Роль органических веществ в почвообразовании, плодородии почв и питании растений

Роль органических веществ в почвообразовании очень многосторонняя. Значительная часть элементарных почвенных процессов (ЭПП) происходит с участием гумусовых веществ. К ним относятся биогенно-аккумулятивные, элювиальные, иллювиально-аккумулятивные, метаморфические и др. Процессы взаимодействия органических веществ с минеральной частью почв лежат в основе почвообразования. Состав и свойства почв, в том числе агрономические, являются результатом этих процессов.

Режим органических веществ, их содержание, запасы и состав входят в число главных показателей почвенного плодородия. В то же время они оказывают влияние практически на все агрономические свойства и режимы почв.

Органическое вещество является источником азота и зольных элементов питания для растений. В нем содержится 98% валового азота, с ним связано 40-60% фосфора, 80—90% серы, значительные количества кальция, магния, калия и других макро- и микроэлементов. Часть этих элементов находится в поглощенном состоянии и усваивается растениями в результате ионно-обменных реакций. Другая часть высвобождается и становится доступной для растений после минерализации органических веществ. Количественные соотношения между этими источниками элементов питания требуют дальнейших исследований. Установлено, что около 50% потребности в азоте культурные растения получают за счет почвенного органического вещества, прежде всего легкоразлагаемого, остальные 50% — за счет минеральных удобрений. Роль отдельных фракций органических веществ в питании растений не одинакова и определяется их способностью к минерализации. Так, для собственно гумусовых веществ она составляет сотые и даже тысячные доли процента в год от общих запасов; для свежих органических веществ — десятки процентов от ежегодно поступающего количества; для промежуточных продуктов разложения — единицы и десятки процентов от их запасов. Органические вещества обеспечивают сбалансированное питание растений; элементы питания поступают в растения в соотношениях, необходимых для их нормального роста и развития.

Органическое вещество оптимизирует физико-химические свойства почв.

Поглотительная способность органических коллоидов значительно выше, чем минеральных, и достигает 1000 мг-экв и более на 100 г препарата гумусовых веществ. Более гумусированные почвы обладают более высокой буферностью по отношению к кислотно-основным воздействиям, окислению-восстановлению и действию токсикантов. Поглощенные органическими и органо-минеральными коллоидами катионы являются доступными для растений и активно участвуют в их питании.

Органическое вещество оказывает существенное влияние на структурное состояние, физические, водно-физические и физикомеханические свойства почв. С увеличением гумусированности снижается плотность, увеличивается общая пористость, улучшается структура почвы, повышается водопрочность структурных агрегатов; увеличивается влагоемкость и водоудерживающая способность, водопроницаемость, диапазон активной влаги, гигроскопическая влажность; становятся более оптимальными физико-механические свойства почв: липкость, пластичность, твердость, удельное сопротивление.

Гумус придает почве более темную окраску, что способствует поглощению тепла.

Органическое вещество играет ведущую роль в биологическом режиме почв. Источники гумуса и детрит поддерживают в почвах определенный уровень биологической активности; собственно гумусовые вещества способствуют сохранению микроорганизмов в почвах и создают комфортные условия для их функционирования. Повышенная биологическая активность почв способствует снижению численности патогенных микроорганизмов, ускоряет микробиологическую деградацию пестицидов.

Наиболее резкие изменения свойств почв происходят при повышении содержания гумуса до такого уровня, при котором качественно различаются минеральные горизонты и гумусовые, что составляет примерно 1—2% массы почвы. При дальнейшем его увеличении это влияние становится слабее и проявляется в виде тенденции (табл. 13.2 и 13.3).

Т аблица 13.2

Содержание гумуса, физико-химические и агрохимические свойства почв (Н.Ф. Ганжара, Б.А. Борисов, 1997)

Вариант по содержанию гумуса, %

Емкость

поглощения

катионов

Сумма

обменных

оснований

Гидролити- ческая кислотность

pH

водной

суспен-

ЗИП

Обменный калий, по Масловой

Подвижные фосфаты, по Чирикову

Азот

нитратов

мг-экв на 100 г почвы

мг-экв на 100 г почвы

Дерново-подзолистая

1,6

18,3

15,9

2,4

5,2

6,8

12

0,7

1,9

20,3

16,4

3,9

5,2

10,9

24

0,7

2,5

20,7

17,5

3,2

5,4

18,6

36

0,9

3,1

21,0

18,4

2,6

5,4

17,9

35

1,1

нср05

1,0

2,4

Недост.

Недост.

1,9

6,0

-

L

ернозем выщелоченный

3,5

37,3

31,5

5,8

6,1

14

12

0,6

4,5

38,9

32,6

6,3

5,9

13

13

0,9

5,5

43,3

35,7

7,6

6,0

16

17

1,0

нср05

3,3

1,3

Недост.

1,6

11,6

Недост.

-

Т аблица 13.3

Содержание гумуса, физические и водно-физические свойства почв (Н.Ф. Ганжара, Б.А. Борисов, 1997)

Вариант по содержанию гумуса, %

Общая

удельная

поверх

ность,

ы?/г

Плотность

твердой

фазы,

г/см3

Плот

ность,

г/см3

Общая пористость, %

Полевая влажность, %

Капиллярная влаго- емко сть, %

Максимальная гигроскопическая влажность, %

Дерново-подзолистая

1,6

94,9

2,81

1,29

54,9

14,5

23,1

5,0

1,9

101,4

2,74

1,23

55,1

14,5

22,9

5,1

2,5

104,5

2,75

1,22

55,6

14,9

23,8

4,8

3,1

112,5

2,71

1,17

56,8

14,4

22,3

4,7

нср05

5,2

Недост.

0,04

Недост.

Недост.

Недост.

Недост.

Чернозем выщелоченный

3,5

212,5

2,60

0,96

63,1

18,0

32,7

9,2

4,5

220,6

2,60

1,02

60,8

18,8

32,1

9,0

5,5

226,6

2,55

0,98

61,6

19,6

33,4

8,8

нср05

7,9

Недост.

Недост.

Недост.

Недост.

Недост.

Недост.

Связь гумуса с урожаем сельскохозяйственных культур в литературе освещается неоднозначно. Приводится много данных о тесной корреляционной связи содержания гумуса с урожаем, однако это не позволяет раскрыть причинно-следственные связи. Дело в том, что содержание гумуса и урожай могут находиться в тесной корреляционной связи, они зависят от одних и тех же факторов и имеют одинаковую направленность изменений. Такими факторами могут быть физико-химические свойства почв, химизм грунтовых вод и степень увлажнения, механический состав почв, дозы органических удобрений и др. Например, с повышением доз органических удобрений повышается содержание гумуса и урожай. Но за счет чего растет урожай — за счет увеличения содержания гумуса или внесения навоза? На этот вопрос корреляционный анализ ответа не дает. Отождествление корреляционных связей с причинно-следственными привело к известной абсолютизации в нашей стране роли гумуса в формировании урожая. Очень часто в литературе приводились данные о том, что повышение содержания гумуса на 1 % вызывает увеличение урожая зерновых на 10 ц/га. Такое действие гумуса сопоставимо с эффективностью органических удобрений, хотя свойства их различаются очень существенно. Более информативными для выявления связи между содержанием гумуса и урожайностью являются длительные опыты с органическими удобрениями. Они позволяют вычленить и оценить раздельное влияние гумуса и органических удобрений на урожай. Анализ таких опытов (см. рис 13.3) показывает, что содержание гумуса при внесении навоза существенно увеличилось во всех опытах на 1% и более, а урожай при этом не увеличился, остался таким, как и в начале опытов, при исходном содержании гумуса. В то же время существенные различия в урожае на контрольных и унавоживаемых делянках в течение всего времени проведения опытов говорят о высокой эффективности органических удобрений.

В специальных опытах (Н.Ф. Ганжара, Б.А. Борисов, 1990) влияние содержания гумуса на урожай проявлялось только в вариантах без минеральных удобрений.

При внесении минерального удобрения достоверных различий урожая на дерново-подзолистых и черноземных почвах с разным содержанием гумуса не установлено. Абсолютизация роли гумуса в формировании урожая привела к появлению в литературе выводов о существенном росте эффективности средних доз минеральных удобрений при увеличении уровня гумусированности. Такие выводы противоречат теории лимитирующих факторов. В почвах с низким содержанием гумуса содержится меньше азота и других элементов питания, и они являются лимитирующим фактором. Вполне логична более высокая эффективность минеральных удобрений на менее гумусированных почвах, которая подтверждена экспериментально на эродированных почвах и в упоминавшихся выше специальных опытах.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >