часть накопленной массы растений и баланс названных элементов в почве не может не быть бездифицитным.
В корневых остатках зерновых культур значительно больше азота и фосфора, в стерне – калия. Корневая масса по содержанию азота и углерода биологически более ценна, чем стеблевые остатки, отличающиеся широким отношением С: N.
Органические удобрения, прежде всего навоз, позволяют в значительной мере перевести минеральные удобрения в органически связанную форму. растительные остатки сельскохозяйственных культур в современном земледелии превышают в балансе органического вещества почвы количество вносимого навоза примерно в 2 раза. Однако резервы увеличения доли растительных остатков в балансе гумуса почти исчерпаны, тогда как резервы увеличения органических удобрений меняются.
Механическая обработка почвы – один из наиболее существенных факторов, обусловливающих разложение органического вещества почвы. Разрыхление почвы способствует активизации почвенной микрофлоры и разложению органического вещества с образованием доступных форм азота и последующим вымыванием в условиях промывного режима почвы или восстановлением до свободного азота. Наиболее заметное снижение содержания органического вещества происходит при распашке целинных почв в первые годы. При уменьшении интенсивности обработки почвы (снижение глубины обработки, сокращение количества технологических приемов) темпы разложения органического вещества замедляются.
Источник