Вальков В.Ф., Денисова Т.В. Плодородие почв и сельскохозяйственные растения: экологические аспекты
Подождите немного. Документ загружается.
111
Песчаные почвы. Почвообразование на породах этого грану-
лометрического состава имеет свои оригинальные особенности.
На песках не образуются зональные типы почв, нет типичных
подзолистых почв, черноземов, каштановых почв, красноземов
песчаного и супесчаного состава. Всегда и всюду на песках фор-
мируются оригинальные почвы, занимающие в классификаци-
онных построениях особое место. В тайге – это гумусово-желе-
зистые подзолы, в черноземной зоне – серопески, в пустынях и
полупустынях – бугристые пески. Все песчаные почвы в каждой
зоне имеют свои, только им присущие черты.
Пески имеют разнообразный вещественный состав: от моно-
минерального, почти чисто кварцевого, до полиминерального,
полево-шпатового. Это определяет их экологическую востребо-
ванность растениями. Более благоприятные условия создаются
на многоминеральных песках.
Пески имеют низкую поглотительную способность. Полно-
стью отсутствует связанность, пластичность, набухаемость.
Образующиеся агрегаты в супесчаных почвах разрушаются при
малейшем сжатии. Типична низкая влагоемкость песчаной мас-
сы. Однако почти вся влага, удерживаемая почвой, доступна
растениям. Водопроницаемость очень высокая при крайне ни-
чтожной водоподъемной способности из-за незначительной ка-
пиллярной влагоемкости. Поэтому песчаным почвам присущ
промывной водный режим, как бы не были сухи климатические
условия. Соленакопления в песках не происходит. В водном ре-
жиме песков значительно участие парообразной влаги в ее ми-
грациях из-за температурных перепадов и переходов от парооб-
разной до капельно-жидкой. Это обуславливает экологический
оптимум песков в сухих районах.
Способность к накоплению элементов питания в песках край-
не низкая. Всегда специфичны культурные растения песчаных
почв как по видовому составу, так и по качеству и количеству
урожая.
Суглинистые почвы. На суглинистых почвах проявляются
все черты зонального почвообразования и тем в большой сте-
пени, чем тяжелее гранулометрический состав, чем больше в
составе механических элементов физической глины. Природа
почв определяется широким спектром разнообразных минера-
лов. Поэтому поглотительная способность имеет средние вели-
чины. Средние величины в пределах возможных почвенных ли-
митов характерны и для плотности, набухаемости, фильтраци-
112
онной способности, влагоемкости, наличия продуктивной влаги
и др. Суглинистые почвы не обладают способностью образовывать
хорошо оструктуренную среду, состоящую из зернистых и ком-
коватых фракций. Агрегаты легко разрушаются при механиче-
ском воздействии. Структурное состояние пахотных горизонтов
склонно к быстрому разрушению и переходу в пылеватое состоя-
ние. Однако, что положительно, глыбистость – явление редкое
и нестабильное.
Почвы легко обрабатываются при широком диапазоне влаж-
ности, создающей физическую спелость. Физическая оптималь-
ность до известной степени определяется присутствием песчаных
фракций. Суглинистый состав почв благоприятен для многих
растений. Экологическую оптимальность на этих почвах нахо-
дят как растения супесчаного ряда, так и глинистого. Однако
для большинства зерновых культур, сахарной свеклы, подсол-
нечника уровень потенциального плодородия определяется как
средний и агрохимическое окультуривание – обязательный при-
ем в земледелии.
Глинистые почвы. Вещественный состав в значительно боль-
шей степени тяготеет к тонкодисперсным особым вторичным
глинистым минералам. Первичные минералы – обломки поле-
вых шпатов, кварца и др. – находятся в минимуме. Для тя-
желых почв важнейшим фактором экологического оптимума
становится структурность. Структурность определяет уровень
физического и водно-физического состояния среды. Только зер-
нисто-комковатые почвы обладают экологическим оптимумом
для растений и почвенных животных.
Глинистая масса обладает способностью агрегировать-
ся в водопрочную структуру при экологически оптимальных
биологических факторах, способствующих развитию дерново-
го процесса под травами и культурами с мочковатой корне-
вой системой. Сами агрегаты требуют для их разрушения в
сухом состоянии больших усилий. Бесструктурность приводит
к сплошности, слитости, уплотнению почв, резко сокращает-
ся объем воздушной фазы, возрастает доля воды, недоступной
для растений, т. е. прочно связанной с илистой частью твердой
фазы. Почвы теряют фильтрационную способность, водопрони-
цаемость сводится на нет. При избытке влаги происходит ее
застой на поверхности и в самой почве, развивается заболачи-
вание. Дренажные системы, будь-то канавы или вертикальные
113
дрены, малоэффективны. Дальность их действия ограничивает-
ся лишь немногими метрами.
