Земледелие с основами почвоведения

     Содержание

1. Введение
2. Агрофизические свойства почвы
3. Система земледелия для засушливых степных условий
4. Экономическая целесообразность севооборотов
5. Почвозащитные севообороты, их назначение и особенности
6. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

     Введение

     Почва – поверхностный слой земной коры, несущий на себе растительный покров суши и обладающий плодородием. Основатель научного почвоведения В. В. Докучаев показал, что почва есть самостоятельное  природное тело, образовавшееся из поверхностных слоев горных пород  под совместным действием воды, воздуха  и различных организмов. Таким образом, природными факторами почвообразования являются материнская (почвообразующая) горная порода, климат (вода, воздух, тепло), живые организмы (растения, животные и микроорганизмы), рельеф местности и возраст страны (т. е. продолжительность почвообразования). В условиях хозяйственного использования почвы фактором почвообразования становится также хозяйственная деятельность человека (обработка, мелиорация, удобрения, посевы, эксплуатация лесных и других угодий, устройство постоянных плодовых и иных насаждений и т. п.). Совокупность почвы того или иного участка земной поверхности называют его почвенным покровом. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Агрофизические  свойства почвы

     В отличие от горной породы, характерным  и неотъемлемым свойством почвы  является ее плодородие – способность  обеспечивать растущие растения питательными веществами и влагой и тем самым  участвовать в создании урожая. В  зависимости от условий образования  почвы природное плодородие может  достигать различного уровня. Почва  служит основным средством сельскохозяйственного  производства и всеобщим предметом  человеческого труда. Подвергаясь  воздействию человека, она приобретает  эффективное плодородие, которое  зависит от уровня науки и техники, а также от системы общественных отношений.

     Характеризуя  процесс почвообразования и факторы, его обусловливающие, П. А. Костычев (1949) на первое место выдвигал физические свойства почвы, особенно плотность ее сложения. И. Б. Ревут (1975) считал, что с плотностью сложения связан весь комплекс физических и биофизических процессов в почве.

     П. Г. Семихненко (1972) писал, что частыми обработками ухудшаются структура и сложение почвы и с этими неблагоприятными условиями вынуждены бороться еще более частыми обработками почвы. Круг замкнулся. Радикально улучшить агрофизические свойства почв на фоне отвальной вспашки не представляется возможным.

     Значительное  улучшение агрофизических свойств  почвы возможно при обработке  ее без оборота пласта с оставлением  на поверхности стерни и пожнивных  остатков.

     Плотность сложения почвы. При оставлении на поверхности  почвы стерни и пожнивных остатков не образуется почвенной корки, благодаря  чему улучшатся водопроницаемость  и воздухообмен; накапливается больше влаги, и почва разуплотняется; увеличивается содержание органического вещества в верхнем слое почвы, что повышает ее структурность; при рыхлении без оборота пласта постепенно исчезает плужная подошва.

     Удельный  вес почвы – отношение веса твердой фазы (почвенных частиц) к весу того же объема воды. Наибольший удельный вес имеет минеральная почва, например песчаная с высоким содержанием кварца (удельный вес 2,65); удельный вес перегноя и торфа 1,6. Поэтому почвы с большим количеством гумуса отличаются меньшим удельным весом (так, у мощного чернозема он 2,37).

     Почва состоит из твердой фазы (почвенных  комочков) и промежутков между  ними, или пор. Общий объем пор  в процентах по отношению ко всему  объему почвы называется пористостью, или скважностью почвы. Поры могут  быть заняты водой или воздухом. Агрономически наиболее благоприятно, когда поры почвы, занятые водой и воздухом, имеют отношение 1:1. Такое соотношение отражает благоприятный водный и воздушный режим в почве, способствует биологической активности.

     Физико-механические свойства почвы – связность, пластичность, липкость, набухание и усадка –  имеют значение при механической обработке, так как от них зависит  удельное сопротивление почвы орудиям  обработки.

