Курс лекций по изучению дисциплинам: «Сохранение и восстановление почв в агроландшафтах», «Сохранение и воспроизводство плодородия почв» для обучающихся по направлению подготовки 35.03.04. Агрономия направленность (профиль) Агрономия, 35.03.03. Агроэкология направленность (профиль) Агрохимия и агроп
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Почвоведение
Издательство:
Волгоградский государственный аграрный университет
Год издания: 2021
Кол-во страниц: 136
Дополнительно
Курс лекций освещает вопросы сохранения и восстановления пло-дородия почв. Курс лекций составлен в соответствии с ФГОС ВО. Для обучающихся по направлениям подготовки 35.03.04. Агрономия направленность (профиль) Агрономия, 35.03.03. Агроэкология направленность (профиль) Агрохимия и агропочвоведение.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 35.03.03: Агрохимия и агропочвоведение
- 35.03.04: Агрономия
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Департамент образования, научно-технологической политики и рыбохозяйственного комплекса Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный аграрный университет» Кафедра «Почвоведение и общая биология» Н.В. Перекрестов КУРС ЛЕКЦИЙ по изучению дисциплинам: «Сохранение и восстановление почв в агроландшафтах», «Сохранение и воспроизводство плодородия почв» для обучающихся по направлению подготовки 35.03.04. Агрономия направленность (профиль) Агрономия, 35.03.03. Агроэкология направленность (профиль) Агрохимия и агропочвоведение очного и заочного обучения Волгоград Волгоградский ГАУ 2021
УДК 631.4 ББК 40 П-27 Рецензенты: директор Волгоградского филиала ФГБНУ ВНИИГиМ им. Костякова, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАН, Заслуженный деятель науки РФ Бородычёв В.В.; заведующий кафедрой «Земледелие и агрохимия» ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ доктор сельскохозяйственных наук, профессор Чамурлиев О.Г. Перекрестов, Николай Викторович П-27 Курс лекций по изучению дисциплинам: «Сохранение и восстановление почв в агроландшафтах», «Сохранение и воспроизводство плодородия почв» для обучающихся по направлению подготовки 35.03.04. Агрономия направленность (профиль) Агрономия, 35.03.03. Агроэкология направленность (профиль) Агрохимия и агропочвоведение очного и заочного обучения / Н. В. Перекрестов. – Волгоград: ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ, 2021. – 136 с. Курс лекций освещает вопросы сохранения и восстановления плодородия почв. Курс лекций составлен в соответствии с ФГОС ВО. Для обучающихся по направлениям подготовки 35.03.04. Агрономия направленность (профиль) Агрономия, 35.03.03. Агроэкология направленность ( профиль) Агрохимия и агропочвоведение. УДК 631.4 ББК 40 © ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ, 2021 © Перекрестов Н. В., 2021
ЛЕКЦИЯ № 1 «ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ» 1.ЭВОЛЮЦИЯ ПОЧВЫ Средой и условием существования растений животных и человека на суше нашей планеты является биосфера, включающая в себя почвенную оболочку Земли и приземный слой атмосферы. Наиболее важная составная часть биосферы - почва представляет собой своеобразное естественно- историческое образование тесно взаимосвязанных многофазных динами- ческих минеральных и органических систем различного химического, фи- зического и биологического состава. Первоосновой образования почвы было зарождение жизни на плане- те, ее эволюция и выход на поверхность суши. Вначале это был тонкий слой наземной экосистемы, который со временем стал единым природным комплексом, образованным живыми организмами и средой обитания. Эво- люция жизни сообществ растений, животных и микроорганизмов, увели- чение обмена между минеральными соединениями и живыми организмами привела к формированию на поверхности горных пород плодородного слоя суши, который и стал первичной почвой. Дальнейшее, пусть и очень медленное, развитие почвы, а на ней зе- леных растений, главного пищевого биоэнергетического материала, стало и остается первоосновой развития жизни на земле, вершины человеческой цивилизации. В почве и во всей биосфере непрерывно развивается биогенный об- мен энергии и вещества между живой и неживой материей, называемый малым биологическим круговоротом веществ в природе. Почвенный слой покрывает значительную часть суши земной по- верхности. Толщина его в основном определяется глубиной проникнове- ния корневых систем растений. У разных почв его толщина (мощность) со-
ставляет от нескольких сантиметров до 2-3 и более метров. В сравнении с литосферой, это относительно тонкий поверхностный слой. В процессе выветривания и почвообразования первичные минералы превращаются во вторичные более подвижные и растворимые. Они стека- ют по склону или эллювиируют в нижележащие горизонты. Перемещение и закрепление разрушенного и измельченного материала происходит в со- стоянии истинного или коллоидного раствора. Накопление органического и минерального вещества в горизонте «А» и отложение илистого и коллоидного материала в горизонте «В» явля- ется самым распространенным свойством нормального развития почвы. Многообразие сочетаний условий и факторов почвообразования яв- ляется причиной того многообразия, которые имеются на нашей планете. Почва по месту, составу и значению исключительно сложный объект при- роды. Все ее определения, характеристики и оценки отображают только отдельные стороны свойств и процессов. Она находится в сложном круго- вороте веществ и энергии, поэтому неоднородна как в профиле, так и на площади. В результате на разных континентах выделяется много разных почв. В США числится тысячи почвенных серий. Они выделяются по раз- личиям в профиле и гранулометрическому составу. Вполне понятно, что при таким многообразии почв как в изучении, так и в практике ориентиро- ваться и разобраться в них довольно сложно и неудобно. В России принята эколого-генетическая классификация, в основе ко- торой лежит докучаевское учение о генетических типах почв, а так же го- ризонтальная и вертикальная зональность. Согласно современным представлениям, почвенные образования находятся в постоянном развитии, изменяясь во времени и пространстве под воздействием факторов почвообразования. В происхождении (генези- се) последовательно различают развитие и эволюцию. Под развитием по- нимают процесс формирования почвенного покрова и профиля из почво-
образующей породы при слабо меняющихся факторах почвообразования. Под эволюцией понимают изменения уже сформированных почв, вызванное существенными изменениями в факторах почвообразования. Это переход почв из одной стадии развития в другую. Скорости развития и эволюции почв в разных природных зонах и на разных стадиях почвообразования могут существенно различаться. Во всем многообразии почв, по В.В. Докучаеву, лежит генетическое единство - общность законов почвообразования. При этом, если в процессе почвообразования преобладает синтез органического материала над его распадом, происходит накопление, увеличение гумуса. И наоборот, если распад, разложение органического материала, его минерализация, ускоряется и преобладает, то содержание гумуса уменьшается. Эволюция почвы, в первую очередь, отражается на формировании почвенного профиля, происходят изменения в генетических горизонтах и структуре почвенного покрова. В почвенном профиле наибольшие изменения происходят в верхнем гумусовом горизонте. В структуре почвенного покрова нередко наблюдается создание более однородной поверхности в полях. Это положительно проявляется на комплексных почвах. Наибольшим изменениям подвержены легко разлагающиеся материалы. Продукты их разрушения, представленные более мелкими компонентами, используются как питательные вещества растений и микроорганизмов или перемещаются в глубь по профилю. Медленнее подвержены разрушению более твердые и устойчивые минералы. При оценке эволюции почвы многие зарубежные исследователи особое внимание уделяют изменениям в развитии почвенного профиля, то есть вертикальному разрезу с поверхности до материнской или подстилающей породы. По нему судят о степени зрелости почвы, соотношению процессов выветривания и почвообразования. Молодые почвы более однородны по глубине профиля. Они маломощны. Чаще всего это почвы суши
