Татарский филиал федерального государственного бюджетного учреждения «Центральная научно-методическая ветеринарная лаборатория»
Партнеры
Контакты
Татарский филиал ФГБУ ЦНМВЛ
Минерализация почвы
.jpg)
Процесс минерализации — это комплекс физико-химических и биохимических окислительно-восстановительных микропроцессов, которые приводят к полному разложению органических остатков.
Этот процесс обязателен и необходим в цикле биокруговорота углерода, так как он обусловливает освобождение и переход в доступную форму основных элементов минерального питания растений.
1) прямую и относительно быструю минерализацию растительных остатков без заметной гумификации;
2) минерализацию уже сформированных гумусовых веществ.
В любой почве одновременно протекают оба процесса, но их соотношение в зависимости от конкретных условий различно. Например, в торфяных и торфянистых почвах минерализация растительных остатков выражена слабо, а минерализация гумусовых веществ практически отсутствует.
Процессы минерализации не образуют признаков в твердой фазе почвы, поэтому судить о скорости их протекания можно по показателю дыхания почвы, который является суммарным результатом минерализации как растительных остатков, так и гумуса. Самая высокая интенсивность выделения CO2 с поверхности почвы свойственна влажным дождевым лесам тропического пояса, что обусловлено большой массой опада и быстрой его минерализацией. Наиболее низкие показатели почвенного дыхания характерны для болотных и пустынных экосистем. Еще один метод изучения минерализации заключается в наблюдении кинетики процессов с помощью меченых атомов. Он позволяет непосредственно изучать не только интенсивность процессов минерализации растительных остатков и гумуса, но и отдельных групп соединений.
Таким образом, скорость минерализации различна в разных частях почвенного профиля и закономерно убывает с глубиной, по мере ослабления активности деятельности микроорганизмов.
Источник
Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru
Агрономия, земледелие, сельское хозяйство
Популярные статьи
Обработка почвы
Обработка почвы — механическое воздействие на почву почвообрабатывающими машинами и орудиями с целью создания оптимальных почвенных факторов жизни растений, а также уничтожения сорной растительности и защиты почвы от эрозионных процессов. Является основным агротехническим средством регулирования режимов почвы, интенсивности биологических процессов и фитосанитарного состояния. Качественная, своевременная, научно обоснованная обработка является средством повышения плодородия, урожайности культур и неотъемлемой частью интенсивных эффективных ресурсосберегающих систем земледелия.
Значение обработки почвы
Цели обработки почвы:
- придание почве мелкокомковатой структуры и создание оптимального сложения по плотности, пористости и т.п., при который складываются оптимальные условия для роста и развития растения и микрофлоры;
- поддержание хорошего фитосанитарного состояния;
- предотвращение эрозионных процессов, переуплотнения, уменьшение смыва и непроизводительных потерь воды, гумуса, питательных веществ.
Обработка почвы необходима для воспроизводства и окультуривания за счет углубления и увеличения мощности пахотного слоя, разрыхления плужной подошвы в подпахотном слое, заделки органических и минеральных удобрений, мелиорантов.
Обработка почвы позволяет улучшить аэрацию почвы, повысить влагообеспеченность растений, активизировать жизнедеятельность микроиорганизмов. Хорошо и глубоко обработанная почва позволяет растениям создавать мощную корневую систему. Качественное разрыхление и выравнивание поверхности в процессе предпосевной обработки — позволяет создать благоприятные условия для прорастания семян и появления всходов.
Глубокое рыхление в степных засушливых условиях и на склоновых землях позволяет регулировать водный режим, накапливая влагу атмосферных осадков в корнеобитаемом слое, или, наоборот, в отводить избыточную воду с поля, что косвенно влияет и на остальные режимы почв.
Задачи обработки существенно отличаются в зависимости от почвенно-климатических условий и биологических особенностей культур.
Стоит отметить, что обработка может иметь негативные последствия: нарушение динамического равновесия в системе почва — растение — окружающая среда. Так, интенсивная обработка активизирует жизнедеятельность почвенной микрофлоры, ускоряя минерализацию гумуса и увеличивая непроизводительные его потери. Разложение дернины и распыление верхнего слоя в районах риска ветровой эрозии создает предпосылки разрушения почвы и возникновения эрозии.
Многократные проходы сельскохозяйственной техники приводят к сильному переуплотнению пахотного слоя, ухудшая свойства, интенсифицируя сток воды и снос почвы. Обработка почвы — энергозатратный процесс, требующий до 10-15 тыс. МДж энергии на 1 га, что не всегда окупается урожаем.
Результаты длительных исследований отечественных и зарубежных ученых свидетельствуют, что высокий уровень интенсификации земледелия за счет использования удобрений, гербицидов, мелиорантов, орошение и др., изменяют функции обработки, снижаю её долю в формировании урожая до 8-12%. Особенно это характерно для почв с высоким потенциальным уровнем плодородия и благоприятными агрофизическими свойствами. В этих условиях избыточное воздействие нецелесообразно, а роль обработки можно свести к технологическим функциям: заделка удобрений, гербицидов, мелиорантов, семян и т.д. Основными задачами при это становятся воспроизводство плодородие, регулировании водного режима и защите от эрозии.
Наоборот, при низком уровне интенсификации земледелия, недостаточном внесении удобрений, средств защиты растений и т.д. значение обработки возрастает и заключается в мобилизации потенциального плодородия, повышении доли доступных форм питательных веществ, поддержании оптимальных структуры и фитосанитарного состояния.
Развитие учения об обработке почвы
Обработка почвы — одно из древнейших занятий земледельца, возникшее одновременно с началом выращивания растения.
Значительный прогресс в обработке почвы был достигнут в 1797 г. с появлением первых железных плугов в Англии, а затем и в Бельгии. В последствии, в 1863 г. плуг был усовершенствован немецким крестьянином Рудольф Сакк, который применил для вспашки плуг с предплужником, что позволило впервые узнать о преимуществах глубокой обработки почвы.
В России первые рекомендации о глубокой обработке почвы были даны в работах профессора И.М. Комова в 1788 году, который предложил проводить двойную вспашку почвы из-под многолетних трав, при этом при первой вспашке глубина составляла 8-10 см, при второй — 10-20 см.
Существенный вклад в развитие основ обработки почвы внесли русские ученые П.А Костычев, В.Р. Вильямс, А.Г. Дояренко, Т.С. Мальцев и др. П.А. Костычев писал:
«Цель обработки почвы заключается, между прочим, и в том, чтобы изменить строение почвы, придать ей такое строение, которое для произрастания растений наиболее благоприятно».
В своей работе «К вопросу об удобрении и обработке черноземных почв» (1886 г.) он обосновал мелкую вспашку раннего пара в засушливые годы для улучшения разложения дернины. Наоборот, на незадерненных почвах П.А. Костычев предлагал глубокую зяблевую вспашку.
В первой половине XX в. исследования в теории обработки почвы были направлены на обоснование культурной вспашки плугом с предплужником и мощности пахотного слоя. Большая заслуга в этом принадлежит В.Р. Вильямсу. Необходимость культурной вспашки основывается на том, что к концу вегетации однолетних растений 10-сантиметровый слой почвы распыляется, утрачивает структуру от механического воздействия орудий, физиологических и биохимических причин, что, в целом приводит к снижению плодородия. Причиной этому служат аэробные условия, складывающиеся в верхних слоях почвы, усиливающие разложение гумуса, затруднение проникновения кислорода в более глубокие горизонты. Для предотвращения негативного влияния предлагалось ежегодно повторять вспашку для придания почве комковатой структуры.
В работах А.Н. Лебедянцева (1905) и Л.Н. Барсукова (1952, 1956) была определена дифференциация почвы пахотного слоя по плодородию к концу периода вегетации растений с нарастанием его в верхнем 10-сантиметровом слое и снижением в нижней части. С учетом этого открытия были разработаны рекомендации по сочетанию отвальных и безотвальных обработок в севообороте.
И.Е. Овсинский в работе «Новая система земледелия» (1899) обосновывал бесплужную обработку почвы, утверждая, что черноземная почва в естественном состоянии может накапливать достаточное количество воздуха и влаги, для чего необходимо сохранить в ней капиллярность и не допустить иссушения. Если это требование удовлетворить, то возможно заменить вспашку мелким рыхлением верхнего слоя почвы на глубину 5-6 см. Для этой цели были использовали конные культиваторы с плоскорежущими рабочими органами.
Среди западных ученых теории бесплужной обработки почвы придерживались Жан (1910) во Франции, Ф. Ахенбах (1921) в Германии, Э. Фолкнер (1959) в США.
Крупнейшим достижением агрономической науки и практики можно считать предложенную Т.С. Мальцевым систему безотвальной обработки почвы, заменяющую вспашку с оборотом пласта. В рекомендованной им системе безотвальные рыхления почвы на глубину 35-40 см, проводимые один раз в 3-5 лет, должны сочетаться с поверхностными обработками на 5-8 см с помощью лущильников или дисковых борон применительно к зернопаровым севооборотам.
Применение безотвальной обработки привело к увеличению засоренности полей из-за недостатка химических средств борьбы с сорной растительность, что стало ограничением в ее применении.
Дальнейшее развитие почвозащитная обработка почвы получила благодаря исследования ВНИИ зернового хозяйства под руководством академика А.И. Бараева. В её основе лежит плоскорезная обработка с оставлением на поверхности почвы стерни и растительных остатков, с полным отказом от отвальных плугов, зубовых и дисковых орудий и их замену на плоскорезы-глубокорыхлители, игольчатые бороны и стерневые сеялки. Применение этой технологии обработки позволяет сохранять на поверхности почвы до 70-80% стерни, защищающей влагу от испарения, а почве придающей ветроустойчивость.
Однако на тяжелых переуплотняющихся почвах плоскорезы-глубокорыхлители не обеспечивают качественного рыхления. Поэтому для этих целей созданы и используются чизельные, безотвальные орудия типа параплау, сменные стойки СибИМЭ к плугам, расширяющие возможности почвозащитной обработки, особенно на землях с повышенным риском эрозии.
В 70-х годах в СССР стало разрабатываться новое направление — минимизация обработки почвы, которая сосредотачивается на снижении переуплотнения почвы, уменьшении потерь органического и питательных веществ из почвы, сокращении энергетических и трудовых затрат. Значительный вклад в это направление внесли профессора Б.А. Доспехов, С.А. Наумов, К.И. Саранин, А.И. Пупонин и др.
Минимизация обработки почвы достигается благодаря сокращению числа и глубины основных обработок в севообороте на почвах с достаточно благоприятными свойствами для роста растений, совмещению технологических операций, замены отвальных обработок безотвальными, что позволяет уменьшить число проходов техники по полю, сократить сроки выполнения работ, повысить производительность труда в 1,5-2 раза и снизить энергетические затраты на 30-40%.
Новая технология имеет и недостатки: ухудшается фитосанитарное состояния почвы, в частности, повышается засоренность посевов, поражаемость культур болезнями и вредителями. В тоже время, снижение темпов минерализации гумуса ухудшает обеспеченность культурных растений азотом, особенно после зерновых предшественников, что требует дополнительного внесения азотных удобрений.
Для склоновых земель, подверженных риску эрозии, разработаны системы почвозащитной обработки, базирующиеся на применении безотвальной чизельной обработке; вспашке с щелеванием, с изменением микрорельефа поля; мульчировании почвы соломенной крошкой и уменьшении обрабатываемой поверхности и глубины рыхления.
В США и Канаде получили распространение почвозащитные технологии обработки:
- мульчирующая — сплошная безотвальная обработка почвы с использованием чизельных, плоскорежущих и дисковых орудий;
- полосная — почву обрабатывают перед посевом пропашных только в зоне рядка с помощью фрез, культиваторов, борьбу с сорными растениями осуществляют путем сочетания механического и химического способов.
Для пропашных культур, высеваемых на склонах, была предложена гребневая обработка, предусматривающая посев на гребнях высотой 15-20 см, нарезаемые культиваторами гребнеобразователями поперек уклона поля. Борьбу с сорняками ведут химическими методами. Гребневая технология позволяет почве лучше прогреваться, сокращая период вегетации культур. Так, прибавка зерна кукурузы, возделываемой по гребневой технологии, составила 0,35 т/га.
Источник
Минерализация почвы при вспашке
Известно, что даже большое количество семян, опавших на поверхность подстилки, часто не может обеспечить возобновления под пологом и на вырубках. Вместе с тем давно замечено, что перемешивание подстилки с нижележащими горизонтами почвы или простое обнажение минерального слоя приводит к хорошему прорастанию семян, закреплению всходов и превращению их в подрост. Это явление положено в основу очень распространенного способа планируемого содействия возобновлению леса, называемого минерализацией почвы. Минерализацию, как под пологом леса, так и на вырубках, где есть источники обсеменения, проводят в урожайные годы.
При сухих песчаных почвах на вырубках бывает достаточным удаление подстилки мелкими площадками или полосами 20—25 см ширины. Здесь живой покров разрастается медленно и не может быстро заселить минерализованную полосу. На свежих суглинистых и супесчаных почвах приходится делать полосу шириной до 1 м или площадки по 1 м2. На влажных почвах полезно создавать микро повышения. Если почва мокрая или очень плодородная, то минерализация, как правило, положительных результатов не дает.
Если названные мероприятия проводят под пологом леса (при сомкнутости ниже 0,6 это полезно делать), то в еловых лесах это нужно делать за 7—10 лет до рубки, а в сосновых за 3—5 лет. Обработанная площадь на вырубках должна составлять 30%, а под пологом 15—20%. Подготовка почвы под пологом древостоя представляет собой дополнительную возможность получить естественное предварительное возобновление леса.
В связи с отводом лесосек за 2—3 года до рубки в технологической карте лесоэксплуатации предусматривают мероприятия по содействию естественному возобновлению под пологом еловых, пихтовых, буковых, дубовых и других древостоев: в дубовых, сосновых, лиственничных и других смешанных насаждениях рыхление почвы за 1—3 года до рубки, в елово-пихтовых типах леса за 5—б лет, в буковых за 4—5 лет.
Обработку почвы ведут со второй половины лета, а в смешанном лесу с участием лиственных осенью, после полного опадения листвы. Под пологом соснового леса допускается обработка почвы ранней весной, до окончания массового вылета семян из шишек. Главной задачей, которая предусматривается при обработке почвы, является минерализация поверхности почвы, особенно там, где она покрыта травянистой и моховой растительностью или густым слоем мертвого покрова. В условиях сырых, избыточно увлажненных почв создают микроповышения. При наличии в составе высокопроизводительных сосновых и еловых древостоев примеси осины подготовку почвы проводят после предварительного кольцевания осины или ее отравления химикатами. Кольцевание практикуют за 5—6 лет до рубки леса.
Минерализацию почвы можно делать механическим, огневым и химическим способами. Так, на свежих луговиковых и вейниковых вырубках покровосдирателями удаляют напочвенный покров и подстилку. Рыхлению подлежат пасечные и магистральные волоки, а также места сожжения порубочных остатков. Высокая всхожесть семян на кострищах наблюдалась в тех случаях, когда слой недогоревшей подстилки достигал 0,5—2 см, а при более толстой подстилке или при полном ее сгорании всхожесть семян уменьшалась.
В условиях зеленомошных вырубок минерализация почвы огнем приносит благоприятные результаты особенно там, где моховой слой плотен. Минерализованные полосы создают покровосдирателями, дисковыми культиваторами, бульдозерами, рыхлителями и другими механизмами. Общая площадь обработанной почвы должна быть равна 20—30% с учетом повреждений почвенного покрова во время лесозаготовок.
На вырубках с сильноподзолистыми суглинистыми влажными и сырыми почвами создают микроповышения в виде гребней, валов при помощи двухотвальных лесных и болотно-кустарниковых плугов. В целях содействия естественному возобновлению на вырубках хвойных пород целесообразно готовить почву в конце лета, осенью или ранней весной.
Долгомошниковые и сфагновые вырубки перед началом распространения семян обрабатывают при помощи химических веществ. Во второй половине лета химикатами удобряют микроповышения по 500—600 мест на 1 га площадками по 1 м2 с расходом хлората магния по 15—20 кг/га и 2,4-Д по 0,7—0,8 г на 1 м2.
Вейник и луговик, а также другие злаковые растения обрабатывают весной, а в северной подзоне тайги во второй половине лета площадками размером по 2—3 м2 по 500—600 мест на 1 га при расходе сульфата аммония по 100 кг/га.
Вырубки, заросшие менее ценными лиственными породами, опрыскивают эмульсиями бутилового эфира 2,4-Д в дозировке 0,3—0,4 кг на 1000 м2 для осины и 0,1—0,2 кг для березы, ольхи и лещины. Используется также натриевая соль 2,4-Д в дозировке 0,3—0,4 кг на 1000 м2. Обработку ведут гнездами величиной 4—5 м2 (1000—1500 гнезд на 1 га) или полосами различной ширины. Опрыскивание корневых отпрысков осины или поросли березы и других пород проводят в первой половине лета, когда у растений еще формируется верхушечная почка.
Наибольшие трудности в лесовосстановлении встречаются на вырубках, покрытых таволгой, вейником и луговиком. Затем по трудности возобновления следуют долгомошные и сфагновые вырубки. Своевременная подготовка почвы на вырубках, до разрастания травянистой растительности, облегчает процесс лесовосстановления. В тех случаях, когда меры содействия естественному возобновлению не дают положительных результатов, производят посев и посадку леса.
В дубовых древостоях на свежих и влажных почвах при полноте верхнего полога 0,4—0,6 почву обрабатывают после опадения желудей, одновременно заделывая их в почву. При сильном задернении почвы травяной покров снимают полосами шириной 0,8—1 м, либо площадками 1×2 или 2×2 м.
В лесостепной зоне в сухих дубравах почву рыхлят на глубину до 15 см. На возвышенных местах создают микропонижения путем снятия дернины или возделывания минерализованных площадок. Очень часто за 1—3 года до рубки в дубравах делают «шпиговку» желудей. Густой подлесок разреживают на 40—60 %.
В буковых древостоях перед опадением семян рыхлят подстилку и поверхностный слой почвы на глубину 1—2 см. На пологих склонах почву обрабатывают только по горизонталям, а на крутых — площадками в количестве 400—600 шт/га.
Огораживание вырубок от потрав скотом возможно на небольших площадях. Особенно нуждаются в огораживании вырубки в поймах рек, вблизи пастбищ при порослевом возобновлении, так как оно чувствительнее к повреждению скотом. На всех участках с проведенными мерами содействия запрещаются пастьба скота, сенокошение и сбор подстилки.
В перспективе следует иметь в виду содействие возобновлению леса путем его удобрения. Из прочих мероприятий, способствующих возобновлению вырубок, можно назвать временное сельскохозяйственное пользование.
Насаждения, возникшие в результате содействия (в том числе и из сохраненного подроста), учитывают в специальной книге и переводят в лесопокрытую площадь как естественные молодняки.
Источник