     Связность - способность почвы противостоять механическому воздействию. Она зависит от силы сцепления частиц. Наибольшей связностью обладают почвы тяжелые, уплотненные, пересохшие.

     Пластичность  – способность почвы во влажном  состоянии изменять форму и сохранять  ее. Наиболее высокая пластичность присуща глинистым почвам, менее  пластичны супесчаные и песчаные почвы.

     Липкость  – прилипание почвы к орудиям  обработки. Глинистые бесструктурные почвы, а также насыщенные натрием (солонцы) отличаются сильной липкостью. Прилипание увеличивается с повышением влажности почвы.

     Набухание – способность почвы изменять объем вследствие увлажнения и замерзания. К набуханию способны почвы с  большим содержанием органического  вещества, насыщенные натрием, а также  тяжелые (глинистые) почвы, богатые  коллоидами. При изменении объема в почве могут образовываться трещины, а также происходить  разрывы корне, выпирание узла кущения  и другие, неблагоприятные для  растений явления.

     Усадка  почвы – процесс, обратный набуханию, проявляющийся при высыхании, свойственен  бесструктурным почвам.

     Для агрономической характеристики состояния  почвы, под которой понимают пригодность  почвы для механической обработки. Она зависит от состояния влажности, связности, пластичности, липкости.

     Спелая  почва легко обрабатывается орудиями, не прилипает к ним, не мажется, не образует глыб, а крошится при обработке  на мелкие комки.

     В результате систематического уплотнения почвы пяткой плуга при вспашке  на одну и ту же глубину, образуется в верхней части подпахотного слоя плотная прослойка почвы, или  плужная подошва. Для предупреждения ее возникновения следует пахать поле на разную глубину и в разных направлениях.

     Вода, находящаяся в почве и содержащая различные растворенные в ней  вещества, называется почвенным раствором. Почвенная влага испытывает действие сил различного характера: силы тяжести, сорбционных сил, исходящих от поверхности  почвенных частиц, капиллярных и  осмотических. Сорбционные силы достигают  значительной величины (несколько тысяч  атмосфер), но действуют на короткое расстояние и создают вокруг почвенных  частиц оболочку из прочносвязанной  влаги, состоящую из двух молекулярных слоев. Плотность ее, по-видимому, более единицы – она не способна растворять электролиты. Поверх этой оболочки образуется слой рыхлосвязанной влаги, толщиной 10 –15 молекулярных слоев, которая отличается от обыкновенной воды лишь тем, что ее молекулы определенным образом ориентированы по отношению к почвенным частицам. Сорбция воды частицами почвы (гигроскопичность почвы) может начинаться с сорбции водяного пара. Наибольшее количество воды, которое может быть сорбировано из водяного пара при относительной влажности воздуха, близкой к 10%, называется максимальной гигроскопичностью почвы. Водоподъемная способность почвы обусловлена капиллярными силами и выражается в том, что влага поднимается над уровнем грунтовой воды. Высота подъема тем больше, чем тяжелее почва по механическому составу и чем, следовательно, мельче в ней поры. В песчаных почвах высота подъема 30 – 40 см, в суглинистых и глинистых может достигать 3 – 4 м. Такая влага в природе встречается над зеркалом грунтовой воды; называется она капиллярно подпертой влагой и образует так называемую капиллярную кайму. Содержание влаги в почве (влажность почвы) выражают в процентах от веса почвы или от ее объема; запас влаги в том или ином слое почвы – в миллиметрах водного слоя.

     Совокупность  поступление влаги, ее передвижения и расхода называется водным режимом  почвы. Он играет большую роль в почвообразовании и влагообеспечении растений. Важнейший источник влаги для растений – атмосферные осадки. Залегающая не глубоко от поверхности грунтовая вода тоже может быть источником влаги. Влага атмосферных осадков, поступающая на поверхность почвы, частично стекает по ней, образуя поверхностный сток, который может вызвать смыв и эрозию почвы. Остальная часть проникает и впитывается в почву. Часть влаги испаряется в атмосферу непосредственно, а часть может стекать в грунтовые воды.  
 

     Система земледелия для засушливых степных условий

     Засухи  наносят огромный ущерб сельскохозяйственному  производству. Одними агротехническими мерами преодолеть их негативное влияние  не удается. Необходимы комплексные  меры. Среди них особая роль принадлежит  мелиорации земель. Реальный практический смысл имеют полезащитные лесонасаждения, регулярное орошение.

     В зависимости от основного назначения находят применение следующие виды защитных лесных насаждений:

     Полезащитные  лесные полосы, которые задерживают  и распределяют снег на полях, повышают влажность почвы, уменьшают испарение  влаги, препятствуют развеиванию почвы ветром, защищают сельскохозяйственные культуры от засухи и суховеев и повышают урожай сельскохозяйственных культур.

     Водорегулирующие  лесные полосы на склонах, назначение которых – поглощение поверхностного стока талых ливневых вод, равномерное  распределение снега и защита полей от ветров.

     Полезащитные  лесные полосы размещают по границам и внутри полей севооборотов в  двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Полосы с перпендикулярным направлением по отношению к наиболее вредоносным  суховейным, метелистым и пыльным  ветрам относятся к категории  продольных или основных; поперечные или вспомогательные полосы защищают поля от ветра других направлений.

     Чтобы правильно расположить поля севооборотов с учетом рельефа и хозяйственных  требований, допускается отклонение продольных полос от направлений, перпендикулярных к наиболее вредоносным ветрам до 30.

     Чтобы обеспечить проезд тракторов с прицепными орудиями, в местах пересечения продольных и поперечных полос оставляют  разрыв в 35 – 40 м.

     Если  лесная полоса совпадает с направлением полевой дороги, то последнюю проектируют с наветренной южной или западной стороны.

     Основной  способ создания защитных лесных насаждений – рядовой. При этом способе посадка  осуществляется параллельными рядами.

     Среди организационно-агротехнических мер  борьбы с засухой главнейшую роль играет освоение зернопаровых и зернопаропропашных севооборотов. Их общее значение в  решении поставленной задачи основано на особенностях климата засушливых областей. Ограниченное количество осадков, значительно колеблющееся по отдельным  годам, сопровождается неблагоприятным  их распределением в течение вегетационного периода при остром дефиците влажности  воздуха. В создавшихся климатических  условиях исключительно большое  значение имеет накопление глубинных  запасов почвенной влаги и  рациональное их использование культурными  растениями. Достижение этой цели определяется прежде всего установление в севооборотах правильной структуры пашни и посевных площадей применительно к агроэкономическим условиям отдельных природных зон. Плодородие почвы поддерживается и повышается применением удобрений и обработкой почвы.

     Среди всех мероприятий, направленных на предотвращение ветровой эрозии, агротехническим противоэрозионным  методам принадлежит далеко не последняя  роль. От состояния поверхности пашни  зависит скорость ветра в приземном  слое воздуха, его эродирующая способность. Обработка почвы в значительной мере влияет на противоэрозийную устойчивость верхнего слоя почвы. Большое значение в борьбе с выдуванием мелкозема  имеет степень покрытия пашни  растительностью или пожнивными остатками.

     Для предотвращения ветровой эрозии решающее значение имеет снижение скорости ветра  у поверхности почвы, увеличение почвенных агрегатов до размеров, препятствующих скачкообразному перемещению  частиц, перехват их и поддержание  верхнего слоя почвы во влажном состоянии. Этим условиям наилучшим образом  отвечает безотвальная обработка почвы  с мульчированием стерней и другими  пожнивными остатками.

     Выдувание почв и посевов наблюдается не только в степи, но и лесостепи. Довольно интенсивные пыльные бури бывают почти ежегодно весной, когда почва  занята растительностью. От них сильно страдают всходы растений, особенно сахарной свеклы. Известны случаи полного уничтожения  посевов сахарной свеклы с последующим  вынужденным пересеиванием. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Экономическая целесообразность севооборотов

     Севооборот  – научно обоснованное чередование  сельскохозяйственных культур во времени  и размещение их на полях. Период, в  течение которого культуры проходят через каждое поле в установленной  последовательности, называется ротацией севооборота. Если вместо наименования сельскохозяйственных культур указаны  группы, к которым они относятся, например озимые зерновые, яровые зерновые, пропашные и т. д., то такой перечень называют схемой севооборота. В крупных  хозяйствах обычно вводят несколько  различных севооборотов. Рациональное сочетание их составляет систему  севооборота. Чередование культур  неразрывно связано с агротехникой, в частности с обработкой почвы, применением удобрений, мероприятиями  по борьбе с эрозией почвы, сорняками, болезнями и вредителями культурных растений. Севообороты служат основой  для применения агрономических приемов; они составляют важнейшую часть  системы земледелия

     Значение  севооборотов в повышении плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур доказано длительными отечественными и зарубежными полевыми опытами. Было установлено, что в севообороте (по сравнению с бессменным возделыванием) зерновые культуры повышают урожай в 1,5 – 2 раза, сахарная свекла – в 1,5 – 2 раза, картофель – на 20 –50%; кукуруза дает меньшую прибавку урожая; лен  и подсолнечник при повторных  посевах резко снижают урожай. Такая закономерность проявляется  также при внесении удобрений.

     Снижение  урожайности при бессменном возделывании сельскохозяйственных культур вызывается многими причинами. Одни из них связаны  с питанием растений, другие – с  воздействием сельскохозяйственных культур на физические свойства почвы, третьи – биологического порядка.

     Особенности питания разных видов растений выражаются в неодинаковой потребности их в  элементах пищи, в различной способности  их корневой системы извлекать питательные  вещества из глубоких слоев почвы, а  также из труднодоступных соединений, в способности бобовых растений фиксировать атмосферный азот и  обогащать им почву. Главной причиной снижения урожайности при бессменных посевах без внесения удобрений  является одностороннее истощение  почвы (как и всякое истощение  вообще) но и в этом случае севооборот оказывает большое положительное  влияние на условия питания растений. Внесение удобрений под зерновые, картофель, сахарную свеклу и другие культуры более эффективно в севообороте, чем при бессменном возделывании.

     Различное воздействие сельскохозяйственных культур на физические свойства почвы  и на устойчивость ее против водной и ветровой эрозии выражается в том, что после уборки разных видов  сельскохозяйственных культур в  почве остается неодинаковое количество растительных остатков и органических удобрений. Регулирование баланса  органического вещества в почве  – важнейшая задача земледелия. От правильного решения этой задачи зависят физические свойства почвы, в частности ее структура, которая  служит регулятором водно-воздушного режима и надежной защиты от эрозии. Правильным подбором и чередованием культур в сочетании с внесением  органических и минеральных удобрений  можно регулировать процессы создания и разложения органического вещества в почве, добиваться бездефицитного баланса его и тем самым  улучшать физические свойства почвы. Сами растения и приемы их возделывания по-разному влияют на устойчивость почвы против эрозии. Пропашные культуры и систематическая обработка  почвы, связанная с их возделыванием, понижают устойчивость почвы против эрозии, а многолетние травы, наоборот, повышают ее; зерновые культуры при условии применения почвозащитной обработки также предохраняют почву от ветровой эрозии. В районах достаточного увлажнения и при орошении важным средством улучшения баланса органического вещества в почве и защиты ее от эрозии служат промежуточные культуры, особенно озимые. Все эти мероприятия осуществляют путем правильного размещения сельскохозяйственных культур на территории и их чередования во времени, то есть в результате применения системы севооборота.

     Не  менее опасны для урожая многих сельскохозяйственных культур вредители и возбудители  болезней. Так, при бессменных посевах  озимая пшеница сильно поражается корневыми  гнилями, лен и конопля – фузариозом, картофель – фитофторозом, ризоктониозом и паршой, подсолнечник – ложномучнистой росой, хлопчатник – вилтом, капуста – килой и т.д. При отсутствии правильных севооборотов в зерновых районах сильно размножаются клоп-черепашка, зерновая совка, жужелица и другие вредители. При возделывании сахарной свеклы на постоянных плантациях размножаются нематоды, снижающие урожай корней и содержание в них сахара.

     Растения  в процессе жизнедеятельности выделяют различные вещества: одни из них  отрицательно действуют на последующие  культуры, другие подавляют развитие полезных микроорганизмов. Аналогичные  вещества выделяют микроорганизмы, развивающиеся  в ризосфере культурных растений. Исследованиями ученых установлено, что  почва, на которой длительное время  возделывался клевер, приобретает токсичные  свойства по отношению к клубеньковым бактериям, что отдельные виды ризосферных бактерий угнетают растения при повторных посевах, но стимулируют развитие растений других видов. В земледелии биологические факторы – главные причины, которые следует учитывать при ведении севооборота. Многие болезни и вредителей можно устранить средствами борьбы лишь при правильном чередовании культур. Теми же причинами объясняется так называемое почвоутомление, от которого больше страдают растения, сильно поражающиеся грибными и бактериальными болезнями (лен, клевер, горох, и т.д.). Видовой состав грибов и ризосферных микроорганизмов в почве изменяется вследствие смены возделываемых

     Правильная, научно обоснованная система севооборотов должна отвечать следующим требованиям: соответствовать почвенно-климатическим  и экономическим условиям хозяйства, учитывать возможность трансформации  сельскохозяйственных угодий путем  мелиорации; согласовываться с размещением  населенных пунктов, хозяйственных  центров, животноводческих ферм, водоемов, дорожной сети и других элементов  внутрихозяйственного землеустройства; отвечать задачам высокопроизводительного  использования машинотракторного  парка, обеспечивая возможность  комплексной механизации земледелия.

     Проектирование  системы севооборотов проводят по нескольким вариантам с помощью расчетов. Применение математических методов  позволяет проверить значительно  большее количество возможных вариантов  и выбрать среди них наилучший. Проектируемый вариант системы  севооборотов подвергают агрономической и экономической оценке. Набор  культур, их структура и чередование  в севообороте должны отвечать агрономическим требованиям с учетом местных  почвенно-климатических условий, обеспечивать производство с 1 гектара севооборотной  площади наибольшего количества продукции с наименьшими затратами  труда и материально-денежных средств, передовых хозяйств. Экономической  оценке подвергают различные варианты системы севооборотов и структуры  посевных площадей по следующим основным показаниям: выход продукции с 1 га. и на 1 ц. продукции. Суммарный выход продукции на 1 га. севооборотной площади можно определить путем перевода продуктов в условные единицы, пользуясь коэффициентами, рекомендуемыми для каждой зоны. В практике применяется также стоимостная оценка продукции.

     В этом и заключаются причины чередования  сельскохозяйственных культур экономического характера.

     Почвозащитные севообороты, их назначение и особенности

     Чередование культур, как одно из основных агрономических мероприятий, известно давно. Указания о пользе его можно найти в  трудах древнеримских писателей (Катона, Варрона, Колумеллы, Плиния Старшего). Однако научное обоснование севооборота стало возможным лишь с развитие естественных наук. Задолго до появления теории чередования культур земледельцы на практическом опыте убедились, что бессменные посевы зерновых культур снижают урожаи зерна. Для восстановления плодородия почв земледельцы оставляли пашню в залежь и позднее в перелог. С уменьшением свободных земельных площадей возникла необходимость заменить залежи и перелог чистым паром. В ряде земледельческих районов возник своеобразный севооборот с чистым паром и перелогом; в других – только с чистым паром. Трехполье (1 – пар, 2 – зерновые, 3 – зерновые) и двухполье (1 – пар, 2 – зерновые) длительное время преобладали в дореволюционной России.

