ствами природных почв, формирующимися в процессе их разви тия и эволюции под влиянием природных факторов почвообразо вания.
Эффективное, или искусственное, плодородие свойственно па хотным почвам, используемым в сельскохозяйственном производ стве, и проявляется в виде их способности поддерживать тот или иной уровень урожая культурных растений. Оно зависит от уров ня развития науки и техники, от возможности наиболее полно использовать природное плодородие почвы для получения уро жая культур.
Понятие экономического плодородия связано с разной оцен кой участков почв в зависимости от их расположения, удален ности и удобства использования. Почвы с благоприятными для растений природными свойствами и богатые питательными веще ствами, но расположенные далеко, экономически могут расцени ваться ниже бедных почв, но удобно расположенных. Точно так же почвы, особенно благоприятные для возделывания ка кой-либо одной культуры с особыми биологическими требовани ями (цитрусовые, табак, чай, картофель и др.) в районах возде лывания этих культур, могут оцениваться выше других почв, даже если последние обладают лучшими свойствами.
В литературе часто используются различные синонимы кате горий плодородия почв. Естественное или природное плодородие рассматривается как «потенциальное» в смысле возможного использования его для получения урожаев культурных растений, а искусственное — как «действительное» или «относительное». Очевидно, «потенциальным» может быть не только естественное, но и искусственное плодородие почвы. Оно тоже характеризует возможность получения урожаев определенного уровня, которая не всегда полностью реализуется. Точно так же и эффективное плодородие может складываться из естественного и искусствен ного, реализуясь в конкретном урожае данного года.
Целесообразно пользоваться следующими понятиями, относя щимися к почвенному плодородию.
Естественное (природное) плодородие — то плодородие, кото рым обладает почва в природном состоянии без вмешательства человека.
Искусственное плодородие — плодородие, которым обладает почва в результате воздействия на нее целенаправленной человеческой деятельности (распашка, периодическая механиче ская обработка, мелиорации, применение удобрений и т.д.).
Потенциальное плодородие — суммарное плодородие почвы, определяемое ее свойствами, как приобретенными в процессе почвообразования, так и созданными или измененными чело веком.
Эффективное плодородие — та часть потенциального плодо родия, которая реализуется в виде урожая растений при данных климатических (погодных) и технико-экономических (агротехнологических) условиях.
248
Относительное плодородие — плодородие почвы в отношении к какой-то определенной группе или виду растений (плодородная для одних растений почва может быть бесплодной для других).
Экономическое плодородие — экономическая оценка почвы в связи с ее потенциальным плодородием и экономическими харак теристиками земельного участка.
Воспроизводство плодородия — совокупность природных поч венных процессов или система целенаправленных мелиоративных и агротехнических воздействий для поддержания эффективного почвенного плодородия на уровне, приближающемся к потен циальному плодородию.
15.3.Относительный характер плодородия почв
Вприродных биогеоценозах почва и растения тесно связаны
ивзаимно обусловливают друг друга. Рост и продуктивность растений зависят от плодородия почвы и влияющих на него поч венных свойств, а растения, определяя во многом объем и ха рактер биологического круговорота веществ, в свою очередь оказывают большое воздействие на свойства почвы. Поэтому пространственная смена почвенных условий всегда сопровожда ется сменой естественного растительного покрова, а смене расти тельности сопутствует смена почв.
Врезультате длительного естественного отбора в природных биогеоценозах устанавливается динамическое равновесие, при котором свойства почвы экологически соответствуют биологиче ским свойствам ее растительного покрова, даже если почва имеет очень кислую или щелочную реакцию, заболочена, засо лена, опустынена, имеет мерзлотный режим. И такие почвы, об ладающие, казалось бы, весьма неблагоприятными свойствами, используются растительностью, но специфической, билогические свойства которой соответствуют свойствам почвы; например, болотной растительностью на болотных почвах, лесной — на кислых подзолистых почвах, солеустойчивой и солянками на со лонцах и солончаках и т. д. Из этого следует, что все почвы, ка ковы бы ни были их свойства, обладают разным уровнем есте ственного плодородия, но плодородия не вообще, а относительно го — по отношению к определенным видам растений и расти тельным ассоциациям. Одна и та же почва может быть плодо родной для одних растений и мало плодородной или совсем бес плодной для других. Болотные почвы, например, высокоплодо родны по отношению к болотным растениям, но на них не могут расти степные или другие виды растений; кислые, малогумусные подзолы плодородны в отношении лесной растительности, кото рая сама по себе без особых мелиорации не произрастает даже на богатых гумусом черноземах, высокоплодородных в отноше нии лугово-степной растительности и т. д. При этом необходимо иметь в виду, что разные почвы обладают разным уровнем по тенциального и эффективного плодородия в отношении различ ных видов растений и развитых растительных ассоциаций.
249
15.4. Элементы, или факторы, плодородия почв
Как специфическое свойство почвы, ее плодородие формирует ся в процессе образования самой почвы и определяется не какимлибо одним или двумя свойствами, например содержанием эле ментов питания, гумуса или физическими свойствами, а всей со вокупностью свойств почвы. При этом важно иметь в виду и то положение, что плодородие почвы определяется не только корнеобитаемым верхним слоем, а зависит существенно от строения ее профиля и характера подстилающей толщи или подпочвы, что особенно сказывается на многолетних растениях с глубокой корневой системой. Ошибкой земледелия прошлого было отожде ствление почвы только с ее верхним гумусированным или пахот ным слоем, в то время как на потребление растениями воды и питательных элементов большое влияние оказывают и более глу бокие почвенные горизонты и находящиеся на глубине грунтовые воды. Плодородие почвы определяется характером и особен ностями всего ее профиля.
Имея в виду обеспечение растений всеми факторами жизни, к элементам плодородия почвы следует отнести весь комплекс физических, биологических и химических свойств почвы и их го довую динамику. Из них важнейшие, определяющие ряд соподчи ненных свойств, следующие.
Гранулометрический состав почвы. От него зависит тепловой и водный режим, водно-воздушные свойства и пищевой режим почвы. Легкие супесчаные и песчаные почвы прогреваются рань ше тяжелых, и их относят к «теплым» почвам. Они имеют высо кую воздухо- и водопроницаемость. В результате высокой аэра ции органическое вещество растительных остатков и удобрений в таких почвах быстро минерализуется, а процессы гумификации, наоборот, ослаблены. Малая влагоемкость препятствует накопле нию в них влаги и приводит к вымыванию элементов питания почвы и удобрений. При небольшом содержании тонких глини стых частиц легкие почвы имеют небольшие запасы элементов питания, низкую поглотительную способность и низкую буферность.
Тяжелосуглинистые и глинистые почвы, наоборот, дольше прогреваются, они «холодные», поскольку тонкие поры их запол нены не воздухом, а очень теплоемкой водой. Они слабо водо- и воздухопроницаемы, плохо впитывают атмосферные осадки. Значительная часть почвенной влаги и запасов элементов пита ния тяжелых почв не доступны растениям. В периоды сезон ного переувлажнения в них недостает воздуха и развиваются глеевые процессы.
Лучшими для роста большинства культурных растений явля ются почвы суглинистые.
Структурность и водно-физические свойства почвы. Плотность почвы, ее физические свойства и связанные с ними водный, воз душный, тепловой и пищевой режим зависят от ее структурности,
250
а тем самым от нее зависит и урожай растений (рис. 48). Бес структурная почва не может обеспечивать растения одновремен но водой и воздухом. В чередующиеся влажные и сухие периоды ее тонкие поры заняты либо водой, либо воздухом. В струк турных почвах в капиллярных порах удерживается вода, а на личие крупных пор между структурными агрегатами обеспечи вает газообмен почвы с атмосферой — удаление из нее избытка углекислоты и снабжение корней растений и микроорганизмов кислородом. Структурность почв обес печивает одновременное существова ние в них аэробных и анаэробных микрозон, что способствует существова нию в почвах различных экологиче ских групп микроорганизмов. При этом на поверхности структурных агрегатов усиливаются аэробные процессы мо билизации элементов питания микро организмами.
Газообмен почвы с приземным слоем воздуха и эмиссия в него почвен ной углекислоты имеет исключительно важное значение для процесса фото синтеза и роста растений. Недостаток углекислоты лимитирует урожаи, так как при содержании СО2 в атмосфер ном воздухе около 0,03% интенсив ность фотосинтеза очень низкая. Она резко возрастает при увеличении кон
центрации |
СО2 |
до |
0,3% |
и |
больше |
||
(рис. 49). Например, в периоды ин |
|||||||
тенсивного |
роста |
сахарной |
свеклы |
||||
ее |
растения |
могут |
потреблять на |
||||
1 |
га до 1000 |
кг |
СО2 в сутки, |
т.е. |
|||
в два раза больше единовременного содержания ее в 100-метровой тол ще атмосферы.
Для плодородия почвы важное значение имеет размер структурных агрегатов и их качество — их водопрочность и порозность. В табл. 47 показана зависимость общей порозности почвы, содержания в ней воздуха и кислорода и образования в этих условиях аэрации легко доступных растениям нитратов от размера структурных агрегатов.
Тепловые свойства почвы. Спо собность почвы поглощать и отра жать лучистую энергию солнца, про-
1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Плотность почды
Рис. 48. Влияние плотности почвы (г/см3) на урожай культур (г/сосуд) (И. Б. Ре вут и др., 1971):
1 – кормовые бобы; 2 – под солнечник; 3 – кормовая ка пуста
0,03 0,06 0,15 0,3 Концентрация СО2
Рис. 49. Зависимость интен сивности фотосинтеза (мг СO2/дц2•ч) от концентра ции СО2 в атмосферном воз духе (Б. А. Рубин, 1976):
I — тыква; II – бобы
251