Экологическое значение почвенных режимов

Почвенные режимы – это закономерное изменение свойств почв и процессов во времени и в пространстве (по горизонтали и по вертикали). Выделяют водный, воздушный, тепловой, кислотно-основной, окислительно-восстановительный, солевой, питательный и т.д. режимы почв. Так как в режимы составной частью входят свойства и процессы почв, то они в наибольшей степени и определяют экологические функции почв. Для прогноза опасности деградации почв необходимо учитывать протекающие в почвах режимы. Наиболее часто учитывают водный режим почв (таблица).

                                                                          Таблица 5

Относительная опасность загрязнения почв биологически активными,

подвижными элементами (Рэуце К., 1986)

Отношение осадков к:                   Гранулометрический состав почв

эватранспирации     : ------------------------------------------------------------------------------------

(коэффициент);         : песчаный: глинистый: илистый: различный, с наличием

тип режима               :                 :                   :               : мерзлотного слоя

> 2 сильно промывной      1               2                 3                       3

2-1 преимущественно        2               3                  4                       4

  промывной             

1-0, 5 непромывной             3               4                  5                       5

< 0, 5 совсем непромыв-       4              5                  5                        -

    ной

*) опасность загрязнения: 1 – очень слабая, 2 – слабая, 3 – средняя, 4 – сильная, 5 – очень сильная.

По Высоцкому Г.Н. и Роде А.А. выделяются следующие типы водного режима:

1. Мерзлотный, характерный для областей вечной мерзлоты. Почва оттаивает на метры и десятки сантиметров. Ниже идет мерзлый водоупорный слой. В случае затруднения оттока влаги по мерзлотному слою идет заболачивание почвы.

2. Промывной – годовая сумма осадков выше испаряемости. Почвенно-грунтовая толща ежегодно подвергается сквозному промачиванию до грунтовых вод. Часть атмосферной влаги стекает с внутрипочвенным стоком.

3. Периодически промывной – атмосферная влага лишь в отдельные годы промачивает профиль почв до грунтовых вод.

4. Непромывной – атмосферные осадки промачивают почву до определенной глубины и не доходят до грунтовых вод в виде жидкости. Заметно преобладание испаряемости над суммой атмосферных осадков.

5. Деструктивно-выпотной – формируется в условиях близкого уровня грунтовых вод (верховодки), когда капиллярный подъем воды достигает почвенных горизонтов.

Выделяют также ирригационный тип водного режима, искусственно формируемый человеком при орошении и подтоплении территории, связанном с созданием водохранилищ.

Более экологичным является подход к характеристике водного режима на основании динамики влажности отдельных горизонтов (Карпачевский Л.О., 1993).  

 

Модели плодородия почв

Влияние почв на другие компоненты экосистемы обусловлено, в значительной степени, свойствами почв, а при ведении сельскохозяйственного производства свойствами создаваемых человеком почв. Эти свойства для разных почвенно-климатических зон различны и характеризуются моделями плодородия почв. Модель плодородия почв – это оптимальное сочетание свойств процессов и режимов почв для получения максимального экономически оправданного урожая и наибольшего КПД использования в агрофитоценозе солнечной и антропогенно затраченной энергии при соблюдении экологической безопасности принятой системы земледелия и технологий. Модель плодородия предполагает максимальную устойчивость почв в данных условиях к деградации, надежность и долговечность функционирования при принятых потоках вещества и энергии.

При этом под свойствами почв понимаются статические показатели (рН, содержание подвижных форм фосфатов, калия и т.д.), характеризующие состояние почв. Процессы подразделяются на почвенные и почвообразовательные. Под ними понимаются изменения свойств почв под влиянием антропогенных и естественных воздействий. Почвенные процессы - это превращение в почвах вносимых в них азота, фосфора, калия, органических остатков, трансформация микроэлементов и тяжелых металлов и т.д. К почвообразовательным процессам относятся оподзоливание, оглеение, засоление, осолонцовывание, гумусонакопление, торфонакопление и т.д. Режимы почв – это закономерное изменение свойств и процессов во времени и в пространстве – весной, летом, осенью, с глубиной почвенного профиля, в пределах поля или структуры почвенного покрова. Выделяют водный, воздушный, тепловой, фосфатный, калийный, азотный, кислотно-основной, окислительно-восстановительный и т.д. режимы.

Для создания моделей плодородия почв необходимо оптимальное сочетание их свойств, процессов и режимов. В почве может быть достаточное количество усвояемых фосфатов весной, но недостаток их летом. Это приведет к плохому развитию растений. В почве может быть оптимальное значение рН в верхнем горизонте, но очень неблагоприятное для растений в слое 30-50 см, что не позволит получить планируемый урожай. В почвах должны идти благоприятные процессы превращения удобрений. Например, при внесении в кислые подзолистые почвы фосфатов кальция они превращаются в фосфаты железа и алюминия, доступность которых для растений очень мала. При внесении соединений железа в карбонатные почвы устранить хлороз, связанный с недостатком железа для растений, не удается, т.к. вносимое в почву железо выпадает в трудно растворимые осадки соединений железа и т.д.