В тяжелых почвах влажность физической спелости, когда
можно вести обработку, весьма ограничена: или обнаруживается
высокая липкость на орудия обработки, или слишком повышен-
ная твердость. И в этом и в другом случаях структура распыля-
ется.
Типична высокая пластичность и вязкость во влажном со-
стоянии и механическая твердость в сухом. Высокая набухае-
мость и усадка приводит к сплошности влажной почвенной бес-
структурной массы, к ее глыбистости, глубокой трещиноватости
при высыхании.
Значительны величины поглотительной способности глини-
стых почв, особенно обогащенных гумусом. Поэтому эти почвы
являются природными барьерами, связывающими тяжелые ме-
таллы, радиоактивные элементы и изотопы. Это имеет двоякий
эффект. С одной стороны, ограничивается миграция загрязните-
лей в ландшафтных составляющих окружающей среды, с дру-
гой – загрязнители надолго стабилизируется на одной террито-
рии, но распространяются по биологическим цепям питания в
трофических системах.
Глинистые верхние горизонты почв обычно обладают способ-
ностью к максимальному гумусонакоплению в сравнении с бо-
лее легкими по гранулометрическому составу разновидностями.
Типична высокая естественная обеспеченность питательными
веществами. Обычно с уменьшением размера гранулометриче-
ских фракций происходит возрастание подвижных соединений
фосфора, калия, кремнекислоты и других элементов.
Диапазон использования тяжелых почв растениями обши-
рен. Однако главным фактором экологической неблагоприятно-
сти становятся физические свойства корнеобитаемой толщи, ее
рыхлость, связанная со степенью структурности. Много в почвах
воды, недоступной растениям. Соотношение воды и воздуха в
тяжелых почвах – важнейший экологический критерий.
Противоречивы по плодородию глинистые почвы, хотя они все
считаются от природы богатыми минеральной пищей и способ-
ными к высокому накоплению органического вещества. Главным
в реализации эффективного плодородия является физическое
структурное состояние. Наши глинистые черноземы обладают
прекрасными физическими свойствами всей корнеобитаемой
114
толщи на большую глубину. А вот глинистые почвы лесных зон
по физическим характеристикам далеки от оптимальных эколо-
гических условий. По этому гранулометрический состав струк-
турных и бесструктурных почв в отношении их использования
оценивается по-разному.
Не все растения одинаково реагируют на гранулометриче-
ский состав почв. Несмотря на большую экологическую приспо-
собленность к почвам различного гранулометрического состава,
есть определенный оптимум для каждой группы культур, и это
необходимо учитывать при разработке мероприятий по рацио-
нальному использованию земель. Например, черешня и карто-
фель неплохо плодоносят на тяжелосуглинистых черноземах.
Однако наибольшая урожайность, лучшее развитие наблюдается
на супесчаных и легко суглинистых почвах. Есть целая группа
растений-псаммофитов, предпочитающих песчаные местообита-
ния: житняк сибирский, кумарчик песчаный, саксаул, овес пес-
чаный, сосна и др. Многие растения, такие как кукуруза, слива,
вишня, ель, дуб и другие, не выносят песчаных почв.
Неодинаковое плодородие почв различного гранулометриче-
ского состава иллюстрируют табл. 4.1–4.5.
