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

Подождите немного. Документ загружается.

Культура

Центры

происхождения

растений

Биохимический потенциал, практическая ценность Лучшие почвенные условия

Фундук, лещина

(Corubus avellana)

Обладает высокими диетическими и лечебными свойствами.

Ядро богато белками (18–22 мг %), углеводами (3–10 мг %)

и минеральными солями. Используется для получения

высококачественного масла, обладающего хорошими пищевыми

свойствами, близкого по вкусу и запаху к миндальному и широко

применяемого в кондитерском производстве. Ядра употребляют в

сыром и поджаренном виде как лакомство; в целом и дробленом

виде – в домашней кулинарии и кондитерском производстве.

Используются в лакокрасочной промышленности. Кроме плодов

целебными свойствами обладают листья и кора лещины

Лесные почвы суббореального и

бореального пояса: дерново-подзолистые,

серые и бурые лесные, дерново-

карбонатные. К мощности почв неприхотлив;

осваивает неполноразвитые, смытые и

деградированные почвы склонов

Виноград, чай, субтропические плодовые

Виноград: Vitis Vinifera – европейско-

азиатский; Vitis Amurensis- восточно-

азиатский; Vitis Piparia, Vitis Lobrusea –

американский и др.

В ягодах винограда содержится 0,5–1,4 % органических кислот,

0,3–1,5 % минеральных веществ, 0,1–0,9 % белковых веществ,

0,3–1, % пектинов. В значительном количестве содержится

витамины В

и В

, а также фолиевая кислота, сахара. Ягоды

винограда обладают приятным вкусом и специфическим

ароматом, оказывают антимикробное действие, что особенно

характерно для мускатных сортов. Употребляется в свежем,

вяленом (изюм, кишмиш), так и переработанном виде (компоты,

варенье). Целеьными свойствами обладает и виноградный сок.

Особая роль винограда – приготовление виноградного вина

Широкая экологическая приспособленность

к разным типам почвообразования при

общем тяготении к теплым сухим почвам

субтропиков. Нейтральная реакция среды,

средний гранулометрический состав,

некоторая секретность, малая гумусность

почв – наиболее общие оптимальные

условия. Отличительная черта виноградного

растения – высокая экологическая

чувствительность к изменениям

почвенных условий произрастания, четко

отражающаяся на качестве конечной

продукции и особенно на виноматериалах

Продолжение табл. 2.1

Культура

Центры

происхождения

растений

Биохимический потенциал, практическая ценность Лучшие почвенные условия

Чай

(Thea

sinensis)

Юго-Восточная Азия, Индия

Специально ферментированные листья чайного куста под

общепринятым названием «чай» обладают исключительно

высокими диетическими и целебными свойствами. В чае

большое количество кофеина, дубильных и других полезных

веществ. 90 % витамина С извлекается из сухого чая и хорошо

сохраняется при правильной заварке. Особые целебные

свойства у зеленого чая, он менее ароматен, чем обычный чай,

но физиологически более активен, витамина С в нем в 2 раза

больше, чем в черном чае

Кислые субтропические почвы (желтоземы,

красноземы). В тропиках – обязательно

горные районы с относительно прохладным

климатом. Незаменимы: сильно кислая

реакция среды, малая гумусность, высокое

увлажнение. Непригодны: нейтральная и

щелочная реакция среды, карбонатность

Апельсин

(Citrus

sinensis)

Средиземноморский генетический центр

Содержит до 12 % сахаров, 0,6–2 % лимонной кислоты, до 65

мг % витамина С. Обладает многими целебными свойствами.

Апельсиновый сок – эффективное средство при атеросклерозе,

гипертонической болезни. В кожуре апельсина обнаружено

несколько видов эфирных масел, которые используются

при изготовлении фруктовых напитков, в ликероводочном

производстве, а также в парфюмерии

К почвенным условиям пластичны, однако

яркая товарная выраженность наблюдается

только на коричневых субтропических

почвах. При достаточной увлажненности не

требователен к гумусовому содержанию,

реакции среды, мощности корнеобитаемой

толщи, гранулометрическому составу

Продолжение табл. 2.1

Культура

Центры

происхождения

растений

Биохимический потенциал, практическая ценность Лучшие почвенные условия

Мандарин

(Citrus

reticulata)

В мякоти плодов и соке содержатся Р-активные вещества,

каротин, сахара, органические кислоты. Плоды мандарина имеют

не только приятный сладкий или кисло-сладкий вкус, но и широко

используются в лечебных целях. Плоды мандарина – ценный

диетический продукт. Их употребление, особенно зимой,

способствует повышению стойкости организма к различным

заболеваниям

По требованиям к почвам близок к

апельсину

Лимон

(Citrus linon)

Юго-Восточная Азия

Лимон – универсальное лечебное и косметическое средство,

укрепляющее здоровье и улучшающее внешность человека.

Около 86–89 % плода составляет вода, до 3,6 % сахара,

органические кислоты, высоко содержание витаминов С, А, В

и В

Р-активных веществ. Витамина С в кожуре в 3 раза больше, чем

в мякоти. Лимон широко используется в кулинарии, кондитерском

деле, в народной и «официальной» медицине. Применяется

при весеннем недомогании, начавшейся ангине, а также при

заболеваниях желудочно-кишечного тракта

Желтоземы, красноземы, коричневые почвы.

Влаголюбив

Продолжение табл. 2.1

Культура

Центры

происхождения

растений

Биохимический потенциал, практическая ценность Лучшие почвенные условия

Инжир, фиговое дерево,

смоковница обыкновенная

(Ficus carica)

Средиземноморье, Малая

Азия, Иран

Созревшие соплодия инжира обладают высокими пищевыми

достоинствами и ценными лечебными свойствами. Это

высококалорийный пищевой продукт, содержащий до 40 %

сахаров, белки, много микроэлементов, органических кислот,

ферменты. Наиболее ценным продуктом является сушеный

инжир. Плоды инжира полезны при сердечно-сосудистых

заболеваниях, а также для улучшения пищеварения

Наиболее успешно произрастает на тяжелых

коричневых почвах, в том числе содержащих

известь, однако распространен на всех

типах субтропических почв от кислых до

слабощелочных

Гранат

(Punica granatum)

Средняя и Малая

Азия, Закавказье

Плоды граната содержат большое количество щелочных

металлов, калий, фосфор, витамины В

и С. Плоды граната

едят в свежем виде или готовят из них сок, экстракт, сироп

и освежающие напитки. Гранатовый сок обладает сильным

общеукрепляющим действием, является биогенным

стимулятором, употребляется при малокровии

Очень нетребователен ко всем

субтропическим почвам: от кислых до

щелочных и от песчаных до глинистых

Хурма

(Diospyros lotus)

Юго-Западная Азия

В плодах хурмы кавказской содержится до 61 % витамина С и

каротин. Плоды хурмы восточной содержат гликозиды (68 %),

флавоноиды (0,53 %), йод (49,7 %), витамин С, органические

кислоты, марганец, магний, свинец, медь, железо. Плоды

содержат также глюкозу и фруктозу, дубильные вещества

галловой группы и др. Консервированный сок из плодов хурмы

восточной применяется при тиреотоксикозе. Сок готовится из

свежих плодов с добавлением 20 % спирта. Из плодов хурмы

готовят сгущенный сок (хурма-дошаб), который получают путем

выжимания плодов. Применяют при гипертонии, малокровии,

как отхаркивающее средство при катарах дыхательных путей.

Тропические виды хурмы дают черную древесину – эбеновое

дерево, которое идет на мебель, музыкальные инструменты

Тяжелые почвы субтропического ряда

хорошо увлажненные. Очень благоприятны

аллювиальные почвы

Окончание табл. 2.1

На протяжении тысячелетий происходила миграция культур-

ных и дикорастущих растений. Часто культурные растения пересе-

ляются из стран их вторичного освоения. Иногда их дикорастущие

формы встречаются на значительных площадях в странах, дале-

ких от аборигенного происхождения, если экологические условия

климата и почв почти идентичны первоначальным. Такое явление,

в частности, наблюдается в отношении абрикоса, грецкого ореха и

других растений в лесах Кавказа и Средней Азии, а также цитру-

совых культур в Южной Америке.

Экологически оценивать отдельные характеристики почв и поч-

венный покров в целом в отношении плодородия для растений сле-

дует весьма осмотрительно. Почва – целостная система, где все взаи-

мосвязано и взаимообусловлено. Одно качество, положительное для

тех или иных растений, может быть отрицательным для других.

С позиций эколога, все растения можно объединить в три группы:

• растения широкого экологического оптимума;

• растения ограниченного экологического оптимума;

• растения узкого экологического оптимума.

Оптимум имеет очень конкретное содержание и разделяется,

прежде всего на биоклиматический и почвенный.

Биоклиматические условия произрастания растений предусмат-

ривают отношение их к следующим показателям: температуре,

теплу, хладостойкости, морозоустойчивости, жароустойчивости,

продолжительности вегетационного периода, необходимости перио-

да покоя, водоустойчивости, засухоустойчивости, влаголюбивости,

продолжительности светового дня, интенсивности инсоляции и др.

Почвенный оптимум для растений широк и разнообразен и яв-

ляется основным содержанием учения о плодородии почв. Основные

составляющие почвенных условий, которые для разных растений

имеют широкий, ограниченный или узкий оптимум, таковы: орга-

ническое вещество, мощность корнеобитаемого слоя, рН, грануло-

метрический состав, физическое состояние почвы, почвенная вла-

га, элементы минерального питания растений и т. д. Это отдельные

частные характеристики почв, которыми обладает любая почва

в разном количественном проявлении. Практик и исследователь

имеет дело с конкретными почвами, разнообразие которых велико

и зависит от притока на поверхность Земли тепла и влаги. Центры

происхождения растений в преобладающем большинстве насыще-

ны конкретным биоклиматическим и почвенным содержанием.

Как бы далеко ни ушли культурные растения в своем внешнем

соматическом проявлении, созданном творчеством человека, они

сохранили практически неизменным свой генетический фонд. Этот

фонд закрепил в себе экологическую приспособленность к усло-

виям внешней биоклиматической и почвенной среды, к условиям

обитания далеких предков. Однако обширность биоклиматическо-

го ареала отдельных растений не гарантирует им всеобщий почвен-

ный экологический оптимум.

Таким образом, возделываемые человеком растения имеют сво-

их родоначальников в разнообразных условиях природной среды.

Они сохранили в своем генетическом фонде, пусть даже неузна-

ваемо измененном многовековым воздействием человека, адаптив-

ную реакцию к первоначальной природной обстановке, включая и

почвы, с которыми когда-то эти растения составляли оптималь-

ное почвенно-экологическое единство. Поэтому для эффективного

использования почвенного плодородия, получения максимальных

урожаев необходимо достичь такого же единства между сельско-

хозяйственными растениями и культурными почвами.

3.плоДоРоДИеКаКопТИМУМоБеСпеченноСТИ

РаСТенИйгУМУСоМИэлеМенТаМИпИТанИя

3.1.гумусиплодородиепочв

Гумификация – глобальный процесс, встречающийся во всех

без исключения почвах. Это главная и всеобщая черта почвообразо-

вания, отражение биологического круговорота веществ в свойствах

почв. Если интенсивность разложения растительных остатков сла-

бее, чем их поступление, то в верхней части почвы образуются ор-

ганогенные горизонты: лесная подстилка (А

), степной (А

) и тор-

фяной (А

) войлок. При оптимальном сочетании процессов минера-

лизации и гумификации в результате гумусообразования в почвах

формируются гумусово-аккумулятивные горизонты различного

типа и мощности. Разнообразие определяется разнокачественным

характером гумификации и сочетанием аккумуляции гумуса с дру-

гими процессами. В черноземах и каштановых почвах гумусовый

профиль определен горизонтами А, АВ. В лесостепных почвах гу-

мусовые горизонты отличаются большой сложностью – А

, А

G. Серые лесные почвы характеризуются следующим выбором

почвенных гумусовых горизонтов: А

, А

. Подтипы бурых

лесных почв неодинаковы по характеру горизонтов: кислые и на-

сыщенные почвы – А

, А

; лессивированные почвы – А

, А

. Все эти генетические гумусово-аккумулятивные горизонты

служат основой плодородия почв, кладовой их богатства.

Гумус – понятие не только химическое и биологическое, но и

экологическое в очень широком понимании, от требования отдель-

ного растения до формирования гумосферы Земли.

В процессе эволюции жизни при почвообразовании возникло

сложное и целесообразное единство растений и почвенных усло-

вий, а в более узком смысле – растений и гумуса, с которыми не-

разрывно связаны многие свойства и явления в почвах.

При оценке экологической роли гумуса всегда подчеркивается его

положительное значение в связи с образованием агрономически цен-

ной структуры, которая в конечном итоге создает для растений бла-

гоприятные водно-воздушные свойства. Главную структурообразую-

щую роль выполняют гуматы кальция и железа. Это очень водоус-

тойчивые структурообразователи с высокими клеящими свойствами.

Возможное количественно-качественное гумусовое состояние

почв показано в табл. 3.1.

Таблица 3.1

показателигумусовогосостоянияпочв(гришина,орлов)

Признак Уровень Пределы величин

Содержание гумуса, %

Очень высокое

Высокое

Среднее

Низкое

Очень низкое

Более 10

6–10

4–6

2–4

Менее двух

Запасы гумуса в слое

0–100 см, т/га

Очень высокое

Высокое

Среднее

Низкое

Очень низкое

Более 600

400–600

200–400

100–200

Менее 100

Обогащенность азотом,

С : N

Очень высокое

Высокое

Среднее

Низкое

Очень низкое

Более 5

5–8

8–11

11–14

Менее 14

Тип гумуса С

гк

: С

фк

Фульватный

Гуматно-фульватный

Фульватно-гуматный

Гуматный

Менее 0,5

0,5–1

1–2

Более 2

Гумусовые вещества оптимизируют для растений многие физи-

ческие характеристики почвы. Чем выше содержание в почвах ор-

ганических веществ, тем шире диапазон физической спелости, т. е.

почвы могут обрабатываться в более широком интервале влажно-

сти. Многогумусные почвы легко обрабатываются, менее податли-

вы к уплотнению. Высокая плотность почв (слитость) и высокая

гумусность – понятия несовместимые.

Почвенный гумус отличается типичными характеристиками

гидрофильных коллоидов. Он увеличивает водоудерживающую

способность почв, так как способен поглощать значительное ко-

личество воды. Гумусовые вещества обладают высокой обменной

поглотительной способностью. Это уникальное экологическое свой-

ство почвы. Биофильные элементы одновременно и удерживаются

коллоидами от вымывания за пределы почвы, и в то же время

легко доступны корневым системам растений.

Высокая поглотительная способность гумусовых веществ обес-

печивает почвам еще одно замечательное экологическое качество.

Вместе с другими коллоидами почвы они обеспечивают почве ее

буферность, т. е. способность противостоять вредному воздействию

кислотных и щелочных растворов (в том числе дождей) и поддер-

живать плодородие почвы на определенном уровне рН.

Известна физиологически активная и ферментативная роль гу-

муса. Стимулирующий эффект на растения описан многими авто-

рами. О. С. Безуглова (2001) провела опыт по выяснению влияния

гумусовых веществ на рост пшеницы Харьковская-46. Растения

выращивались на дистиллированной воде с раствором гумата

натрия и фульвокислот из черноземов предкавказского и южно-

го и темно-каштановой почвы. Использовалась концентрация в

0,0006 %. Результаты опыта показали, что фульвокислоты и гу-

мат натрия, выделенные из разных почв, действуют неодинаково.

