«Экспресс» методом улучшения физического комплекса почв является включение в состав севооборотов посевов многолетних трав на 2-3 года, причем травосмеси более эффективны, чем чистые посевы злаковых или бобовых трав. Для улучшения деградированных почв наиболее приемлемы приемы восстановления плодородия при длительном использовании многолетних трав с выведением их посевов из севооборотов, когда под пологом трав начинается восстановительная сукцессия за счет появления видов естественных степных сообществ. Еще более эффективным является метод «агростепей», при котором за короткое время резко увеличивается масса корней и обеспечивается равномерность их распределения по почвенному профилю.

Традиционное восстановление плодородия почв под залежной сукцессией также является эффективным и дешевым, хотя и длительным фитомелиоративным приемом восстановления почв.

Известно, что плодородие почвы в значительной степени определяется возделываемыми культурами. Монокультура, к примеру, способствует истощению почвы. Даже в условиях севооборотов, если в нем чередуются только однолетние растения, происходит ухудшение физических свойств почвы и обеднение ее гумусом.

Многолетними исследованиями установлено, что применение севооборотов с преобладанием зерновых культур даже при ежегодном внесении навоза дозой в 5 т/га и минеральных удобрений приводит к значительному снижению содержания гумуса в почве. В то же время введение в севооборот только одного поля трав уже приводит к стабилизации его содержания. Севообороты с многолетними травами 2-3-х и более лет использования способствуют значительному восстановлению многих параметров почвенного плодородия.

Установлено, что размер накопления растениями органического вещества определяется сроком и интенсивностью их жизни. Деятельный перегной и прочная структура максимально образуются в период жизни и роста растений, т.е. в тот период, когда основная масса корней не подвергается разложению. Поэтому совершенно очевидно, что в агроэкосистемах это зависит как от биологических особенностей возделываемой культуры, так и от технологии выращивания и использования той или иной части урожая в качестве хозяйственно-ценной.

Наиболее почворазрушающими являются пропашные культуры, т.к. при современной технологии их возделывания основная, предпосевная подготовка и обработка междурядий способствуют распылению структуры верхних слоев почвы, созданию аэробных условий, способствующих разложению гумусовых веществ. Обогащение органическим веществом и улучшение структурно-агрегатного состава под пропашными культурами происходит только в почве, которая непосредственно прилегает к корням растений. Однако этого далеко недостаточно для компенсации потерь, связанных с технологией возделывания.

Зерновые культуры несколько лучше влияют на названные параметры плодородия почвы вследствие равномерного распределения корневой системы и более плотного сложения. Однако относительное распределение травостоя по площади и повышение проективного покрытии способствует повышению почвоохранной роли смешанных посевов, а также снижению засоренности посевов. К тому же бобовые компоненты накапливают значительное количество азота, который благотворно сказывается даже в урожае и качестве урожая небобового компонента смеси. Следует отметить, что вопрос технологии возделывания поликультур, взаимоотношения растений в посевах, влияния их на плодородие почвы до сих пор остается недостаточно изученным.

Благодаря мощному развитию корневой системы, во много раз превышающей по длине и массе, корневую систему однолетних сельскохозяйственных культур, в севооборотах с многолетними травами они накапливают много органического вещества - материальную основу гумусообразования. Кроме того, ризосферные бактерии, используя корневые выделения растений в период их жизни, образуют большое количество деятельного перегноя. Известно, что количество ризосферных бактерий в 1 г почвы под многолетними травами в сотни раз больше, чем под зерновыми колосовыми культурами.

В севооборотах с многолетними травами происходит не только простое воспроизводство плодородия почвы. Часто отмечается значительное накопление органического вещества и улучшение свойств почвы по сравнению с исходными, что позволяет в дальнейшем использовать ее вновь как пашню. Так, под многолетними травами отмечено значительное повышение содержания гумуса, улучшение структурно-агрегатного состава, что приводит к повышению противоэрозиониой устойчивости почвы.

2.2 Роль растений в формировании структуры почвы

Обязанная своим формированием климату, рельефу, геологической породе почва несет на себе следы влияния всех этих экологических факторов, которые объединены в биогеоценотический комплекс, экосистему, где почва является связующим между ее компонентами звеном.

Организатором такой экосистемы являются растения. Именно они производят ту первичную продукцию, которая служит началом трофических цепей, непосредственным источником энергии для почвообразования. Растения усваивают часть солнечной энергии, которая затем определяет всю жизнь биосферы. Остальные живые организмы лишь трансформируют запасенную растением солнечную энергию [13].

В естественных экосистемах растительность обеспечивает регулярный приток и постоянство приходной части баланса органического вещества. Почвы, находящиеся под лесом, луговой и степной растительностью, отличаются от пахотных значительно лучшим структурным состоянием и сравнительно хорошей водопрочностью структурных отдельностей. При пахотном использовании почвы с возделыванием культурных растений этот баланс нарушается. Сельскохозяйственные культуры оказывают неодинаковое воздействие на свойства и плодородие почв и поэтому не любое из них может быть фитомелиорантом.

Пропашные культуры, к примеру, за счет системы обработки почвы с постоянным рыхлением и усилением процессов разрушения органического вещества и ухудшения физического состояния почвы наносят больше вреда, чем приносят пользы. По этой причине они относятся к почворазрушающим. В то же время многолетние травы обладают мощным фитомелиоративным эффектом и потому рассматриваются как почвовосстанавливающие. Однолетние зерновые культуры занимают промежуточное положение и вследствие равномерного распределения корневой системы и более плотного сложения благотворно влияют на свойства почв. Однако относительная непродолжительность жизни снижает их положительное влияние на почву. Кроме того, корневая система злаков начинает отмирать уже с момента их цветения [12]. Поэтому озимые, которые длительное время сохраняют почву в стабильном состоянии, заглушают сорняки и оставляют много пожнивных и корневых остатков, больше сходства имеют с почвовосстанавливающими многолетними травами, а яровые - с пропашными.

Анализируя фитомелиоративный потенциал разных растений, культурные растения можно расположить по почвовосстанавливающеи эффективности в ряд: многолетние травы - двулетние бобовые травы - однолетние травы - озимые - зернобобовые - яровые зерновые - пропашные.

Возделываемые культуры оказывают существенное влияние на оструктуренность пахотного слоя почв. Например, при постоянном паровании и под кукурузой содержание агрегатов крупнее 0,25 мм было около 20%, после 6-летнего возделывания пшеницы -18%, под люцерной - 25%. Это еще раз подтверждает известное положение о структурообразующей роли многолетних трав. Частое действие почвообрабатывающих орудий также способствует снижению содержания микроагрегатов в пахотном слое почвы [12].

По мнению П.В.Вершинина, чем больше травы оставляют в почве растительных корневых остатков, тем выше их структурообразующая роль, а корневых остатков в почве после трав будет больше там, где был выше урожай трав. Работа А.А.Плотникова также показывает, что увеличение водопрочных агрегатов идет в соответствии с увеличением урожая трав. При этом, по данным И.Б. Ревута происходит резкое (в 2,5 раза) повышение оструктуренности почвы. П.В.Вершинин отмечал снижение эффекта действия многолетних трав на восстановление структуры почвы к юго-востоку, т. е. к засушливым районам.[15]

Известно, что корневая система растений выступает в роли мощного агента структурообразования, пронизывая почву во всех направлениях густой сетью мелких корешков. Корни могут проникать в почву по трещинам, следам сгнивших корней и корневищ растений, по ходам животных. Корни заселяют также те глубокие слои почвы, где почва мало иссушается, а промерзание сравнительно слабое или мало проявляется. Немаловажную роль играют мелкие корни и корневые волоски, которые могут поселяться и в нерасчлененной части почвы или подпочвы. Даже плотная почва во влажном состоянии не оказывает значительного сопротивления прохождению корневого волоска, нередко имеющего несколько микрон в диаметре. Расчленяющая деятельность мелких корешков распространяется на несколько миллиметров и даже доли миллиметров. В соответствии с этим и размеры структурных комков, образующихся в результате деятельности корней растений, могут быть незначительными [13].

По П.В.Вершинину, процесс рыхления почвы под травами протекает следующим образом: первый год после однолетней зерновой культуры, в которую подсеваются травы, поле начинает уплотняться; ввиду прекращения обработки, рыхлящей почву, и под действием корневых систем развивающихся травосмесей плотность почвы под травами продолжает повышаться. В зависимости от состава травосмеси, удобрительного фона и общих почвенных условий основная масса корней трав создается либо в первый год, либо во второй. Пространства после отмирания корней и корешков в осенне-зимнее время заполняются водой, которая замерзает, расширяет эти ходы, реализуя тем самым агрегатное строение почвы, создаваемое корневыми системами травосмеси. На третий год жизни трав в пахотном горизонте плотность почвы начинает уменьшаться, уплотняющей эффект трав переходит в рыхлящий. И.Б.Ревут, ссылаясь на опыты, проведенные в сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева, также подчеркивает значение однолетних и многолетних растений в расчленении почвы и улучшении ее структуры.

По В.Р.Вильямсу, основная схема образования водопрочных агрегатов сводится к тому, что в ходе разложения корневых остатков некоторых растений (при участии соответствующей микрофлоры) образуется деятельный перегной, который пропитывает почвенные комочки и склеивает их, а в дальнейшем это органическое вещество, которое превращает перегной в цемент, претерпевает необратимые изменения (денатурацию).

Исследования Г.Н.Лысака доказывают, что структурные отдельности, образованные под многолетними травами, не разрушаются довольно продолжительное время. Им установлено, что на пятый год после распашки многолетних трав содержание водопрочных агрегатов размером более 3 мм было больше почти в три раза по сравнению с полями зернопропашного севооборота, что привело к повышению водоудерживающей способности, водопроницаемости почвы и оптимизации сложения.

Это связано с тем, что многолетние травы оставляют после себя в почве пожнивных и корневых остатков в 3-4 раза больше, чем зерновые культуры. Многолетние травы являются источником образования свежего перегноя, способствующего повышению содержания гумуса, который принимает активное участие в образовании почвенной структуры почвы. Кроме того, многолетние травы непосредственно воздействуют на почву своей мощной корневой системой и оказывают механическое воздействие на образование почвенной структуры. В итоге повышается противоэрозионная устойчивость почвы.

Одним из древнейших способов улучшения структурного состояния почвы является оставление старопахотной почвы под залежь на 15-20 лет. В течение этого периода происходит на поле постепенная смена сорняков пыреем, а затем растительностью, свойственной целине (злаки, ковыль, типчак, разнотравье). Обильная корневая система, дернина трав, активная деятельность микроорганизмов приводят со временем к увеличению водопрочных структурных агрегатов и восстановлению почвенного плодородия.

О влиянии отдельных видов злаковых многолетних трав на структуру почвы в литературе относительно мало информации. Имеются данные общего характера о воздействии на почву некоторых степных сообществ с доминированием злаковых видов (ковыльно-разно-травные, ковыльно-типчаковые и т.д.). Причем структурное состояние почвы под этими сообществами зависит от степени испытываемого пресса: эрозионные процессы, выпас и выгон скота и т. д.

Некоторые исследования были направлены на изучение оструктуривающей способности сеяных видов многолетних злаковых трав. В качестве эффективного компонента севооборотов для почвооструктуривания Х.Г.Терегуловым был предложен кострец безостый. На сегодняшний день эта культура возделывается повсеместно.

В отличие от злаковых, многолетние бобовые травы являются источником почвенного органического вещества, богатого азотом. Они поддерживают плодородие почвы на высоком уровне. Многолетние бобовые травы, в отличие от однолетних, обладают высокой конкурентной способностью по отношению к сорнякам. На второй -- третий год произрастания они подавляют сорную растительность. Полезное действие бобовых длится в течение нескольких лет. Исследования академика Н.И.Саввинова свидетельствуют о том, что корневая система однолетней культуры играет большую роль в расчленении почвы на макроструктурные отдельности. В зонах достаточного увлажнения почва под действием корневых систем травянистой растительности приобретает способность крошиться на агрегаты. Некоторые однолетние культуры отличаются очень развитой корневой системой. Так, отмечая преимущество многолетних трав по накоплению корневой массы, Н.А.Качинский подчеркивал, что и однолетние травы формируют значительное количество подземной фитомассы.[13]

Страницы: 1, 2, 3