Что отдают растения почве

Как различные растения влияют на почву

Содержание статьи

Как различные растения влияют на почву
Для чего нужна растениям почва
От чего зависит плодородие почвы

Влияние растительного покрова на почву можно расценивать только с положительной стороны. Несмотря на то, что почва является питательной средой для самих растений, они, тем не менее тоже обогащают ее различными органическими соединениями в зависимости от своего химического состава. Если и случаются отрицательные моменты, то это на совести рук человека. Когда при возделывании различных культур не соблюдается севооборот, вносятся ядохимикаты, разрушается верхний слой грубым механическим воздействием орудий труда, это все со временем приводит к истощению почвы.

Положительное влияние растений на почву

Растения играют значительную роль в структурировании почв, что напрямую влияет на их плодородие. Наиболее благоприятное воздействие в этом плане оказывают растения с хорошо развитой корневой системой. Плотное растительное покрытие оврагов и склонов предотвращает их разрушение (овражная эрозия), а зеленые насаждения по периметру пахотных полей, оберегают почву от ветровой эрозии.

С помощью растительности можно скорректировать химический состав почвы. Так, освободить от избытка соли в почве поможет желтая люцерна, а обогатить супесчаные почвы можно посевами люпина. Самое большое количество органического вещества оставляют после себя многолетние травы, потому как остатки отмерших растений содержатся как в толще, так и на поверхности.

Особенно ценны клевер и люцерна, так как они богаты белком и на их корнях поселяются симбиотические азотфиксирующие бактерии, которые обогащают почву азотом. Эти травы образуют на поверхности плотный сплошной ковер, что позволяет избежать водной и ветровой эрозии почвы. С целью образования плодородной структуры почвы, люцерной иногда искусственно засеваются обширные площади под сенокос или выпас скота, что позволяет к тому же на десятки лет решить проблему с кормом.

Растения-сидераты – основа органического земледелия

Такие растения, которые способны повлиять на восстановление плодородия почвы, называются сидератами. Любая растительность улучшает свойства почвы, но предпочтение следует отдать бобовым и злаковым культурам: горох, фасоль, бобы, рожь, гречиха, рапс. Большинство растений-сидератов высеваются под запашку почвы. Бобовые хороши тем, что их можно использовать как пищевое растение, кормовое и в качестве органического удобрения. К тому же бобы снижают кислотность почвы.

Люпин, о котором уже упоминалось выше, тоже хорош для земель с повышенной кислотностью. Он накапливает в почве азот, фосфор, калий и является лучшим предшественником для посадки земляники. Если люпин рекомендуется для песчаных почв, то гречиха и рапс смогут с помощью своей разветвленной корневой системы улучшить тяжелую плотную структуру. Рапс к тому же наполняет почву серой и имеет бактерицидные свойства. Горчица и рапс относятся к крестоцветным, поэтому после них не нужно сеять свеклу и капусту. А вот как предшественник картофеля, горчица избавит урожай от вредительства проволочника. Рожь хороша тем, что она никогда не допусти в своих посевах разрастания сорняков.

Перечисленные выше растения и многие другие можно высевать осенью или весной, незадолго до высадки основной культуры. После отрастания зеленой массы, растение-сидерат скашивается и заделывается в почву. Соблюдая правила органического земледелия, можно постоянно поддерживать почву в хорошем состоянии и восполнять недостающие органические вещества.

Источник

Влияние органического углерода на плодородные почвы

Содержание углерода в почве прямым образом влияет на плодородие почвы, чем больше углерода в почве, тем более плодородной будет почва.

Углерод является ключевым химическим элементом на нашей планете. Например, мышцы человека состоят на 2/3 из углерода, кости на 1/3, растения состоят на ½ из углерода. Воздух содержит углерод в виде углекислого газа.

Обратите внимание, что за последние двести лет содержание в атмосфере углекислого газа увеличивается по экспоненте, это связано с деятельностью человека (вырубка лесов, являющихся основными потребителями углекислого газа во время фотосинтеза, сжигание ископаемого топлива, в виде нефти, газа, угля и так далее)

Большое количество углекислого газа ведет к глобальному потеплению, и эти изменения уже все видят. Данную проблему кардинальным образом можно решить с помощью перехода на зеленую энергетику, то есть не сжигать ископаемые топлива, а получать энергию от солнца, от ветра, от термальных источников и так далее. Так же человечество должно по-другому возделывать сельскохозяйственные культуры. Если человечество в ближайшие сто лет не решит эти две основные проблемы, то вероятнее всего выживание человека, как вида стоит под очень большим вопросом.

