25. Экологическое, агротехническое и экономическое значение биологического азота

Применение повышенных доз минеральных удобрений, интенсивные способы механической обработки почвы, мелиорация и другие агротехнологии значительно активизируют микробиологические процессы минерализации свежего органического вещества и гумуса, сопровождающихся уменьшением его запасов в почвах. Вследствие деградации гумуса почвы постепенно утрачивают агрономически ценные свойства: снижаются поглотительная и водоудерживающая способности, разрушается структура, увеличивается плотность, ухудшаются технологические качества и т.д

Для предотвращения создавшейся в условиях интенсивного земледелия напряженной экологической обстановки необходима разработка принципиально новой его стратегии. В последние годы повысился интерес к нетрадиционным методам земледелия и растениеводства, предполагающим широкое использование биологических способов защиты и питания растений, позволяющим существенно ограничить использование ядохимикатов и уменьшить дозы азотных удобрений.

Важнейшая особенность экологического земледелия состоит в активизации природных азотфиксирующих систем, благодаря которым обеспечивается питание возделываемых культур преимущественно за счет биологического азота. Для получения максимального количества продукции с 1 га земли необходимо не только увеличивать поставки азотных удобрений, но и всемерно интенсифицировать биологическое азотонакопление.

Преимущество биологического азота не только в его безвредности. Для его накопления требуются относительно небольшие затраты энергии на активацию азотофиксирующих микроорганизмов. При биологической фиксации источником энергии, как правило, является солнце, фиксированный азот усваивается растениями практически полностью. Недостатком биологической азотфиксации как способа обеспечения растений азотом можно считать лишь то, что человечество еще не научилось достаточно эффективно управлять ею

Способность бобовых растений в симбиозе с клубеньковыми бактериями усваивать атмосферный азот обеспечивает им экологические преимущества в условиях дефицита азота. Использование этого свойства в сельскохозяйственной практике позволяет значительно уменьшить или полностью исключить применение минеральных удобрений без существенного снижения урожайности бобовых культур, сохраняя плодородие почвы.

Ежегодное внесение в почву до 2,2 млн. т азота может обеспечить 50-60 кг этого элемента на 1 га пахотных земель. В последние годы объем используемых азотных удобрений составляет около 15-20% потребности, т.е. 10-15 кг/га. Такой острый дефицит азота в земледелии частично можно компенсировать более интенсивным использованием биологического азота. В современном земледелии удельный вес биологического азота в общем балансе этого элемента не превышает 10% и составляет только 6-8 кг/га пахотных земель. Оптимизируя агротехнические и микробиологические факторы, можно увеличить долю биологического азота в общем его балансе до 35 кг/га. В совокупности с азотом органических удобрений это составит около половины того количества азота, которое необходимо для поддержания высокой продуктивности агроэкосистем и возобновления плодородия почв.

Высокая эффективность использования биологического азота определяет большое практическое значение исследований, направленных на повышение его роли в азотном балансе земледелия. Во всех индустриально развитых странах проблема биологического азота - одна из важнейших в биологических исследованиях. Экологизация сельскохозяйственного производства приобретает в современном мире все большее значение в связи с глобальными нарушениями процессов круговорота основных биогенных элементов в искусственных агроценозах. Поэтому все более актуально широкое использование биологического азота. Являясь одним из основных звеньев экологизации сельскохозяйственного производства, биологический азот позволяет получать высокие стабильные урожаи, обеспечивая воспроизводство почвенного плодородия.

26.Производство продукции растениеводства,свободной от нитратов.

Одним из показателей биологически чистой продукции является содержание нитратов, не превышающее ПДК. Нитраты – одна из главных форм минерального азота для питания растений. Растения без вреда для себя могут накапливать их в вегетативной органах в больших количествах, как бы в прок на будущее. Избыток аммиачной формы азота для растений – яд, излишки аммиака растения переводят в нитратную форму.Для животных и человека аммиачная форма азота безвредна, а оксиды азота, особенно в повышенных концентрациях, приносят много вреда:Во-первых, они блокируют гемоглобин крови.

Во-вторых, нитраты в организме человека и животного восстанавливаются до нитритов – гипонитритов с последующим образованием нитрозоаминов – сильных канцерогенов. Поэтому в районах, где давно применяют азотные удобрения в высоких нормах, онкологические болезни встречаются намного чаще, чем в районах, где азотные удобрения используют в умеренных нормах

В почвах естественного плодородия никогда не бывает избытка нитратов, которое бы вызвало накопление их в растениях сверх предельно допустимых концентраций. Однако на почвах с таким уровнем обеспеченности азотом можно получить лишь низкие урожаи полевых культур.Таким образом, с одной стороны, при применении азотных удобрений в высоких нормах обеспечивается высокая продуктивность гектара, а с другой – снижается плодородие почвы и ухудшается качество получаемой продукции.Альтернативой минеральному азоту может быть только азот биологический. Даже самая высокая белковая продуктивность посева, сформированная за счет биологического азота, исключает негативные явления, вызываемые минеральным азотом.

Азот воздуха биологически фиксирует две крупные группы микроорганизмов:

1.Свободноживущие в почве, на ее поверхности, на поверхности корней и надземных органов растений; 2.Симбиотические микроорганизмы, которые проникают внутрь растения и образуют с ним симбиотические системы.

Такие системы очень активно усваивают азот воздуха и обеспечивают большую часть потребности растений в азоте. При этом растения не накапливают излишки нитратов, грунтовые воды не загрязняются нитратами, плодородие почвы возрастает.Такой способностью обладают в первую очередь растения семейства бобовые. Однако при определенных условиях другие полевые культуры тоже могут использовать симбиотический фиксированный азот и давать продукцию, не содержащую излишков нитратов.Снижение содержания нитратов в растениях можно за счет использования биологического азота бобовых другими культурами. Для этого нужно резко активизировать эффективность бобово-ризобиального симбиоза, обеспечить для симбиотических систем оптимальные параметры основных факторов среды.

Для увеличения доли биологического азота в азотном балансе необходимо изменить структуру посевных площадей, существенно увеличив дозу бобовых культур. Однако при частом возвращении бобовых на одно и то же поле возникает опасность накопления специфических болезней и вредителей этих культур, почвоутомление, в результате снижается активность симбиотической азотфиксации, урожай и его качество. Задача состоит в том, чтобы для конкретных биологических условий, конкретного севооборота подобрать культуры, которые снимали бы бобовое почвоутомление, угнетали развитие болезней бобовых культур и максимально насыщали севооборот бобовыми культурами. Результаты исследований показывают, что такие севообороты для Центрального района Нечерноземной зоны вполне реальны.

После возделывания высокопродуктивных многолетних (урожайность – 10-13т/га сена с 1га за один сезон) в почве остается – 80-110кг азота/га. Этот азот находится в связанной органической форме и высвобождается постепенно с увеличением от весны к середине лета. В таком же темпе возрастает потребность последующей культуры в азоте. В результате у растений не бывает азотного перекорма. Можно получить достаточно высокий урожай биологически чистой продукции (картофель, морковь, столовая свекла и других овощных и полевых культур), пригодной для детского и диетического питания. Причем лежкость таких продуктов лучше, чем при усвоении растениями азота из удобрений.Более эффективный путь перевода культур на питание биологическим азотом – использование бобовых культур на сидерацию. Сидеральные культуры можно высевать как парозанимающие, промежуточные или подсевные. При этих формах возделывания бобовых культур на сидерацию обеспечиваются дополнительная аккумуляция солнечной энергии, включение азота воздуха в биологический круговорот, дополнительное накопление органического вещества в почве, повышение ее плодородия и получение достаточно высоких урожаев полевых культур без использования минеральных азотных удобрений. Таким образом, можно получить биологически полноценную продукцию, не содержащую излишков нитратов.Именно при таком использовании сидеральных бобовых культур можно приостановить падение плодородия почвы и решить вопрос расширенного его воспроизводства, что практически не удается другими приемами.Контроль за содержанием нитратов в продукции растениеводства следует проводить не только при уборке урожая, но и в процессе его формирования. Особенно это важно для овощных культур.

27.Агробиологический показатель плодородия почвы,характеризующий экологическую сбалансированность агротехнических систем. К агробиологическим показателям относятся органическое вещество и микрофлора почвы, а также наличие семян и вегетативных органов сорняков, зараженность почвы вредителями и возбудителями болезней. Органическое вещество почвы образуется из отмерших остатков растений, микроорганизмов, почвенных животных и продуктов их жизнедеятельности. Первичное органическое вещество, поступившее в почву, подвергается сложным превращениям, включающим процессы разложения, вторичного синтеза в форме микробной плазмы и гумификации. Сочетание названных процессов приводит в биологически активных почвах к образованию сложной смеси органических веществ, состоящей из малоразложившихся растительных и животных остатков с сохранившейся первоначальной структурой; промежуточных продуктов разложения органических и животных остатков (например, лигнина); собственно гумусовых веществ, образовавшихся путем микробного синтеза или остаточного происхождения; растворимых органических соединений, которые более или менее быстро минерализуются до простых минеральных соединений (Н2О, СО2 и др.) или участвуют в синтезе собственно гумусовых веществ.Органическое вещество, консервирующее энергию солнца в химически связанной форме, -- единственный источник энергии для развития почвы, формирования ее плодородия. Основным источником первичного органического вещества, поступающего в почву под естественной растительностью, являются остатки растений. В почве при выращивании растений происходят одновременно два противоположных процесса: синтез, накопление органического вещества, и его разрушение. Интенсивностью обоих процессов, их соотношением определяются конечные результаты, по которым оценивают влияние данной культуры на почву. Если конечный результат положительный, за культурой признаются свойства улучшать плодородие почвы и наоборот. Между тем на процесс разрушения органического вещества влияют не столько сами культуры, сколько приемы их возделывания. Органическое вещество почвы, аккумулируя огромное количество углерода, способствует большей устойчивости круговорота углерода в природе. В этом, а также в накоплении еще ряда элементов в земной коре состоит важная биогеохимическая функция органического вещества в земной коре. Живые организмы -- обязательный компонент почвы. Количество их в хорошо окультуренной почве может достигать нескольких миллиардов в 1 г почвы, а общая масса -- до 10 т/га.Основная их часть -- микроорганизмы. Доминирующее значение принадлежит растительным микроорганизмам (бактерии, грибы, водоросли, актиномицеты). Животные организмы представлены простейшими (жгутиковые, корненожки, инфузории), а также червями. Довольно широко распространены в почве моллюски и членистоногие (паукообразные, насекомые).Почвенные организмы разрушают отмершие остатки растений и животных, поступающие в почву. Одна часть органического вещества минерализуется полностью, а продукты минерализации усваиваются растениями, другая же переходит в форму гумусовых веществ и живых тел почвенных организмов.Некоторые микроорганизмы (клубеньковые и свободноживущие азотфиксирующие бактерии) усваивают азот атмосферы и обогащают им почву.Почвенные организмы (особенно фауна) способствуют перемещению веществ по профилю почвы, тщательному перемешиванию органической и минеральной части почвы.Важнейшая функция почвенных организмов -- создание прочной комковатой структуры почвы пахотного слоя. Последнее в решающей степени определяет водно-воздушный режим почвы, создает условия высокого плодородия почвы.Наконец, почвенные организмы выделяют в процессе жизнедеятельности различные физиологически активные соединения, способствуют переводу одних элементов в подвижную форму и, наоборот, закреплению других в недоступную для растений форму. Для оценки деятельности почвенной биоты используют показатель «биологическая активность почвы». Под биологической активностью понимают, в одних случаях общую биогенность почвы, определяемую, как правило, подсчетом общего количества почвенных микроорганизмов. Если иметь в виду несовершенство методик, применяемых в этом случае, и малую кратность определений во времени, то результаты анализа дают примерную картину биологической активности почвы. Плодородие почвы в значительной степени определяется фитосанитарным состоянием почвы, т. е. чистотой почвы от сорняков, вредителей, болезнетворных начал, а также токсических веществ, выделяемых растениями, ризосферой микрофлорой и продуктами разложения.Фитотоксичность почвы обусловлена накоплением физиологически активных веществ, среди которых присутствуют фенольные соединения, органические кислоты, альдегиды, спирты и др. совокупность этих веществ получила название колинов, состав и концентрация которых зависят от температуры и влажности почвы, от микроорганизмов и растений. При низких концентрациях фитотоксических веществ в почве обнаруживается стимулирующий эффект, но при увеличении их содержания наступает сильное угнетение роста растений или прорастания семян. Так, в стационарных опытах ТСХА установлено, что водная вытяжка из почвы бессменных посевов озимой пшеницы и ячменя, взятая в начале весенней вегетации, снижала всхожесть семян этих культур более, чем на 20 % и угнетала рост корневой системы, явилась одной из причин изреженности бессменных посевов.Источник образования и поступления токсических веществ в почве -- корневые выделения растений, послеуборочные растительные остатки и продукты метаболизма микроорганизмов. Наиболее интенсивно фитотоксические вещества накапливаются при возделывании на одном месте однородных или близких по биологии культур и при создании в почве анаэробных условий. Анаэробные условия способствуют образованию токсических веществ, так как при этом корневые выделения и промежуточные продукты минерализации гумуса превращаются в сильно восстановленные соединения, что обусловливает создание очагов токсичности в почве. Можно полагать также, что в зоне корня некоторых растений избирательно накапливаются некоторые группы микроорганизмов, неблагоприятно действующих на растения.

28.Агрофизический показатель плодородия почвы,характеризующий экологическую сбалансированность агротехнических систем. К агрофизическим показателям плодородия почв относятся гранулометрический состав, общие физические, физико-механические свойства, строение пахотного слоя, структура, водно-воздушный и тепловой режимы.

Развитая почва представляет собой смесь механических элементов трех видов: минеральные, органические и органоминеральные частицы. В минеральных почвах превалируют минеральные механические частицы разной формы и размера, разного химического и минералогического состава. Гранулометрический состав почвы, прежде всего, определяет поглотительные (сорбционные) свойства почвы. Тонкодисперсные частицы в силу большой абсолютной и удельной поверхности обладают высокой емкостью поглощения. С измельчением частиц возрастают их гигроскопичность, влагоемкость, пластичность и другие технологические свойства. Частицы менее 0,001 мм обладают четко выраженной коагуляционной способностью. Эта способность механических тонкодисперсных частиц исключительно важна при структурообразовании. Они вследствие высокой поглотительной способности содержат наибольшее количество гумуса.

Плотность почвы уменьшается по мере увеличения в ее составе мелкозема. Валовой химический состав разных механических фракций почвы закономерно изменяется независимо от почвенного типа. Так, по мере увеличения дисперсности частиц в них резко уменьшается содержание кислорода и возрастает количество железа, алюминия, кальция, магния, калия и натрия. Частицы меньше 0,001 мм -- наиболее ценная часть рыхлых пород и почв, поскольку в них содержатся основные запасы зольных питательных элементов. Пластичность почвы зависят от содержания в почве физической глины. Аналогично гранулометрический состав влияет и на твердость почвы. Высокая твердость почвы препятствует росту проростков и корней растений, а нередко является и причиной гибели растений. Твердые почвы оказывают большое сопротивление рабочим органам почвообрабатывающих машин.

Набухаемость почвы происходит за счет оболочек связанной воды, которые формируются вокруг коллоидных и глинистых частиц. Эти оболочки уменьшают силы сцепления между частицами, раздвигают их и способствуют увеличению объема почвы.

Структура почвы -- важный показатель физического состояния плодородной почвы. Она определяет благоприятное строение пахотного слоя почвы, ее водные, физико-механические и технологические свойства и водно-гидрологические константы. Частицы твердой фазы почвы, как правило, склеиваются в комочки (агрегаты). Способность почвы распадаться на агрегаты различной величины называют структурностью. В почвоведении структура почвы -- важный морфологический признак: по размеру агрегатов судят о генетических особенностях, как всей почвы, так и ее отдельных горизонтов. В земледелии принята следующая классификация структурных агрегатов: глыбистая структура -- комки более 10 мм, макроструктура -- от 0,25 до 10 мм, микроструктура -- менее 0,25 мм. Благоприятные размеры макро- и микроагрегатов для пахотной почвы в большей мере условны. В более влажных условиях оптимальные размеры структурных агрегатов увеличиваются, а в засушливых -- уменьшаются. Однако в условиях эрозионной опасности особое агрономическое значение и в засушливых районах приобретает увеличение размеров агрегатов до 1--2 мм в диаметре. Состояние структуры почвы непосредственно определяет параметры строения пахотного слоя. Для образования прочной структуры почвы необходимы следующие условия:

достаточное количество минеральных и органических коллоидов; достаточное содержание в почве щелочноземельных оснований; благоприятные гидротермические условия в почве; воздействие на почвенную массу корней растений; воздействие на почву почвенной фауны (дождевых червей, насекомых, землероев и др.).