Таблица 4.1
Степеньвлияниягранулометрическогосоставанаэффективноеплодородие
почвдлязерновыхкультур
(гаврилюк,Вальков,Клименко)
Гранулометрический
состав
Черноземы
Темно-каштановые
почвы
Каштановые
и Светло-каштановые почвы
Глинистый 0,9 0,8 0,7
Тяжелосуглинистый 1,0 1,0 0,9
Среднесуглинистый 0,8 0,9 1,0
Легкосуглинистый 0,7 0,7 0,8
Супесчаный 0,5 0,6 0,6
Песчаный 0,3 0,3 0,3
115
Таблица 4.2
Уровеньплодородиявиноградныхпочввзависимостиотсодержания
физическойглины(Вальков,Фиськов)
Гранулометрический состав Физическая глина, %
Уровень плодородия группы винограда
красные белые технические столовые
Песок рыхлый
Песок связный
Супесь
Суглинок легкий
Суглинок средний
Суглинок тяжелый
Глина легкая
Глина средняя
Глина тяжелая
0–5
5–10
10–15
15–20
20–25
20–30
30–35
35–40
40–45
45–50
50–55
55–60
60–65
65–70
70–75
75–80
80–85
Более 85
0,50
0,68
0,82
0,93
0,98
1,00
0,98
0,95
0,92
0,88
0,84
0,79
0,75
0,70
0,66
0,60
0,55
0,50
0,50
0,70
0,84
0,93
0,98
1,00
0,98
0,93
0,98
0,84
0,78
0,73
0,67
0,62
0,56
0,51
0,47
0,40
0,50
0,71
0,85
0,94
0,98
1,00
0,99
0,95
0,90
0,85
0,80
0,74
0,69
0,64
0,58
0,53
0,48
0,43
Таблица 4.3
гранулометрическийсоставиуровеньплодородияплодовыхпочв
спромывнымводнымрежимом
(коэффициентувлажненияболее1,00)
Физическая
глина, %
Гранулометрический
состав
Северный
Кавказ
Молдова Рациональное использование
0–5
5–10
Песчаный
0,20
0,47
–
–
Недостаточно плодородные бедные
почвы
10–15
15–20
Супесчаный
0,70
0,90
–
–
Удовлетворительные для всех пло-
довых, хорошие для черешни, нужда-
ются в окультуривании
20–25 Легкосуглинистый 0,97 0,66 Хороши для всех плодовых
25–30 Среднесуглинистый 1,00 0,66 Хороши для всех плодовых
30–35
35–40
40–45
Тяжелосуглинистый
1,00
0,96
0,93
0,80
0,80
1,00
Удовлетворительные почвы
45–50 Легкоглинистый 0,88 1,00 На склонах хорошие
50–55
55–60
60–65
65–70
70–75
75–80
Глинистый
0,82
0,76
0,70
0,65
0,60
0,57
0,81
0,81
0,81
0,81
–
–
Часто неудовлетворительные из–за
плохих физических свойств
116
Таблица 4.4
гранулометрическийсоставиуровеньплодородияплодовыхпочв
спериодическимпромывнымводнымрежимом
(коэффициентувлажненияменее1,00)
Физическая
глина, %
Гранулометрический
состав
Северный
Кавказ
Молдова Рациональное использование
0–5
5–10
Песчаный
0,40
0,52
–
–
Недостаточно плодородные почвы
10–15
15–20
Супесчаный
0,80
0,93
–
–
Все плодовые, кроме сливы,
предпочтительно – черешня.
20–25 Легкосуглинистый 0,98 0,77 Необходимо окультуривание
25–30 Среднесуглинистый 1,00 0,77 Необходимо окультуривание
30–35 Тяжелосуглинистый 1,00 0,81 Все плодовые породы
35–40 Легкоглинистый 1,00 0,81 Лучшие почвы для семечковых
40–45
45–50
50–55
55–60
60–65
65–70
70–75
75–80
Глинистый
1,00
0,99
0,95
0,90
0,86
0,80
0,78
0,75
0,81
1,00
1,00
1,00
0,85
0,85
–
–
Удовлетворительные. Все
плодовые, но лучше слива. Почвы
могут осложняться негативными
показателями, связанными с
засолением и солонцеватостью
Таблица 4.5
оптимальныеусловиягранулометрическогосоставапочв
дляразличныхрастений(Ковда)
Почвы
песчаные и
супесчаные
средне-
и легкосуглинистые
структурные
тяжелосуглинистые
и глинистые
малооструктуренные
и слитые тяжелосуглинистые
и глинистые
Озимая рожь Сорго Пшеница Рис
Рожь Овес Ячмень Кукуруза
Картофель Просо Кукуруза Сахарный тростник
Маниок Рожь Рожь Люцерна
Арахис Гречиха Соя Фундук
Арбуз Ячмень Подсолнечник Слива
Дыня Соя Кориандр Вишня
Тыква Подсолнечник Клещевина Гранат
Эспарцет Кунжут Пут Хурма
Черешня Клещевина Фасоль Фейхоа
Оливки Фасоль Лен Пырей
Люцерна желтая Горох Сахарная свекла Люцерна
Житняк сибирский Томат Сахарный тростник Донник
117
Почвы
песчаные и
супесчаные
средне-
и легкосуглинистые
структурные
тяжелосуглинистые
и глинистые
малооструктуренные
и слитые тяжелосуглинистые
и глинистые
Полынь песчаная Картофель Конопля Ель
Овес песчаный Ямс Хлопчатник Дуб
Кумарчик песчаный Маниок Вика Дикая яблоня
Полынь красная Батат Клевер Дикая груша
Прутняк Черешня Слива –
Солодка Яблоня Абрикос –
Саксаул белый Груша Вишня –
Саксаул черный Чай Грецкий орех –
Тамарикс Оливки Гранат –
Песчаная акация Виноград Хурма –
Сосна Грецкий орех Фейхоа –
– Лавр Лиственница –
– Мандарин Дуб –
– Лимон Клен –
– Айва Ясень –
– Инжир – –
– Табак – –
– Кедр – –
– Дуб – –
– Клен – –
Особенно важно учитывать гранулометрический состав почв
при выборе участков под многолетние насаждения, так как ошиб-
ки, допущенные при за кладке садов и виноградников, обнару-
живаются слишком поздно и чреваты значительными затратами
труда и средств (табл. 4.6).