Фульвокислоты из черноземов оказывают больший стимулирую-

щий эффект на рост корневой системы, чем гумат натрия из этих

почв. Гумат натрия из каштановой почвы, наоборот, действует с

большим эффектом, нежели фульвокислоты. Отмечено также хо-

рошее развитие всасывающей зоны корней – гумусовые вещества

стимулируют появление и рост корневых волосков. В. А. Ковда

(1973) указывает, что стимулирующий эффект физиологически

активных веществ особенно заметен в неблагоприятных экологи-

ческих условиях (высокая температура или избыточное увлажне-

ние). Исследования О. С. Безугловой подтвердили это положение.

Наибольший физиологический эффект оказали гумусовые вещест-

ва из каштановой почвы, меньший – из чернозема.

Стимулирующее действие гумусовые вещества оказывают толь-

ко в определенных концентрациях. А. И. Карпухин и Л. Г. Еремина

(1979) в течение вегетационного периода изучали влияние на рост

и развитие кукурузы различных концентраций фульвокислот при

опрыскивании и внесении в питательный раствор (от 10 до 200 мг

на сосуд). Установлено их возрастающее положительное действие.

Однако при опрыскивании возрастающими концентрациями (от

0,006 до 0,120 %) вначале наблюдается стимулирующее действие, а

затем резкое угнетение растений.

В. А. Ковда (1973), ссылаясь на исследования Эрнандо

Фернандеса, отмечает, что гумусовые кислоты влияют на рост и

развитие растений в двух направлениях: хиноновые и фенольные

группы образуют восстановительную систему и влияют на дыхание,

аминокислотная и белковая части молекул гуминовой кислоты воз-

действуют на процессы синтеза.

Стимулирующая роль гуматов широко используется в прак-

тике выращивания черенков-саженцев кустарниковых культур.

В присутствии гуматов они намного быстрее дают рост корней. В

Ботаническом саду РГУ (ЮФУ) уже давно используется этот прием.

Гумусовые удобрения имеют спрос у огородников и садоводов, обес-

печивая коммерческий успех фирмам, их производящим. Однако

характерна неодинаковая требовательность различных растений к

гуматам (табл. 3.2).

Таблица 3.2

группысельскохозяйственныхрастенийнареакции

нагуминовыекислоты(похристевой)

Уровень реакции Растения

Очень сильно реагирующие Томаты, картофель, свекла

Хорошо реагирующие Пшеница, ячмень, овес, просо, кукуруза, рис, житняк, люцерна

Слабо реагирующие Горох, фасоль, чечевица, арахис, хлопчатник, маш, кунжут

Почти не реагирующие Подсолнечник, клещевина, кенаф, тыква

У растений, в том числе культурных, нет единообразия требова-

ний к содержанию гумуса в почвах. Экологический оптимум содер-

жания гумуса в почвах для разных растений варьирует (табл. 3.3).

Таблица 3.3

группировкасельскохозяйственныхрастений

поотношениюксодержаниюорганическоговеществавпочвах

Очень требо-

вательные

Требовате-

льные

Умеренно

требователь-

ные

Малотребова-

тельные

Безразличные

Богатство гумусом

снижает качество

продукции

Зерновые культуры

–

Пшеница,

ячмень,

кукуруза

Овес,

просо,

рис

Рожь,

сорго

Гречиха Гречиха

Зерновые бобовые культуры

–

Горох, под-

солнечник,

клещевина,

арахис

Фасоль,

арахис

Соя,

нут

– –

Сахароносные и крахмалоносные культуры

–

Сахарная

свекла,

картофель

Картофель

Сахарный

тростник,

батат, ямс

– –

Прядильные культуры

Конопля

–

Лен

Хлопчатник,

лен

Хлопчатник

–

Бахчевые культуры

– –

Дыня,

тыква

Дыня,

тыква

Арбуз

–

Табак, махорка

–

Махорка Махорка

– –

Табак