     С развитием капитализма и ростом городского населения трехполье  сменилось с севооборотом с большим  разнообразием культур, получившими название плодосменных. Классическим севооборотом считается норфольский, возникший в Англии в XVIII в. (1 – клевер, 2 – озимая пшеница, 3 – турнепс, 4 – ячмень). При введении плодосменных севооборотов резко увеличилась обеспеченность скота кормами (зеленым кормом и сеном, богатым протеином и сочным кормом.

     На  участках с уклонами 5 – 7 вводятся почвозащитные севообороты с полосным размещением культур: полосы многолетних злаково-бобовых травосмесей чередуются с однолетними культурами по схеме: 1 – 4 – многолетние травы; 1 – яровая пшеница; 2 – яровая пшеница; 3 – зерновые; 4 – однолетние травы плюс многолетние травы под покров.

     На  землях 2 – 3-й категории (уклоны от 1 до 3) возможно размещение полевых севооборотов с занятыми парами. Например. Пятипольный полевой зернопаровой севооборот: 1 – пар занятый; 2 – яровая пшеница; 3 – горох; 4 – яровая пшеница; 5 – овес с подсевом донника или шестипольный полевой зернопаротравяной: 1 – пар занятый; 2 – яровая пшеница с подсевом многолетних трав; 3 – 4 – многолетние травы (эспарцет); 5 – яровая пшеница; 6 – овес; ячмень с подсевом донника.

     На  землях первой категории (уклоны до 1) возможны полевые севообороты с чистым паром, например, пятипольный полевой зернопаровой: 1 – пар чистый; 2 – яровая пшеница; 3 – горох; 4 – яровая пшеница; 5 – овес, ячмень на зерно; или шестипольный полевой зернопаровой с озимой рожью: 1 – пар чистый; 2 – озимая рожь; 3 – яровая пшеница; 4 – горох; 5 – яровая пшеница; 6 – овес, ячмень; или семипольный полевой зернопаротравяной: 1 – пар чистый; 2 – яровая пшеница; 3 – овес, ячмень с подсевом трав; 4 – 5 – многолетние травы (эспарцет); 6 – яровая пшеница; 7 – яровая пшеница, зернофуражные, лен, подсолнечник, гречиха. Восьмипольный полевой зернопаровой: 1 – пар чистый; 2 – озимая рожь, 3 – яровая пшеница; 4 – овес, ячмень с подсевом многолетних трав; 5 – 6 – многолетние травы; 7 – яровая пшеница; 8 – лен, овес, ячмень, подсолнечник, гречиха. Четырехпольный свекловичный севооборот: 1 – пар чистый; 2 – сахарная свекла; 3 – яровая пшеница; 4 – яровая пшеница, ячмень, однолетние травы на монокор. 
 
 
 
 

     СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кругляков М. Я. и др. Комплексная механизация применения удобрений. -М.: Колос, 1972 г.256 с.
2. Маукевич В. В., Лобанов П. П. Сельскохозяйственная энциклопедия: в 6 т./ -М.: Советская энциклопедия, 1974 г. -Т.1-6.
3. Моргун Ф. Т., Шикула Н. К. Почвозащитное бесплужное земледелие. -М.: Колос, 1984 г. - 275 с.
4. Основы земледелия: учебное пособие/ под ред. Проф. В. Н. Прокошева. -М.: Изд-во Колос/ 1975 г. 512 с.
5. Проблемы земледелия: учебное пособие/ под ред. С. Г. Скоропанова. -М.: Изд-во Колос/ 1978 г. 296 с.