При фотосинтезе растения потребляют углекислый газ и вырабатывают углеродосодержащие органический соединения (сахара). 2/3 этих сахаров растения оставляют для своего роста, для роста надземной части и корневой системы, 1/3 отдает в почву через корневую систему в виде корневых выделений, которыми питается почвенная биота. В свою очередь почвенная биота, например та же микориза отдает растению через корневую систему фосфор, цинк, дополнительную воду и так далее. Азотфиксаторы отдают азот, силикатные бактерии отдают калий.

Так же в процессе дыхания, корневая система потребляет кислород, после чего выделяет углекислый газ, который взаимодействуя с почвенной влагой, преобразуется в угольную кислоту. Угольная кислота опускается ниже корневой системы растений и растворяет минералы, высвобождая тем самым дополнительное питание для корневой системы. После гибели растений и животных в почве, их перерабатывают микроорганизмы. Когда происходит разложение, части органического вещества минерализуются, высвобождая тем самым питание для последующих культур, и выделяется углекислый газ в почву, а часть органического вещества переходит либо в гумус, либо на болотистой местности переходит в состояние торфа. Образование гумуса – это очень долгий процесс, длящийся от десяти до ста лет, поэтому оценивать плодородие почвы с точки зрения содержания гумуса, не совсем корректно.

Оценка содержания органического вещества или органического углерода в почве – наиболее точный метод оценки плодородия почвы.

На следующем графике видно сколько было органического углерода в грунте штата Канзас за последние 100 лет.

На графике видно, что с 1907 по 1950 год в почве произошло резкое уменьшение количества углерода, почва пришла к равновесию по содержанию углерода только к 1960 году. Начиная с 1960 года, произошел небольшой рост количества углерода в почве.

Агроприемы позволяющие увеличивать и уменьшать количество органического углерода в грунте:

Обработка почвы. Обработка почвы плугом с оборотом пласта уменьшает содержание углерода в почве. При обработке почвы увеличивается аэрация почвы, то есть кислорода поступает больше, органический углерод вступает в химическую реакцию с кислородом и возникает углекислый газ, уходящий в атмосферу, происходит потеря органического углерода. Почвенные микроорганизмы для поддержания своей популяции вынуждены дополнительно искать источник углерода. После обработки почвы видны прибавки по урожаю, но в это время происходит снижение плодородия почвы. Возвращаясь к графику, можно увидеть, что начиная с 1950х годов, человек понял, что плуг является его врагом и начал постепенно изучать обработку почвы и поэтому, начиная с 1950-1960 годов количество углерода в почве начало увеличиваться.
Внесение азотных удобрений. Злоупотребление азотными удобрениями ведет к тому, что количество углерода в почве уменьшается. Если севооборот построен правильно и грамотно, то есть в нем присутствуют бобовые культуры, использование азотных удобрений можно свести к минимуму либо вообще от них отказаться.
Наличие паров в севообороте уменьшает содержание углерода в почве. В курской области был проведен любопытный опыт с бессменным чистым паром. Опыт начался в 1964 году и закончился в 2015 году. На графике видно как менялось содержание углерода в почве при бессменном паре.

Читайте также: Отчет по выставке урожай

С 1964 года содержание углерода в почве падало, а через 20-25 лет почва пришла в равновесие, и содержание углерода начало колебаться вот в этих пределах, которые на графике отмечены пунктирными линиями. В 1998 году в этот опыт внесли изменения. Участок поделили на две части, 2/3 остались дальше паровать, 1/3 осталась под залежь, грубо говоря, этот участок забросили.

На следующей таблице показаны изменения происходившие на этих участках с 1998 по 2015 год.

Стоит обратить внимание, что на участке где восстанавливалась естественная растительность, содержание почвенного углерода падало. Это происходило из-за того, что в почву начало поступать дополнительное органического вещество в виде растительных остатков растений. Микроорганизмам нужен был дополнительный азот, так как соотношение углерода к азоту сместилось в сторону углерода и микроорганизмы были вынуждены минерализовывать гумус и брать из него азот. После трех лет переходного периода содержание органического углерода начало расти, в то время, как на паровом участке содержание углерода падало. Эти первые три года опыта показывают, почему многие при переходе с традиционной технологии на нулевую технологию теряют урожайность. Чтобы этого не происходило, нужно вносить дополнительную дозу азотных удобрений.

4.Посев покровных культур в промежутке между коммерческими позволяет увеличить содержание углерода в почве. Покровные культуры выполняют ряд очень важных функций:

Покровные культуры после себя оставляют органическое вещество, которое переходит в органический углерод.
Предотвращение эрозии почвы. При водной и ветровой эрозии с поверхности поля удаляется самый плодородный слой, поэтому вклад покровных культур в восстановление почвенного плодородия примерно такой же, как отказ от парового клина.

Особенно посев покровных культур крайне важен, если вы кукурузу сеете на силос, где растения практически удаляются с почвы. Так же крайне важно сеять покровные культуры после уборки с поля картофеля, моркови, свеклы и остальных корнеплодов.

5. Пожнивные остатки и органические удобрения так же влияют на содержание углерода в почве. Если солому с поля вывозить после уборки урожая, то содержание органического углерода резко падает, а при сжигании этой соломы, почва очень страдает.

Внесение органических удобрений в виде компоста, перегноя, навоза и так далее, будет увеличивать содержание углерода в почве при условии, что почва не будет обрабатываться.

Органический углерод и гломалин, который вырабатывается микоризой, участвует в создании структурных агрегатов почвы. Такая структурированная почва напоминает губку, она отлично впитывает в себя влагу. 1% органического углерода в почве способен удерживать до двух ста тонн воды на гектаре. Особенно повышение органического углерода в почве актуально для степных зон и для легких песчаных и тяжелых глинистых почв. Так же структурированная почва с помощью гламолина и с помощью углерода меньше подвержена ветровой и водной эрозии.

Следующей важной функцией углерода в почве является то, что углерод – это источник питания для микроорганизмов. Чем более разнообразен состав культур в севообороте и покровных культур, тем боле разнообразную почвенную бионту можно накормить. Растения через грибы и бактерии получают и питание в виде микро и макроэлементов и дополнительную влагу с более глубоких слоев. Чем более разнообразная популяция микроорганизмов, тем меньше в этом общем пироге содержится патогенной микрофлоры, то есть растения в такой почве меньше болеют грибковыми заболеваниями.

Как управлять углеродом в почве?

Согласно литературе, идеальным соотношением углерода к азоту в почве является 25 к 1, но агрономы считают, что это соотношение зависит от типа почвы и от способа обработки почвы. Как только вы отказываетесь от обработки почвы и вводите дополнительно покровные культуры, то есть вы переходите на нулевую или на минимальную технологию, у вас начинает меняться соотношение грибов к бактериям в сторону увеличения грибов.

Тело бактерии на пять частей состоит из углерода и одна часть азота, а грибы на двенадцать частей углерода и одна часть азота. То есть при переходе на нулевую технологию нужно первые три года вносить большое количество азотных удобрений, на третий-пятый год начинает меняться соотношение грибов и бактерий, в сторону увеличения грибов, соответственно вот этот балансовый показатель углерода к азоту 25 к 1 смещается в сторону 30 к 1.

Соотношение углерода к азоту в почве можно менять с помощью культур входящих в севооборот и с помощью азотных удобрений. Каждая культура оставляет после себя пожнивные остатки с разным соотношением углерода к азоту.

В следующей таблице можно видеть какое соотношение углерода к азоту содержится в различных растительных остатках и в органических удобрениях.

Если, например вы посеяли яровую пшеницу, то у нее соотношение углерода к азоту в пожнивных остатках будет 65 к 1, а вам нужно довести баланс до 30 к 1. Нужно либо внести дополнительный азот при посеве следующей культуры, либо посеять покровные культуры и упор в этих культурах сделать на бобовые, а на следующий год уже посеять бобовую коммерческую культуру.

Есть товаропроизводители, которые сеют бинарные посевы, это когда сеется бобовая и не бобовая культура, в этом случае на выходе получается сбалансированное соотношение углерода к азоту в почве.

При регулировании соотношения углерода к азоту в почве, так же следует учитывать, что чем моложе растение, тем меньше соотношение углерода к азоту, например покровные культуры, которые погибли от мороза до цветения, будут иметь низкое соотношение углерода к азоту.

При переходе с традиционной технологии на минимальную или нулевую, происходит увеличение содержания углерода в почве, то есть увеличивается плодородие в почве.
Разумно используйте азотные удобрения и если в севообороте есть бобовые культуры и покровные культуры, то внесение азотных удобрений нужно свести к минимуму или же полностью от них отказаться.
Отказ от паров позволяет восстановить содержание углерода в почве. Пары — один из главных врагов плодородия почвы.
Нужно правильно выстраивать севооборот с точки зрения соотношения углерода к азоту в почве. Если в севообороте будут покровные культуры, то содержание углерода в почве можно будет повысить очень быстро.

Источник