Модели плодородия почв отличаются для разных типов почв, групп почв по гранулометрическому составу, гумусированности, эродированности, оглеенности и т.д., для отдельных групп растений, для различных регионов и определенного уровня ведения сельскохозяйственного производства. Создавая почву для получения планируемого урожая, необходимо предусматривать, во-первых, получение урожая приемлемого количества, во-вторых, экологическую целесообразность получения планируемого урожая и, в-третьих, соблюдение условия повышения плодородия почв и сохранения экологического равновесия. Очевидно неприемлемо внесение таких доз удобрений и средств защиты растений, которое приведет к получению продукции в избыточном количестве, загрязненной нитратами, кадмием, медью, цинком и т.д. В то же время неоправданно внесение удобрений и мелиорантов в таких дозах, которые приводят к значительному ухудшению свойств почв, падению их плодородия (например, при подкислении почв за счет внесения физиологически кислых удобрений типа (NH₄)₂SO₄, при создании в ППК доли обменного калия более 5%, приводящей к диспергированию почв и резкому уменьшению водопроницаемости). При оценке стоимости земель, с учетом их плодородия, внесение таких доз будет неоправданно и с экономической точки зрения. Недопустимо внесение в почву таких доз удобрений и средств защиты растений, которые вызовут загрязнение вод нитратами, фосфатами, калием, ядохимикатами, в концентрациях выше установленных пределов допустимых. При использовании природоохранными организациями штрафных санкций внесение таких доз будет невыгодно и с экономической точки зрения.

Создание свойств о определенными свойствами должно быть выгодно экономически, должно оправдываться прибавкой сельскохозяйственной продукции. Например, на огородах в Московской области 4-8% гумуса, однако, создание такой степени гумусированности на полях не приведет к адекватному повышению урожайности, и поэтому даже не планируется.

Модели плодородия отличаются для почв различных генетических типов и почв с резко отличающимися свойствами. Экономически и экологически нецелесообразно создавать на сероземах такую же почву, как и чернозем. Для каждого почвенного типа оптимальны определенные свойства, процессы и режимы. В то же время для почв легкого и тяжелого гранулометрического состава (песка и глины) оптимумы всех других показателей свойств почв свои. То есть и модели плодородия для них будут отличаться. В развитых странах оптимум содержания подвижных форм элементов питания отличается не только для почв определенного гранулометрического состава, но и почв в различных интервалах рН, степени гумусированности, емкости катионного обмена. Аналогичная тенденция и других параметров моделей плодородия.

Оптимальные свойства почв существенно зависят от гидротермических условий. Например, оптимум содержания подвижных фосфатов под пшеницу для условий Московской области 15 мг/100 г; для Урала – 25 мг/100; для Магаданской области, Сибири – до 40 мг на 100 г. Оптимум содержания легкогидролизуемого азота в Московской области 6 мг/100 г, в Сибири – до 15. Это обусловлено тем, что растения значительно хуже усваивают фосфор и азот при температурах ниже 10⁰. Аналогично от влажности и температуры зависят оптимумы и других свойств почв. Таким образом, модели плодородия, например, дерново-подзолистых почв в Германии, в Московской области и в Красноярском крае будут существенно отличаться.

Модели плодородия почв составляются для определенных культур или групп культур. Например, для чая необходимо значение рН около 4, а для картофеля, льна 5, 0-5, 5; для пшеницы – 6-7 и т.д. Оптимальные значения содержания подвижных форм элементов питания для овощных культур в два раза выше, чем для зерновых. Модели плодородия почв зависят от уровня интенсификации сельскохозяйственного производства. В парниковых хозяйствах оптимальное содержание гумуса и элементов питания в десятки раз выше, чем для почв окружающих полей. Сорта зерновых интенсивного типа могут давать урожай до 100-120 ц/га, но растут только на очень плодородных почвах, на бедных почвах они вообще расти не будут. Сорта зерновых культур экстенсивного типа могут дать на плохих почвах урожай 5-15 ц/га, но и на хороших почвах не дадут больше 25 ц/га. Очевидно, что и модели плодородия для сортов экстенсивного и интенсивного типов будут отличаться. Отдельные сорта растений также в различной степени требовательны к элементам питания, обладают различной адаптационной возможностью к загрязнению. В связи с этим, почва, плодородная для одного сорта, может оказаться недостаточно плодородной для другого сорта. Система удобрений, разработанная для одного сорта, к сожалению, в ряде случаев, не дает должного результата для другого сорта.

Модели плодородия зависят от характера сельскохозяйственного использования почв. Для дачного и, частично, фермерского хозяйства возможно различное использование склонов разной крутизны и экспозиции, повышенных и пониженных элементов рельефа, отдельных компонентов структуры почвенного покрова. Для больших хозяйств это нереально.

Все вышеизложенное свидетельствует о значительном влиянии на экологическое состояние агрофитоценозов выбранных и достигнутых в производстве моделей плодородия почв. Необходимо рассмотрение экологических ограничений при разработке моделей плодородия почв.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: