Файл: Учебное пособие по дисциплине Методы и механизмы воспроизводства плодородия почв для направлений подготовки 35. 04. 03 Агрохимия и агропочвоведение.pdf

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное Государственное образовательное учреждение высшего образования
«Белгородский государственный аграрный университет имени В.Я. Горина»
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
СТУПАКОВ А.Г., ТИТОВСКАЯ А.И., ШИРЯЕВ А.В., КУЗНЕЦОВА Л.Н.
«МЕТОДЫ И МЕХАНИЗМЫ ВОСПРОИЗВОДСТВА
ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ» для направления подготовки
35.04.03 «Агрохимия и агропочвоведение» и
35.04.04 «Агрономия»
Белгород 2016

2 2
УДК 631.452:631.5:631.8
ББК 41.4
М 54
Методы и механизмы воспроизводства плодородия почв. Учебное пособие по дисциплине «Методы и механизмы воспроизводства плодородия почв» для направлений подготовки 35.04.03 «Агрохимия и агропочвоведение» и 35.04.04
«Агрономия» / Составители А.Г. Ступаков, А.И. Титовская, А.В. Ширяев, Л.Н.
Кузнецова. – Белгород: Изд-во БелГАУ, 2016. – 80 с.
Одобрено и рекомендовано к изданию методической комиссией агроно- мического факультета.
Рецензенты:
Н.И. Клостер, кандидат с.-х. наук, доцент кафедры растениеводства, се- лекции и овощеводства Белгородского ГАУ имени В.Я. Горина.
А.М. Пятых, доцент, кандидат с.-х. наук, заведующий кафедрой земле- устройства и ландшафтного строительства Белгородского ГАУ имени В.Я. Го- рина имени В.Я. Горина.
© Белгородский государственный аграрный университет имени В.Я. Горина,
2017

3 3
ОГЛАВЛЕНИЕ стр.
Введение
4
Глава 1. Плодородие почв
5 1.1. Представления о почвенном плодородии
5 1.2. Виды плодородия
7 1.3. Уровни и модели почвенного плодородия
8 1.4. Принципы регулирования плодородия почв
12 1.5. Охрана почв и пути ее реализации
14
Глава 2. Воспроизводство плодородия почвы
15 2.1. Представление о воспроизводстве плодородия почв
15 2.2. Этапы воспроизводства почв
16 2.3. Плодородие почвы, его виды и воспроизводство
18
Глава 3. Значение гумуса в почвообразовании и плодородии почв
20 3.1. Мероприятия, необходимые для накопления гумуса в почве
20
Глава 4. Сорные растения и их вредоносность
22 4.1. Система мероприятий по охране окружающей среды при использовании гербицидов
25 4.2. Меры борьбы с сорняками
26
Глава 5. Научные основы севооборотов
31 5.1. Классификация севооборотов
36 5.2. Принципы построения севооборотов
38
Глава 6. Научные основы, задачи и приемы обработки почвы
39
Глава 7. Эрозия почвы и её предотвращение
42 7.1. Мероприятия по борьбе с эрозией почвы
45
Глава 8. Типы и виды систем земледелия
51 8.1. Научные основы систем земледелия
52 8.2. Система земледелия лесостепной и степной зон
52 8.3. Система земледелия Белгородской области
54
Глава 9. Питание растений и пути его регулирования
63 9.1. Химический состав растений и качество урожая
63 9.2. Реакция среды
69 9.3. Система удобрений и баланс питательных веществ
70 9.4. Баланс питательных элементов и гумуса
74 9.5. Расчёт экономической эффективности применения удобрений
76
Литература

4 4
ВВЕДЕНИЕ
Целью предлагаемого пособия является освоение методов простого и рас- ширенного воспроизводства плодородия почв, а также механизмами регулиро- вания агрохимических, физико-химических, агрофизических и биологических свойств почвы.
Воспроизводство плодородия почвы начинают с определения оптималь- ных параметров модели плодородия. Модели плодородия строго дифференци- рованы в зависимости от природных условий хозяйства, специализации земле- делия, экономического уровня производства.
Воспроизводство плодородия почвы в современном земледелии осуществ- ляют двумя способами: вещественным и технологическим. Первый предполага- ет применение удобрений, мелиорантов, пестицидов, второй – севооборота, промежуточных культур, различных приемов обработки почвы и способов по- сева. Эти пути направлены на достижение единой цели, хотя механизм дей- ствия их различен. Основа теории воспроизводства плодородия почвы – закон возврата – частное проявление всеобщего закона сохранения вещества и энер- гии
Научные основы сохранения плодородия почв возникли как продолжение учения о почвенных экофункциях, но в то же время имеют существенное отли- чие от охраны почв в традиционном ее понимании. Это отличие заключается в более широком функционально-экологическом подходе к проблеме сбережения почв и почвенного покрова. Если раньше охрана почв сводилась в основном к защите их от факторов разрушения (эрозии, дефляции, химического загрязне- ния и др.), то теперь она рассматривается лишь как важнейшая часть полно- комплексной системы сбережения почв в полном объеме (Никитин, 1990; Доб- ровольский, 2006).
В России создана Государственная служба по охране окружающей среды и почвенного покрова, а 10 января 2002 г. принят Федеральный закон № 7-ФЗ
«Об охране окружающей среды».
В России создано Докучаевское общество почвоведов – объединение спе- циалистов в области почвоведения и смежных дисциплин, работающих в ака- демических и отраслевых институтах, высшей школе России, СНГ и стран за- рубежья. Членов Общества объединяет нацеленность на решение глобальных, региональных и локальных экологических проблем. В связи с этим приоритет- ным направлением деятельности Общества является координация исследований в области генезиса, эволюции, классификации и географии почв.
В региональных субъектах Федерации приняты программы мониторинга земель, а государственная экологическая инспекция осуществляет контроль за рациональным использованием почвенного покрова.

5 5
Глава 1.Плодородие почв
1.1. Представления о почвенном плодородии
Проблема почвенного плодородия - одна из наиболее давних, которую все- гда решали по-разному. В целом оформились два основных подхода к понима- нию плодородия почв. Согласно одному из них, плодородие оценивалось, как способность почв производить урожай благодаря наличию определенных (не- многочисленных) свойств, оказывающих решающее воздействие на формиро- вание урожая. Согласно другому подходу, почвенное плодородие трактовалось как явление относительное, обусловленное многими факторами.
В целом под плодородием понимается такое состояние среды в биогеоце- нозе, при котором происходит развитие растений. Разумеется, плодородие био- геоценоза проявляется в отношении всех живых организмов, населяющих его, а не только растений. Акцентируется внимание на многопричинную обусловлен- ность плодородия, его относительность и динамичность.
Плодородие почв в силу своих жизненно важных функций выступает не только как агрономическая категория, но и как социальная, экономическая, фи- лософская, а в последнее время – как экологическая.
В древние времена почвенное плодородие одухотворяли и обожествляли.
В период становления современной аграрной культуры данное понятие разви- вается как социально-экономическая категория. Естественнонаучное представ- ление о почвенном плодородии основывается на появлении гумусовой теории
А. Тэера (1830), в соответствии с которой под плодородием почвы понимали и способность обеспечивать растения перегноем.
Следующий важный этап в научном и практическом развитии проблемы - теория минерального питания растений Ю. Либиха (1840), согласно которой под плодородием понимали способность почвы обеспечивать растения мине- ральными элементами.
Новый качественный скачок в понимании почвенного плодородия про- изошел с выходом в свет работ В.В. Докучаева, П.А. Костычева, В.Р. Вильямса.
Плодородие стали рассматривать как результат почвообразовательного процес- са, в основе которого лежит биологический круговорот веществ. Благодаря ему элементы питания растений удерживаются в верхних слоях почвы, а по мере накопления гумуса улучшаются структурное состояние почвы, ее водоудержи- вающая способность и другие свойства. Плодородие почв охватывает всю со- вокупность агрономических свойств и режимов почв.
В современную литературу прочно вошло определение плодородия почвы, данное В.Р. Вильямсом: «Способность почвы в той или иной степени удовле-
творять растения в потребности их в земных факторах носит название пло-
дородия почвы и представляет ее качественное отличие как природного тела
от других природных тел...». Вильямс разделил все факторы жизни растений на космические (свет, тепло) и земные (вода, элементы питания). Согласно этой теории, почвенное плодородие - это способность почвы в той или иной степени

6 6 удовлетворять растение в их потребности в земных факторах жизни.
И.С. Кауричевым (1989) дано определение плодородия в более разверну- том виде: «Под плодородием следует понимать способность почв удовлетво- рять потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корне- вые системы достаточным количеством воздуха, тепла и благоприятной физи- ко-химической средой для нормального роста и развития. Плодородие – суще- ственное качественное свойство почвы, отличающее ее от горной породы».
Существуют различные варианты этого определения. Одно из последних определений предложено Л.Л. Шишовым с соавторами (1990): «Плодородие почвы – это ее специфическое свойство, формирующее накопленные ресурсы вещества, энергии и информации, которые используются растениями в процес- се функционирования агроэкосистемы».
В других работах плодородие рассматривается как явление относительное, обусловленное многими факторами. По определению М.С. Богданова (1897), плодородие земли есть совокупность тех условий жизни растений, которые обеспечивает почва. К условиям почвенного плодородия он относил, кроме хи- мических свойств, физические свойства, живые организмы, обитающие в почве, и др. «И каждое из перечисленных условий жизни растений им равно необхо- димо...»
Существует энергетический подход к определению почвенного плодоро- дия. Плодородие с этих позиций рассматривается, как способность термодина- мически открытой системы поддерживать темпы изменения уровня организо- ванности собственного вещества, превышающие скорость энергетического по- тока в биогеоценозе. Данная концепция согласуется с представлениями В.И.
Вернадского, поставившего вопрос об исследовании плодородия, как планетар- ного явления, в основе которого лежит процесс захвата веществ живой матери- ей. Об этом также есть сведения П.С. Погребняка, который понимал под есте- ственным плодородием способность всей природы обеспечивать растения фак- торами жизни и различать в этом случае три категории плодородия: почвы, климата и растений.
Многофакторное понимание почвенного плодородия реализуется также в трудах Рассела (1955), Авдонина (1987), Дж. Кука (1970), Никитина (1981-
1986), Левина (1983), Щербакова и Рудая (1983), Каштанова (1988), Мухи и др.
(1995) и др.
Появились новые аспекты в понимании почвенного плодородия. Стала конкретизироваться идея В.И. Вернадского о плодородии как планетном явле- нии: «плодородие почвы является частью плодородия биосферы». «Когда гово- рят о почвенном плодородии, то имеют в виду плодородие биогеоценоза в це- лом по отношению к какому-либо виду растения или их группе. Это такое со- стояние среды в биогеоценозе, при котором происходит развитие растений».
В трудах многих исследователей усиливается акцент на относительность почвенного плодородия, которая заключается не только в пространстве, но и во времени.

7 7
По определению А.П. Щербакова и И.Д. Рудая (1983), «почвенное плодо- родие - это ее способность обеспечивать растения питательными веществами, создавать для них определенный водный, воздушный и тепловой режим и тем самым формировать урожай».
Следовательно, почвенное плодородие можно определить как интеграль- ную почвенную экологическую функцию
, обеспечивающую формирование биомассы растений, имеющую относительный характер, отличающуюся силь- ной пространственно-временной изменчивостью и обусловленную взаимодей- ствием различных свойств и функций почвы.
Резюмируя приведенные представления о почвенном плодородии, можно считать, что при его трактовке можно пользоваться двумя понятиями:
- понятием биологической продуктивности почв - способность обеспечи- вать рост, развитие и формирование биомассы различных организмов, свя- занных с почвой;
- понятием почвенного плодородия, под которым подразумевается более конкретная функция – способность почвы обеспечивать создание биомас- сы высших растений.
1.2. Виды плодородия
В литературе по почвоведению, земледелию, агрохимии можно встретить много терминов (часто синонимов), обозначающих различные виды, формы, категории почвенного плодородия. Однако, анализируя имеющиеся данные, можно сделать вывод, что плодородие любой почвы проявляется как потенци-
альное (пассивное) и действительное, или актуальное (эффективное, экономи- ческое для пахотных почв).
Об уровне (величине) потенциального плодородия судят по запасам необ- ходимых для растений питательных веществ, агрофизическим, агрохимиче- ским, физико-химическим и другим свойствам почв, а об уровне (величине) действительного, эффективного плодородия – по урожайности растений.
Природное плодородие характеризует исходные потенциальные возмож- ности почвы, действительное (эффективное) – степень использования возмож- ностей.
Поскольку запасы питательных веществ и свойства почвы обусловлены ее природными, генетическими особенностями, то потенциальное плодородие обычно отождествляют с естественным (природным). Действительное эффек- тивное плодородие измеряют урожайностью сельскохозяйственных культур и представляют как результат (эффект) воздействия человека на почву, поэтому оно относится к пахотным почвам.
Воздействуя на почву, человек не только все больше использует природ- ные почвенные ресурсы, увеличивая эффективное плодородие, но и существен- но изменяет потенциальные возможности почвы – ее потенциальное плодоро- дие. Обработка почвы, применение удобрений, мелиоративные и другие меро- приятия изменяют природное (естественное) плодородие, создают как бы ис-