Окончание табл. 4.5
118
Таблица 4.6
гранулометрическийсоставпочвиихпригодностьдляплодовыхнасаждений
Грануло-
метри-
ческий
состав
Зоны избыточного
увлажнения –
подзолистые
почвы, желтоземы
Зоны достаточного
увлажнения –
лесостепные и бурые
лесные почвы
Зона недостаточно-
го увлажнения –
черноземы
Зона засушливая –
южные черно земы,
каштановые почвы
Песчаный
и супесча-
ный
Могут быть ис-
пользованы под
сады. На юге хоро-
ши для черешни
На юге с успехом
используются под
черешню, для других
плодовых почвы
удовлетворительные
Почвы удовлетвори-
тельные и хорошие
Удовлетворительные,
а иногда и лучшие для
плодовых насаждений
Суглини-
стый
Вполне удовлетво-
рительные как в
северных, так и в
южных районах
Хорошие Хорошие
Удовлетвори тельные
и иногда неудовлетво-
рительные из-за глу-
бинного засоления
Глинистый
Не вполне удов-
летворительные
из-за застоя воды
и неблагоприятных
физических свойств
Удовлетворительные
и хорошие иногда не
удовлетворительные
из-за уплотнения
почв
Удовлетворите-льные
и хорошие, иногда не
удовлетворительные
из-за глубинного
за соления
Не вполне удовлетво-
ри тельные из-за глу-
бинного за соления
Уровень плодородия почв различного гранулометрического со-
става, установленный на основе анализа урожайности плодовых
насаждений, зависит от увлажненности почв (табл. 4.7).
Таблица 4.7
гранулометрическийсоставиуровеньплодородияпочвподсадами
Гранулометрический
состав
Уровень плодородия Рациональное использование
Влажные условия: серые и бурые лесные почвы, дерново-подзолистые и рендзины
Песчаный 20–90
Удовлетворительные для всех плодовых, хорошие
для черешни, нуждаются в окультуривании
Суглинистый 90–100 Хорошие для всех плодовых
Глинистый 50–90
Часто неудовлетворительные из-за плохих физиче-
ских свойств. На склонах могут использоваться под
все культуры, кроме черешни
Недостаточно влажные и засушливые условия: черноземы и каштановые почвы
Песчаный 40–90
Все плодовые, кроме сливы, предпочтительно – че
-
решня. Необходимо окультуривание
Суглинистый 90–100
Все плодовые породы. Лучшие почвы для
семечковых
Глинистый 75–90
Все плодовые, но лучше слива и вишня. Почвы
могут осложняться негативными показателями,
связанными с засолением и солонцеватостью
Скелетность почв или содержание в почвах каменистых и
щебнистых включений полностью наследуется от материнской по-
роды. Эти механические элементы имеют размер более 1 мм (гра-
вий – 1–3 мм и камни – более 3 мм).
119
В небольшом количестве скелетные включения или индиффе-
рентны, или оказывают положительное влияние, улучшая водно-
физические характеристики почвы. Увеличение количества скеле-
та в почве приводит к уменьшению содержания в корнеобитаемой
толще мелкозема, что снижает запас питательных веществ и, что
очень важно, – продуктивной влаги. Возрастание скелета равно-
сильно снижению мощности корнеобитаемого слоя и, соответствен-
но, снижению плодородия почвы.
Скелет почвы может иметь различное происхождение: известня-
ковый, мергалистый, гранитный, сланцевый, кварцитовый, галечни-
ковый и т. д. Это придает почвам особую экологическую специфику.
Например, кварцитовый, гранитный и галечниковый скелеты мож-
но четко определять как балластные наполнения почвенной массы,
а обломки мергеля и глинистых сланцев участвуют в формировании
круговорота химических элементов в биологических циклах.
Характерна высокая зависимость между урожайностью зерно-
вых культур и каменистостью почв. Уровень плодородия изменя-
ется: на каменистых почвах – 1,0, слабокаменистых – 0,8, сред-
некаменистых – 0,6, сильнокаменистых – 0,5. М. А. Кочкин для
степной зоны дает комплексную оценку для зерновых культур и
многолетних насаждений (табл. 4.8).
Таблица 4.8
плодородиескелетныхпочвКрыма,%
Группа почв
по скелетности
Количество
скелета
Плодородие
Зерновые Сады Виноград
Мелкоземистые
Слабохрящеватые
Среднехрящеватые
Сильнохрящеватые
Хрящевато-щебенчатые
Щебнистые
Щебнисто-каменистые
Каменистые
Скелетные
<10
10–30
30–50
>50
10–30
30–50
50–70
70–90
>90
100
100–90
90–70
70–50
90–70
70–50
50–30
0–30
0
100
100
100–70
70–50
100
70–50
50–30
0–30
0
100
100
100
100–70
100
100–70
70–50
20–50
20
Скелетность почв не всегда оценивается как неблагоприятный
фактор. Особо следует отметить виноградную лозу. Виноград, благо-
даря способности корней использовать трещиноватость и полости в
твердых породах, глубоко проникает в их массу. Поэтому виноград
как культурное растение обладает уникальной способностью давать
удовлетворительный урожай на маломощных сильнокаменистых
почвах, которые для других культур считаются бросовыми, слиш-
ком сухими. При этом получается продукция исключительно высо-
120
кого качества. Такие плантации винограда наблюдаются в районе
Новороссийска и Геленджика. Здесь камни, уменьшая количество
мелкозема в почве, снижают в некоторой степени ее плодородие (про-
дуктивность виноградников снижается лишь при содержании мелко-
зема в корнеобитаемой толще менее 40 % от веса), но обломки горных
пород представляют собой постоянный запас питательных веществ.
Корневая система виноградной лозы в каменистых щебенчатых поч-
вах развивается свободно, почва постоянно обогащается питатель-
ными веществами в результате выветривания скелета, что делает
виноградную лозу на них долговечной, устойчивой и продуктивной.
Лучшие по качеству продукции виноградники расположены на каме-
нистых почвах. Имеет значение и размер каменистых включений. В
одних и тех же климатических условиях урожайность виноградной
лозы на почвах мелкоскелетных (хрящеватых) больше, чем на круп-
носкелетных (камни, гравий) при одинаковом объеме скелета.
4.2.обменнаяпоглотительнаяспособностьпочв
При анализе поглотительной способности почв, ее отдельных ге-
нетических горизонтов, компонентов почвы, материнских пород и
других исследователь и практик сталкивается с широким разнообра-
зием величины емкости катионного обмена. Это разнообразие можно
сгруппировать следующим образом, как представлено в табл. 4.9.
Таблица 4.9
Уровеньпоглотительнойспособности
ЕКО, м.-экв на 100 г Объекты наблюдения
3–5
Крайне низкая поглотительная способность, наблюдаемая в сильно элювииро-
ванных горизонтах подзолов, почти целиком состоящих из кремнезема и кварца
5–10
Очень низкие величины. Это пески полевошпатовые, песчаные и супесчаные
почвы, карбонатные лессы с преобладанием в гранулометрическом составе
пылеватых фракций, малогумусные сероземы
10–15
Низкая поглотительная способность, типичная для почв легкого суглинистого
состава и также для почв и кор выветривания с обилием свободных окислов
железа и алюминия, характерных для влажных тропиков и субтропиков, глины
и суглинки без смектитовых минералов
15–25
Средняя величина ЕКО. Наблюдается, как правило, в почвах с промывным
водным режимом и не высоким содержанием гумуса (серые и бурые лесные
почвы)
25–35
Поглотительная способность выше средней. Это характерно для гумусовых го-
ризонтов сухостепных и полупустынных почв, лессовидных, покровных и дру-
гих глин и суглинков с относительно равномерным сочетанием смектитовых
минералов, гидрослюд, каолинита