Структурное состояние -- наиболее достоверный, интегральный показатель плодородия почвы (его агрофизических факторов).

Мощность обрабатываемого слоя почвы, объем почвы, в котором развивается корневая система растений. Глубокий пахотный слой обеспечивает более благоприятный водно-воздушный и тепловой режим почвы. Осадки, поливная вода быстро поглощаются почвой, аккумулируются в ней и затем потребляются растениями по мере их роста и развития. Глубокий пахотный слой -- своеобразный регулятор влажности почвы, как при недостатке, так и при избытке выпадающих осадков. Лучшие условия увлажнения почвы обеспечивают благоприятный питательный режим почвы, обусловленный, в свою очередь, нормально протекающими процессами разрушения -- синтеза органического вещества. Установлено, что глубокий пахотный слой обеспечивает благоприятную минерализацию органического вещества при эффективной одновременной его гумификации и при благоприятном качественном состоянии. Влага необходима для прорастания семян, без нее невозможны последующий рост и развитие растения. С водой в растение из почвы поступают питательные вещества, испарение воды листьями обеспечивает нормальные температурные условия жизнедеятельности растения. Степень доступности почвенной влаги растениям и состояние водного режима, выражают почвенно-гидролитические константами. Различают следующие почвенно-гидрологические константы:

1. Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) -- влажность почвы, соответствующая наибольшему содержанию недоступной растениям прочносвязанной влаги.

2. Максимальная гигроскопичность (МГ) -- влажность почвы, соответствующая количеству воды, которое почва может сорбировать из воздуха, полностью насыщенного водяным паром. Влага, соответствующая МГ, полностью недоступна растениям.

3. Влажность устойчивого увядания растений (ВЗ), соответствующая содержанию в почве воды, при котором растения обнаруживают признаки увядания, не проходящие при помещении растений в насыщенную водяным паром атмосферу. Влажность увядания соответствует влажности почвы, когда влага из недоступного для растений состояния переходит в доступное (нижний предел доступности почвенной влаги).

4. Наименьшая (полевая) влагоемкость почвы (НВ) -- соответствует капиллярно-подвешенному насыщению почвы водой, когда последняя максимально доступна растениям.

5. Полная влагоемкость (ПВ) -- соответствует такому содержанию влаги в почве, когда все ее поры насыщены водой.

Способность почвы к устойчивому обеспечению растений водой зависит от агрофизических факторов плодородия.

Влагоемкость почвы _ называют способность ее удерживать воду. Различают капиллярную, наименьшую (полевую) и полную влагоемкость. Капиллярная влагоемкость определяется количеством воды, содержащимся в капиллярах почвы, подпертых водоносным горизонтом. Наименьшая влагоемкость аналогична капиллярной, но при условии отрыва капиллярной воды от воды водоносного горизонта. Полная влагоемкость -- состояние влажности, когда все поры (капиллярные и некапиллярные) полностью заполнены водой.

Водопроницаемостью почвы называют способность впитывать и пропускать через себя воду. Водопроницаемость зависит от гранулометрического состава, структуры почвы и степени увлажнения. Определяют водопроницаемость, пропуская через слой почвы воду.

Водоподъемная способность почвы -- способность к капиллярному подъему воды. Обусловлено это свойство действием менисковых сил смоченных водой стенок почвенных капилляров.

Почвенный воздух отличается от атмосферного тем, что в его составе значительно больше углекислого газа и меньше кислорода. Вместе с тем следует подчеркнуть большие колебания в составе почвенного воздуха в зависимости от почвы, типа культуры, системы удобрений и обработки почвы. Когда в почве содержание углекислого газа выше 3--5%, а кислорода -- ниже 10 %, то наступает угнетение растений. Почва -- важный источник углекислого газа, который потребляется растениями в процессе фотосинтеза. Газообмен между почвой и атмосферой осуществляется посредством таких факторов, как диффузия, изменения барометрического давления, температуры почвы и воздуха, поступления в почву воды, а также при помощи ветра. Увеличивая объем при нагревании почвы, воздух ее частично выходит наружу, при охлаждении почвы почвенные поры получают новую порцию воздуха из атмосферы.

При поступлении воды в почву «старый» воздух из почвенных пор вытесняется, и они заполняются «новым» воздухом после оттока из них влаги.

Оптимальное содержание воздуха в пахотной почве для отдельных культур следующее: для зерновых-- 15-- 20 % общей пористости, пропашных -- 20--30, многолетних трав-- 17--21 %.

Воздействие температуры почвы на растения начинается с самых первых стадий его роста и развития. Причем отдельные растения предъявляют различные требования к температурному режиму почвы. Наряду с крайними границами температур, характеризующими температурный минимум и максимум для отдельных видов растений, существует свой определенный оптимум. Требования к температурным условиям определенных растений изменяются по мере их роста и развития.

Основной источник тепла в почве -- солнечная энергия. Другой, но менее значительный -- тепло, выделяемое в почву в результате биологических и химических превращений, а также поступающее из глубинных слоев земли. Поступление, аккумуляция и передача тепловой энергии в почве осуществляют через ее тепловые свойства: теплопоглотительную способность, теплопроводность.

Теплопоглотительная способность почвы характеризуется величиной альбедо (А) -- долей отражаемой почвой солнечной радиации.

Альбедо -- важная характеристика температурного режима почвы, зависит от цвета почвы, ее структуры и выравненности, а также влажности. Растительность, покрывающая почву, значительно изменяет альбедо.

Теплопроводность почвы -- количество тепла, протекающее через слой почвы площадью 1 см2 и толщиной 1 см в перпендикулярном к ней направлении при разнице на обеих сторонах слоя в 1 °С. Теплопроводность, как и теплоемкость, зависит от гранулометрического и химического составов почвы, ее влажности. Сухие, хорошо гумусированные почвы плохо проводят тепло, сырые, тяжелые почвы отличаются повышенной теплопроводностью.

На поглощение почвой солнечной энергии большое влияние оказывает экспозиция склона. Южные склоны значительно отличаются по тепловому режиму почв от северных. Иногда эти различия достигают величин, соответствующих разным климатическим зонам.

Расход тепла почвой происходит по следующим статьям: лучеиспускание тепла в атмосферу, передача тепла прилегающему слою воздуха (конвекция), потери на испарение воды (48%).

Меры по улучшению теплового режима почв, в общем, совпадают с мерами регулирования водного режима, а также особое значение приобретает снегозадержание и в целом агролесомелиоративная организация территории, дождевания и мульчирования поверхности почвы.

4.30. Научные основы экологически сбалансированной ресурсосберегающей системы поверхностно-отвальной обработки почвы

Биологические аспекты оптимизации

основной обработки почвы

1. Распределение семян в пределах пахотного слоя

• Проведение обработок без оборота пласта (поверхностных) ведет к накоплению семян и вегетативных органов размножения в верхнем слое почвы, что обусловливает увеличение засоренности посевов;

• Ежегодная отвальная обработка обеспечивает перемешивание семян сорняков с почвенной массой и частично провоцирует к неравномерному прорастанию в посевах.

• Безотвальные обработки обеспечивают более эффективную борьбу с малолетними сорняками;

• Поведение же отвальной обработки после нескольких лет поверхностных (2-6 лет) обеспечивает заделку накопившихся семян и зачатков на дно борозды в свою очередь тоже на несколько лет (2-6), что позволяет более эффективно бороться (за это время большинство семян и вегетативных органов размножения теряют всхожесть) с засорением по сравнению даже с ежегодной вспашкой.

2. Не рекомендуется производить посев озимых культур после зерновых в годы с поверхностной обработкой почвы, поскольку оставшаяся в поле и заделанные в верхний слой (семенной) стерня и солома (на удобрение) могут негативно влиять на всхожесть и прорастание семян озимых (иммобилизация и токсические выделения при разложении соломы).

3. Поскольку в севообороте присутствуют культуры, которые в силу биологических особенностей по-разному отзывающиеся на глубину обработки, то отвальная обработка должна проводиться под наиболее отзывающиеся культуры (пропашные, озимая пшеница) либо после многолетних трав для лишения жизнеспособности дернины, а поверхностная под слабо или не отзывающиеся культуры;

4. Любое механическое вмешательство провоцирует минерализацию органического вещества почвы. В этой связи поиск оптимально-минимальной системы обработки почвы является на сегодня приоритетным.

Система поверхностно-отвальной обработки почвы способствует большему сохранению и накоплению гумуса почвы по сравнению не только с отвальной, но и с ежегодной поверхностной обработкой (заделка растительных остатков и соломы и трансформация их в почве).

Агрохимические аспекты оптимизации основной обработки почвы

1. При проведении постоянных поверхностных обработок происходит дифференциация

пахотного горизонта по агрохимическим свойствам (особенно по содержанию фосфора и калия).

2. Проведение же отвальной обработки после нескольких (3-6) лет безотвальных, например, под пропашные культуры (особенно свекла) ведет к формированию обратно-гетерогенного пахотного слоя, что благоприятно сказывается на росте и развитии культуры.

Проведение ежегодных поверхностных обработок со временем ведет к увеличению засоренности посевов, поэтому вносимые удобрения большей частью достаются не культуре, а сорнякам, которые выносят из почвы с отчуждаемой массой элементы питания (т.е. падает эффективность удобрений). Для устранения негативной ситуации необходимо проведение отвальной обработки 1 раз в 3-6 лет.

Применение системы поверхностно-отвальной обработки создает условия для сохранения и накопления почве органического вещества и элементов питания, а также стимулирует их более эффективное использование для создания урожая.

Агрофизические аспекты оптимизации основной обработки почвы

1. Обработка почвы только в том случае будет способствовать сохранению (образованию) структуры, если будет осуществляться при оптимальной влажности (физической спелости) почвы.

2. В зависимости от требования культуры к плотности почвы в севообороте необходимо чередовать применение отвальных и поверхностных обработок;

3. В производственных условиях практически невозможно проведение обработки при оптимальной влажности (погодно-временные условия, разная влажность по элементам склона; разная степень увлажнения пахотных слоев, организационные условия и т.д.).

Экономические аспекты оптимизации основной обработки почвы

1. При применении системы поверхностно-отвальной обработки почвы повышается эффективность применяемых удобрений и средств защиты растений.

2. Применение системы поверхностно-отвальной обработки почвы позволяет сократить пики напряженности в работе в системе основной обработки почвы и оптимизировать сроки ее проведения;

3. Позволяет снизить затраты на послеуборочную доработку полученной продукции;

4. Отказ от ежегодной вспашки в системе основной обработки, и проведение ее 1 раз в 4 года, способствует сокращению затрат совокупной энергии в 2,5 раза.

4.29 Агрохимический показатель плодородия почвы, характеризующий экологическую сбалансированность агротехнических систем

Агрохимические показатели плодородия и окультуренности почвы характеризуются обменной поглотительной способностью, реакцией почвенного раствора, окислительно-восстановительным потенциалом, наличием элементов питания в доступных для расте­ний формах.Носителями обменной поглотительной способности почвы яв­ляются мелкодисперсные почвенные частицы, которые К. К. Гедройц назвал почвенным поглощающим комплексом. Сумма обменно-способных катионов, их состав и степень насыщенности осно­ваниями играют огромную роль в динамике физико-химических процессов почвы. От них зависят реакция почвенного раствора, буферность, агрегатность почвы и т. д.Наличие оптимального количества питательных веществ в до­ступных формах — важный показатель плодородия и окультурен­ности почвы.Плодородие почвы - способность почвы удовлетворять потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла и благоприятной физико-химической средой для нормальной деятельности. Именно это важнейшее качество почвы, отличающее ее от горной породы, подчеркивал В.Р. Вильямс, определяя почву как «поверхностный горизонт суши земного шара, способный производить урожай растений». Понятие почва и ее плодородие неразрывны. Плодородие почвы – результат развития природного почвообразовательного процесса, а при сельскохозяйственном использовании – также процесса окультуривания. Важнейшая характеристика почв – содержание в ней гумуса. Гумус — это совокупность органических соединений, находящихся в почве, но не входящих в состав живых организмов или их остатков, сохраняющих анатомическое строение. Гумус составляет 85-90 % органического вещества почвы и является важным критерием при оценке её плодородности. Гумус придает определенные химические и физические свойства почве. В почвенном гумусе аккумулируется энергия, ассимилированная в растениях при фотосинтезе. Гумусовые кислоты, воздействуя на первичные и вторичные минералы почв, вызывают их распад и способствуют образованию органо-минеральных веществ. Благодаря гумусовым соединениям отдельные части почвы склеиваются в структурные агрегаты.