сравнительно недавно освобожденные от морей и океанов, ледников или обнаженные грунты после значительной срезки. Содержание доступных питательных веществ растений низкое, гумус почти отсутствует. Зрелые или более зрелые почвы, это почвы длительное время находящиеся в использовании, под посевами культур. В них обычно четко выделяется верхний гумусовый горизонт, структура почвенного покрова довольно однородна и выровнена. Современная эволюция почв во многом определяется степенью интенсивности использования пашни. Снижения в содержании гумуса отсутствует, структурность удовлетворительная. Старые или старопахотные почвы характеризуются постепенным затуханием процесса выветривания, связанного с накоплением более устойчивых материалов и усилением процесса почвообразования. Продолжительность развития и эволюции почвы может измеряться столетиями и тысячелетиями. Уровень плодородия старопахотных почв во многом определяется уровнем культуры земледелия, возделываемыми растениями, их чередованием и другими условиями. При низкой культуре земледелия возможно снижение уровня плодородия, уменьшение содержания гумуса, ухудшение физических свойств, распыление структуры, снижение ее во- допрочности. 2.ОКУЛЬТУРИВАНИЕ ПОЧВ Окультуривание почвообразовательного процесса связано с целенаправленным воздействием человека на почву в первую очередь через биологический фактор (растения, микроорганизмы). Природные факторы поч- вообразования дополняются антропогенными: внесением удобрений и ме- лиорантов, дифференцированной обработкой, орошением, рекультивацией и другими.
В регулировании почвенного плодородия наиболее четко различают его простое и расширенное воспроизводство. Простым считается повыше- ние плодородия от исходного состояния, расширенным - дальнейшее по- вышение плодородия выше исходного. В современном земледелии сравнительно новым теоретическим под- ходом стала, так называемая, ландшафтно-экологическая направленность. Необходимость учета в организации землепользования геоморфологии очень обоснованно и убедительно была дана В.Р. Вильямсом. Однако, в работах его последователей и оппонентов этому уделялось заметно меньше внимания. Интерес к роли агроландшафта существенно вырос при рассмотре- нии земледелия с агроэкологической, экономической, энерго- и ресурсо- сберегающих позиций. В развитии и повышении устойчивости земледелия стали учитывать и придавать значение не только формам макрорельефа (равнинам, плато, склонам), но и таким элементам агроландшафта, как экспозиция склона, его крутизна, длина, литология, гидрологический ре- жим, геохимические, биофизические и другие показатели. Научно-обоснованные региональные системы земледелия с агро- ландшафтной организацией территории, системами севооборотов, обра- ботки почвы, удобрений, мелиорации, защиты почвы от эрозии, предна- значены для бережного и рационального использования производительно- сти почв без снижения их плодородия. Наиболее благотворное влияние на почву и растения продолжают оказывать многолетние бобовые травы и злаково-бобовые травосмеси. Переход к рыночным отношениям в аграрном секторе ознаменовался глубокими социально-экономическими преобразованиями, изменением форм собственности и хозяйствования. Все это отражается в той или иной степени на устойчивости земледелия и культурном состоянии почв.
Значение почвы в сельскохозяйственном производстве определяется в первую очередь тем, что в ней в результате жизнедеятельности растений и микроорганизмов сконцентрировано накапливаются и. сохраняются в форме специфического органического материала - гумуса, питательные вещества и преобразованная лучистая энергия солнца, обеспечивающие поддержание, воспроизводство и дальнейшее совершенствование жизни на суше нашей планеты. Интенсивность гумификации (разложение и синтез нового органиче- ского вещества специфической природы) определяется биологической ак- тивностью почвы. Основная масса гумуса находится в коллоидном состоя- нии и тесно взаимосвязана с минеральной частью почвы, образуя органо- минеральные комплексы. Гумус важнейший показатель плодородия почвы. По его содержа- нию и качеству судят о направлении и интенсивности почвообразования конкретных почв. Он является источником питательных веществ растений и микроорганизмов, основой энергетики биохимических процессов, обо- гащает приземный слой атмосферы углекислотой, сохраняет и улучшает физическое состояние почвы, повышает ее поглотительную способность, улучшает кислородное питание, буферность, тепловой, окислительно- восстановительный режимы, содержит ростовые вещества, ускоряющие рост корней растений. Снижение содержания гумуса в почвах отрицательно отражается на плодородии и валовых сборах продукции сельскохозяйственных культур. Однако, попытки вывести коэффициенты, по которым можно было бы су- дить о возможном снижении урожайности или недоборах продукции из-за потерь гумуса мало что дают для практики. Даже ориентировочные при- кидки весьма далеки от истинного положения с продуктивностью полей. И это вполне объяснимо. Во-первых, нет строгой и четкой зависимости меж-
ду содержанием гумуса и величиной урожайности. Во-вторых, урожай- ность сильно зависит от погодной обстановки каждого года. В-третьих есть немало других факторов и условий, влияющих на формирование уро- жая в каждом поле. 3.ВИДЫ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ Наиболее характерными особенностями почвы, существенно выде- ляющими ее из других средств производства, являются не изнашиваемость в процессе правильного использования, способность к самовозобновлению в процессе почвообразования и территориальная ограниченность. Почва не только производит биомассу культурных и диких растений, создает и накапливает гумус, но и защищает природную среду, обладая фильтрующей, транспортирующей буферной способностью. В ней разла- гаются вредные ядохимикаты, преобразовываются загрязнители, рассредоточиваются трудноразрушаемые материалы. Почва принадлежит всему человечеству, так как является основным условием его существования. Наряду с растением почва используется в качестве основного средства производства и объекта труда в человеческой деятельности. Все многообразие современных почв сформировалось в процессе длительного выветривания и почвообразования. В исходной материнской породе постепенно накапливались необходимые элементы питания растений ( N, Р, S, К, Са и др.), возникали благоприятные физические свойства, развивалось важнейшее качественное свойство почвы - плодородие. Под плодородием понимают способность почвы обеспечивать растения через корневые системы достаточным количеством элементов питания и воды, поддерживая тем самым сложившиеся сообщества растений, животных и микроорганизмов на поверхности почвы и в более глубоких ее слоях.
Плодородие - сложное и наиболее существенное свойство почвы, обусловленное ее своеобразным составом, строением и протекающими в ней процессами, которые, в свою очередь, зависят от многих условий, фак- торов, элементов природы и производственной деятельности людей. Различают несколько видов (категорий) плодородия почвы. Прежде всего выделяют естественное или природное плодородие, возникающее и развивающееся под совокупным воздействием природных факторов, не за- тронутое влиянием человека. Наиболее важными показателями естествен- ного плодородия считают содержание в ней гумуса и всего органического вещества, являющихся основными материалами и источниками энергетики биохимических процессов в почве. Органическое вещество в почве позво- ляет наиболее целенаправленно регулировать ее физическое состояние, биологическую, химическую и физико-химическую активность, а также обеспечение растений питательными веществами. Роль гумуса определяет- ся не только его количеством, но и составом, связями с минеральной ча- стью почвы. Наиболее качественный гумус - со значительным преоблада- нием гуминовых кислот образуется при поступлении в почву органическо- го материала более разнообразного химического состава в виде корневых остатков. Об уровне естественного плодородия почв судят также по мощности гумусового горизонта, минералогическому, химическому, механическому, агрегатному составу, строению, емкости поглощения, составу поглощен- ных оснований, наличию закисных соединений, содержанию легкораство- римых солей, климатическим условиям и другим показателям. Естествен- ным плодородием в наиболее чистом виде обладают почвы, еще не вовле- ченные в обработку. В какой-то степени оно может быть отображено про- дуктивностью (урожайностью) в т/га зеленой массы или сена на естествен- ный сенокосах. Эта величина заметно различается по годам, отличающи- мися разными погодными условиями. На величине урожайности отражает-