Вальков В.Ф., Денисова Т.В. Плодородие почв и сельскохозяйственные растения: экологические аспекты

Подождите немного. Документ загружается.

261

сушливостью климата. Экологически просо – растение аридной

и субаридной зон. Это культура нейтральных и слабощелочных

почв с оптимумом pН от 7,0 до 8,5. Наилучшие условия для

проса наблюдаются на черноземах всех подтипов, каштано-

вых, коричневых и серо-коричневых почвах. Просо относится к

культуре, предпочитающей легкие суглинистые почвы, однако

оструктуренные тяжелые почвы также дают хорошие урожаи.

Просо можно возделывать на лесных почвах (серые, бурые, дер-

ново-подзолистые), если они имеют глубокий пахотный горизонт

и окультурены до нейтральной реакции среды. Поэтому просо

часто называют культурой нетребовательной к почвам в том

смысле, что оно может возделываться в разнообразных почвен-

ных условиях.

Просо – засухоустойчивое растение. Мочковатая корневая сис

тема уходит на глубину до 120–150 см и в нижнем ярусе образует

густое сплетение корней, отходящих в сторону на 100–120 см.

Это позволяет просу использовать влагу глубоких горизонтов. В

то же время корни обладают большой сосущей силой и извлека-

ют воду из почвы при влажности, близкой к полуторной макси-

мальной гигроскопичности.

Важна для проса высокая аэрация почвенного профиля.

Всякое уплотнение почвы, переувлажненность, даже временная,

глеевые явления, слитость – неблагоприятны и резко снижают

урожай. Просо относительно солеустойчиво и может переносить

слабую и среднюю солонцеватость. Малопригодны для проса ске-

летные каменистые почвы.

Просо очень плохо переносит бессменные посевы и весьма

требовательно к предшественникам. Обусловлено это очень мед-

ленным ростом растений в начале развития, от чего они сильно

угнетаются сорняками и поражаются болезнями (фузариоз, гель-

минтоспориоз и др.). Наивысшие урожаи этой культуры полу-

чают при посеве ее по целине и пласту многолетних трав при

достаточном увлажнении почвы. В. Р. Вильямс относил просо к

пластовым культурам. При высокой агротехнике, на полях, чис-

тых от сорняков, оно дает наивысшие урожаи после зерновых

бобовых и хорошо удобренного картофеля.

После кукурузы просо сеять не следует, так как обе культу-

ры сильно поражаются кукурузным мотыльком. Если его нет, то

кукуруза– хороший предшественник проса.

В Поволжье, в Украине и в других районах просо часто раз-

мещают после озимых, идущих по чистым парам.

262

Сорго. В XX в. в Европе и на американском континенте за-

интересовались злаковой культурой африканского происхожде-

ния – сорго, известным в Юго-Восточной Азии еще за 3 тыс. лет

до н. э. Оно привлекло к себе внимание своей засухоустойчи-

востью и жаростойкостью, возможностью возделывания в рез-

ко засушливых условиях, где культура кукурузы ненадежна.

Сельскохозяйственная практика южноевропейских стран и США

подтвердила, что сорго, по существу, не имеет себе равных по

устойчивости к засухе. Мировые площади сорго стали достаточ-

но быстро увеличиваться, достигли уже 45 млн га и продолжа-

ют расти. Кроме обыкновенного сорго широкое распространение

в мире получили еще три вида – джугара, гаолян и суданская

трава. По экологическим требованиям они близки к сорго обык-

новенному.

Центром происхождения сорго считаются африканские са-

ванны, с красно-бурыми и красно-коричневыми латеритизован-

ными почвами. Обычно указывается, что сорго неприхотливо к

почвам. Действительно, саванные почвы родины сорго малогу-

мусны и не отличаются высоким плодородием. Их большая оже-

лезненность из-за ферраллитизованности и латеритизованности

создает эффект псевдопеска, легкости гранулометрического со-

става. Поэтому сорго растет на супесчаных, легкосуглинистых

и суглинистых почвах. Для сорго нет необходимости в высоком

содержании органического вещества. Однако это не значит, что

структурные хорошо гумусированные почвы глинистые и тяже-

лосуглинистые, неблагоприятны для сорго. Замечательная осо-

бенность сорго – высокая засухоустойчивость, способность пере-

носить воздушную и почвенную засуху. Сорго может использо-

вать влагу в почве, близкую к максимальной гигроскопичности,

т. е. недоступную для большинства других растений.

Большую роль в экологическом приспособлении сорго к поч-

вам играет очень мощная мочковатая корневая система, про-

никающая вглубь до 180–250 см, сильно разветвленная. Масса

корней у сорго, как у большинства засухоустойчивых растений,

намного превышает надземную биомассу и больше, чем у других

однолетних растений. Это позволяет считать сорго культурой,

которая облагораживает почвы, повышает их гумусовое содер-

жание, а следовательно, и плодородие. На южных черноземах

Поволжья сорго образует многоярусную глубокоуходящую кор-

невую систему (Милюткин, Огурцов), распространяющуюся на

глубину более 2 м. Это дает сорго возможность активно проти-

263

востоять засухе. Однако, несмотря на засухоустойчивость, позво-

ляющую сорго давать хорошие урожаи при количестве выпадаю-

щих осадков 200–300 мм, эти растения активно реагируют на

орошение увеличением общей продуктивности. Но заболачива-

ние, близкий уровень грунтовых вод сорго переносит плохо.

Интересна особенность сорго приспосабливаться к широкому

диапазону реакции среды. При увеличении рН от 5,2 до 5,6 уро-

жаи сорго увеличиваются (Wolker), но дальнейшая нейтрализа-

ция среды не оказывает положительного воздействия. В интер-

вале 5,6–7,1 в листьях и стеблях устанавливается оптимальная

концентрация кальция и магния, до минимума снижается со-

держание алюминия и магния. Исследования поведения сорго в

щелочном диапазоне (Singh) при рН 8,2; 8,5; 9,0; 9,5 показали,

что угнетение сорго начинается в пределе 8,5 и 9,0. При рН 9,5

особенно сильное угнетение наблюдается при прорастании семян.

В почвах высококарбонатных, в почвах бедных сильноизвестко-

ванных могут наблюдаться явления хлороза из-за снижения спо-

собности поглощать фосфор, калий и железо.

Сорго устойчиво к засоленности и солонцеватости почв. Из зо-

нальных почв в суббореальном поясе для сорго благоприятны все

черноземы южно-европейской фации, южные черноземы, кашта-

новые, бурые полупустынные почвы. В субтропическом поясе для

сорго хороши коричневые, серо-коричневые почвы и сероземы.

Сорго хорошо выносит повторные посевы и может возделы-

ваться на постоянных участках, если оно не поражается бакте-

риозом. В севообороте сорго обычно размещают после зерновых

бобовых, озимых, кукурузы и других культур.

Рис. Для половины человечества рис служит основным источ-

ником питания. Этим обусловлено его широкое распространение

в мировом земледелии (около 145 млн га). Колыбель риса – тро-

пические и субтропические районы Юго-Восточной Азии.

У риса выделяют 28 видов, однако практическое значение име-

ют лишь два вида – посевной и голый. Рис посевной преобладает

в культуре, а в нашей стране возделывается только этот вид.

С экологических позиций рис является типичным представи-

телем муссонного климата и по природе своей относится к группе

растений-гидрофитов. Он произрастает при длительном затопле-

нии. Наиболее оптимальны для риса полуаэробные условия, ко-

торые создаются затоплением небольшим слоем воды. Корневая

система получает достаточное количество кислорода за счет его

растворения из воздуха. В вегетационных опытах установлено

264

(Naphade), что в хорошо аэрируемой почве, увлажненной до по-

левой влагоемкости, урожаи риса снижаются. Не выдерживает

рис и анаэробное состояние почвы. Это было установлено путем

добавления к почвенному субстрату 0,3 % крахмала, при микро

биологическом разложении которого поглощался весь почвенный

кислород.

Корневая система риса мочковатая, пронизанная воздушны-

ми ходами, которые помогают снабжать растения кислородом.

Основная масса корней располагается в поверхностных горизон-

тах, и поэтому рис хорошо использует почвы с неблагоприятны-

ми свойствами в нижней части профиля, глубже 40 см. К таким

неблагоприятным свойствам можно отнести слитость, солон цева-

тость, латеритность. Всасывающая поверхность корней невелика,

так как мало корневых волосков. Это предопределяет необходи-

мость повышенного уровня эффективного плодородия пахотного

горизонта, высокое содержание в нем органического вещества и

включение в севооборот полей с многолетними травами, которые

интенсифицируют процессы гумификации. Большое содержание

гумуса в пахотном слое – одно из условий высокого плодородия

почв для риса.

Рис удивительно индифферентен к реакции среды. Он одина-

ково хорошо растет как в кислых (рН 3,5–6,5), так и в щелочных

условиях (рН 7,0–9,0). В условиях тропиков его возделывают на

кислых красно-бурых, желтых и красных ферраллитных почвах.

Однако установлено, что высокая кислотность тормозит рост про-

ростков, а с возрастом чувствительность к кислотности быстро

снижается. При рассадной культуре риса рекомендуется даже

выращивать рассаду на грядках с нейтральной реакцией, а затем

пересаживать в кислую почву (Thawornwong). Не чувствителен

рис и к щелочным условиям. На Северном Кавказе рис осваивает

сильно щелочные содовые солонцы.

По результатам лабораторных исследований В. П. Бобкова,

проращивание семян риса в растворах соды различной концен-

трации позволило выявить их высокую содоустойчивость при

прорастании. Опыты показали также, что при выращивании риса

с затоплением в почвах с рН 3,4–3,5 отмечается интенсивное-под-

щелачивание почвенного раствора. в прикорневой зоне до слабо-

кислого (рН 6,6), а в щелочных почвах (рН 9,6)– подкисление до

рН 7,4. Оказывается, растение риса способно само создавать для

себя более благоприятные условия. Они нейтрализуют избыточ-

ную кислотность и щелочность в прикорневой зоне. Автор делает

265

вывод о возможности выращивания риса на почвах с рН от 4,0

до 10,0.

Рис хорошо выносит среднезасоленные почвы с концентраци-

ей солей не более 0,5 % и при содержании хлора менее 0,3 %.

Продуктивность риса зависит от способности почвы удер-

живать воду. Поэтому для риса лучше всего тяжелые плохово-

донероницаемые почвы. Оптимальные условия рис находит на

почвах, которые сформировались при участии гидрофитной рас-

тительности и богаты органическим веществом. Это различные

гидроморфные почвы – луговые, лугово-болотные, перегнойно-

глеевые, разные варианты слитых почв. Такие прекрасные ус-

ловия рис находит, например, в дельте реки Кубани. Хорошими

почвами для риса являются слитые черноземы суббореального

пояса, смолыницы и тырсы субтропиков, регуры и черные сли-

тые почвы тропиков. Непригодны для риса легкие почвы, так

как они обладают провальной водопроницаемостью. Однако, если

легкие почвы подстилаются малопроницаемыми глинами, то они

могут использоваться под рис при условии оптимизации режима

питания. В таких условиях культивируют рис на Кубе, на при-

морских террасах с супесчаными латеритными псевдооподзолен-

ными почвами на аллювиально-делювиальных тяжелых глинах

с 50–80 см.

Следует считать недопустимым использование под рис черно-

земов и лугово-черноземных почв, не осложненных явлениями

слитости. Эти почвы имеют высокую водопроницаемость и при

затоплении быстро деградируют с развитием явлений слитости.

Проблематично длительное использование под рис каштановых

и других почв с сульфатным засолением глубоких горизонтов.

Затопление создает анаэробные условия в нижних слоях почвы,

вызывает восстановление сульфатов с образованием ядовитого

для растений сероводорода.

При культуре риса на зональных почвах сухостепных террито-

рий высокие урожаи в первые годы освоения оросительных систем

не становятся стабильными. Со временем урожайность риса рез-

ко падает. Как показал опыт культуры риса в долине Западного

Маныча, это связано с деградацией почв: подъем грунтовых вод,

повышение их минерализации, вторичное засоление части уча-

стков чеков, осолонцевание и ощелачивание почв, интенсивное

оглинивание, развитие слитизации и др. Для предотвращения

этих явлений необходимы глубокий дренаж, укрупнение мелких

чеков, химическая мелиорация, глубокое рыхление, щелевание,

266

посевы люцерны, внесение навоза, калийсодержащих и физиоло-

гически кислых удобрений и другие мероприятия (Попов).

Рисовые почвы по инициативе кубанских почвоведов

(Черниченко, 2002) в классификационных построениях выделя-

ются как самостоятельные таксономические единицы, что на-

шло отражение в классификации и диагностике почв Юга России

(Вальков, Казеев, Колесников, 2002):

– рисовые лугово-каштановые;

– рисовые лугово-черноземные;

– рисовые луговые;

– рисовые аллювиальные луговые;

– рисовые аллювиальные лугово-болотные.

Рис выносит бессменную культуру, и она часто применяется в

старых районах рисосеяния. Но при этом вскоре наступает забо-

лачивание или засоление почвы, понижается жизнедеятельность

аэробных микробов, накапливаются сероводород и закисные со-

единения железа. Все это приводит к сильному засорению почвы,

снижению в ней содержания органического вещества и резкому

падению урожая.

Рис периодически, через 2–3 г., необходимо чередовать с

другими культурами, способными обогащать почву органиче-

ским веществом и подавлять сорняки. Лучшие предшественники

риса – люцерна, клевер, зерновые бобовые в занятом пару (соя,

горох, маш, вика и др.).

Типичны для рисовых районов следующие севообороты:

–

3) рис; 4) зерновые бобовые (занятый пар); 5–6) рис; 7) озимые

с подсевом многолетних трав (клевер или люцерна); 8) многолет-

ние травы на силос и зеленое удобрение. В этом севообороте 75 %

площади занимают зерновые культуры, в том числе рис 62,5 %.

Севооборот короткой ротации: 1–3) рис; 4) занятый пар (рис за-

нимает 75 %).

Гречиха. Среди культурных растений гречиха широко из-

вестна как ценная крупяная культура. Ареал ее возделывания

очень большой и включает практически все континенты. Однако

мировая площадь гречихи сравнительно невелика – всего около

4 млн га. Низка и урожайность. Все это свидетельствует о скром-

ных размерах ее производства. Именно по этой причине спрос на

гречневую крупу значительно превышает предложение.

Гречиха – растение азиатского происхождения, однако боль-

шая часть мировых посевов (2,4 млн га), сосредоточена в Европе.

Наша страна издавна была главным производителем гречихи.

267

Гречиха относится к семейству гречишных и по комплексу при-

знаков существенно отличается от злаковых растений.

Родина гречихи – высокогорные влажные районы восточной

части Азиатского материка (Индия, Гималаи) с промытыми и

небогатыми почвами.

Гречиха – влаголюбивое растение. Оптимум увлажнения на-

ходится в пределах 70–80, % от полевой влагоемкости. При не

достатке влаги начинает превалировать рост корней над надзем-

ной массой (Веремейчик, Николаев, Николаева).

В табл. 7.2 даны показатели оптимума и минимума.

Таблица 7.2

показателиоптимума,экономическидопустимогоминимума

имаксимумапочвенныххарактеристикдляпросовидныхкультур

Почвенные характеристики Минимум Оптимум Максимум

Кукуруза

Содержание гумуса, %

1–3 3–8 –

pH водной суспензии 6,0–6,5 6,5–8,2 8,2–8,7

Плотность, г/см

1,10–1,35 1,35–1,50 1,50–1,70

Содержание физической глины (<0,01 мм), % 30–45 45–70 70–80

Обменный Na, % от ЕКО – 2–3

Плотный остаток при хлоридно-сульфатном засолении, % – 0,1–0,2 0,2–0,4

Содержание CaCO

, % – 0–5 5–10

Просо

Содержание гумуса, % 1–2 2–8 –

pH водной суспензии 6,5–7,0 7–8 8,0–8,7

Плотность, г/см

1,10–1,30 1,30–1,45 1,45–1,55

Содержание физической глины (<0,01 мм), % 10–30 30–45 45–70

Обменный Na, % от ЕКО – 3–5 5–10

Плотный остаток при хлоридно-сульфатном засолении, % – 0,1–0,2 0,2–0,6

Содержание CaCO

, % – 0–5 5–10

Сорго

Содержание гумуса, % 1–3 3–6 –

pH водной суспензии 5,5–6,5 6,5–8,5 8,5–8,8

Плотность, г/см

1,10–1,35 1,35–1,45 1,45–1,50

Содержание физической глины (<0,01 мм), % 10–30 30–45 45–70

Обменный Na, % от ЕКО

– 3–5 5–10

Плотный остаток при хлоридно-сульфатном засолении, % – 0,1–0,2 0,2–0,4

268

Почвенные характеристики Минимум Оптимум Максимум

Содержание CaCO

, % – 0–5 5–10

Рис

Содержание гумуса, %

0,5–1,5 1,5–4,0 4,0–8,0

pH водной суспензии 3,5–6,5 6,5–8,7 8,7–9,0

Плотность, г/см

1,30–1,40 1,40–1,50 1,50–1,65

Содержание физической глины (<0,01 мм), %

45–55 55–65 65–75

Обменный Na, % от ЕКО

– 3–8 8–15

Плотный остаток при хлоридно-сульфатном засолении, %

– 0,1–0,9 0,9–1,5

Содержание CaCO

, % – 0–5 5–15

Гречиха

Содержание гумуса, %

0,5–1,5 1–3 3–8

pH водной суспензии 5,5–6,5 6,5–8,5 2,5

Плотность, г/см

1,10–1,35 1,35–1,45 1,45–1,60

Содержание физической глины (<0,01 мм), %

20–35 30–45 45–70

Обменный Na, % от ЕКО

– 3–5 5–7

Плотный остаток при хлоридно-сульфатном засолении, %

– 0,1–0,2 0,2–04

Содержание CaCO

, % – 0–6 6–10

Корневая система стержневая, развита слабо. Может проникать

на глубину 70–100 см, однако основная масса расположена в пахот-

ном слое до 25–30 см. Необходима хорошая увлажненность этого

слоя в период всей вегетации и, особенно, во время цветения и

плодоношения.

В целом гречиху относят к растениям, не предъявляющим вы-

соких требований к потенциальному плодородию, что связано со

способностью ее корневой системы выделять муравьиную, щавеле-

вую, лимонную кислоты и благодаря этому усваивать труднорас-

творимые фосфаты.

С. А. Захаров отмечал, что гречиха дает высокие урожаи как

на высокогумусном пахотном горизонте, так и на малогумус-

ных нижних горизонтах черноземного профиля. Это доказыва-

ет ее нетребовательность к гумусовому содержащие почвы. В

сравнении с гречихой твердая пшеница и люцерна не способны

к нормальному развитию на свежесрезанных планировкой гори-

зонтах.

Окончание табл. 7.2

26 9

Гречиха лучше растет на легких почвах. Ее оптимум – сугли-

нистый и легкосуглинистый гранулометрический состав. Тяжелые

почвы с плохими физическим свойствами крайне неблагоприят-

ны. Хорошо удается эта культура на дерново-подзолистых, серых

и бурых лесных почвах различных подтипов. Среди черноземов

лучшими являются малогумусные выщелоченные и оподзоленные

подтипы. На почвах, богатых органикой и азотом, гречиха дает

обилие зеленой массы в ущерб зерну. Она поглощает много калия,

который в почвах всегда менее дефицитен, чем другие элементы,

и которым всегда богаты маловыветрелые почвы. Не выдержива-

ет гречиха засоление, солонцеватость, слитость, заболачивание.

Оптимальная реакция среды слабокислая и нейтральная. В ве-

гетационных опытах О. К. Кедрова-Зихмана урожайность расте-

ний составляла при рН 4,7 – 32,5 г, при рН 5,3 – 53,5 г, при рН

7,1 – 55,7 г на сосуд. Урожайность гречихи после пропашных,

озимых и зерновых бобовых культур повышается на 15–40 % по

сравнению с посевом после яровых зерновых культур. В юго-за-

падных районах гречиха сама неплохой предшественник для ози-

мых культур.

В районах с длительной теплой осенью и при выпадении осад-

ков гречиху можно широко использовать для пожнивных посевов.

Размещают ее после культур, рано освобождающих поле (озимый

рапс, ячмень, рожь, ранние сорта картофеля и др.). В случае гибе-

ли озимых или ранних яровых культур гречиху можно использо-

вать для их пересева.

Посевы гречихи очень выгодно размещать на участках, распо-

ложенных близко к лесным полосам и лесам. Они хорошо защи-

щены от ветра, имеют повышенную влажность почвы и воздуха,

кроме того, здесь больше насекомых-опылителей.

7.3.зерно-бобовыекультуры:горох,соя,фасоль,нут

Обширная группа культурных растений, семена и вегетативные

органы которых в 2–5 раз богаче белком в сравнении со злаковы-

ми, уже давно привлекает внимание человека. Некоторые бобовые

растения (соя, арахис) занимают важное место в мировом произ-

водстве растительных масел.

Бобовые культуры обладают мощной стержневой, глубоко про-

никающей в почву корневой системой. В отличие от всех других

растений им присущ симбиоз с клубеньковыми бактериями. Все

270

это дает бобовым культурам неоспоримые преимущества в плане

повышения эффективности плодородия почвы. Например, важней-

шая особенность гороха, как и всех других бобовидных культур, –

его способность усваивать азот воздуха с помощью клубеньковых

бактерий, поселяющихся на корнях. На площади 1 га в течение

вегетационного периода при благоприятных условиях растения

могут накопить в почве 100–120 кг азота (Керефов, 1975). Такое

количество азота может заменить 20–25 т навоза. Кроме этого,

бобовые культуры хорошо используют труднодоступные элементы

минерального происхождения, особенно фосфор. Немало важен и

тот факт, что не только семена, но и вся биомасса, остающаяся

после уборке, особенно корневые системы растений, содержат по-

вышенное количество белковых веществ, что оптимизирует амино-

кислотный потенциал почв. Все это создает благоприятную среду

для последующих культур.

Решение весьма острой и сложной белковой проблемы мира в

значительной мере определяется уровнем производства зерно-бобо-

вых культур.

Горох. Важнейшая бобовая культура нашей страны происхо-

дит из районов Переднеазиатского генетического центра. Это очень

древнее культурное растение с широким современным ареалом воз-

делывания.

Горох посевной – основной возделываемый вид, отличается хо-

лодостойкостью, высокими требованиями к влаге, скороспелостью.

По природе своей горох – культура богатых высокоплодородных

почв. Он предъявляет высокие требования к хорошей аэрации и

рыхлости почвы на большую глубину. Лучшие для него земли, как

и для пшеницы, – черноземы различных подтипов, и уровень их

плодородия пропорционален гумусовому содержанию. Горох плохо

растет на плотных и бесструктурных почвах тяжелого грануломет-

рического состава, не выносит заболачивания, даже временного.

Отрицательно реагирует на почвенную засуху. Угнетается на кис-

лых почвах и нечувствителен к карбонатности. Хорошо растет в

пределах рН от 6,0 до 8,5. Для гороха неблагоприятны песчаные

и супесчаные почвы. Горох очень чувствителен к солонцеватости и

засолению.

Необходимо отметить, что в процессе длительного возделыва-

ния, селекции и целенаправленного отбора сформировались экоти-

пы гороха, отвечающие зональным природным особенностям. Это

позволяет возделывать горох в нашей стране почти повсеместно, за

исключением резко засушливых территорий.