14624 (Фитомелиорация)

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ

1.1. Сущность мелиорации

1.2. Фитомелиорация почв

ГЛАВА II. ФИТОМЕЛИОРАТИВНЫЙ ЭФФЕКТ РАСТЕНИЙ

2.1. Фитомелиоративное улучшение почв

2.2. Роль растений в формировании структуры почвы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Национальные и международные эксперты констатируют: за последние пять лет экологическая ситуация заметно ухудшилась. Это связано с тем, что нерационально используются природные ресурсы. Вырубка леса, водная и ветровая эрозия, засоления, заболачивание почвы, деградация пахотных земель достигла более 40 %. Все эти факторы крайне отрицательно сказываются на экономике, в частности в аграрном секторе. Угрожающие масштабы приобретают практически повсеместное засоление почв, опустошение природных пастбищ, эрозия природных территорий во всех регионах. По данным Международного института окружающей среды и развития и Института мировых ресурсов, около 10 % поверхности континентов покрыто засоленными почвами, которые в большей степени распространены в аридных районах. Серьезно проблема засоления проявляется в 75 странах мира. Из общей площади орошаемых земель в мире (более 220 млн га) засолению подвержено не менее 25%, а возможно около 50%. Орошаемое земледелие является причиной засоления и заболачивания земель.

Неудовлетворительное состояние экосистем, и в частности деградация земель выдвигает задачу разработки методов их ускоренной экологической реставрации. При экологической реставрации деградированных земель можно конструировать различные типы экосистем, оптимизированных по продуктивности, структурно-функциональной организации и устойчивости. Российскими учеными разработаны эффективные методы экологической реставрации нарушенных пастбищных экосистем и доказаны их экономическая, экологическая эффективность и хозяйственная целесообразность [Головин В.И.,1995; Гасанов Г.Н., 2003; Гасанов Г.Н., Мусаев М.Р., Абдурахманов Г.М. и др., 2004]. Роли многолетних трав в формировании физического статуса плодородия почв посвящена обширная литература [Вильяме, 1939; Докучаев, 1949; Костычев, 1951; Вершинин, 1958; Лысак, 1970, 1981; Мукатанов, Харисов, 1996; Середа, 1996; Суюндуков, 2001 и др.].

Одним из методов экологической реставрации деградированных земель является фитомелиорация. Мелиорация – одна из самых древнейших сфер деятельности человека, зародившихся в неолите одновременно с земледелием. Мелиорация по смыслу самого слова имеет целью улучшение земли, окружающей среды. Ее можно добиться с помощью растений, т.е. фитомелиорации. Биологическая мелиорация деградированных земель с использованием экологически специализированных видов ксерофитов, галофитов, псаммофитов и гигрофитов является надежным способом сохранения, обогащения и охраны биоразнообразия природных и сельскохозяйственных экосистем.

ГЛАВА I. МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ

1.1 Сущность мелиорации

Мелиорация — это комплекс организационно-хозяйственных и технических мероприятий, направленных на длительное улучшение природных условий сельскохозяйственного производства в целях коренного повышения урожайности различных культур и производительности труда. С помощью освоения мелиоративных приемов в определенной системе и последовательности могут быть изменены водный, воздушный, пищевой и даже в известной степени температурный режимы почвы и посевов.

Мелиорация в комплексе с другими звеньями земледелия позволяет переделать почву, ликвидировать многие неблагоприятные ее свойства (переувлажненность, засушливость, кислотность, щелочность, засоленность, избыточную уплотненность и др.) и увеличить мощность корнеобитаемого слоя. Велико значение мелиоративных приемов в предупреждении и ликвидации последействий эрозии почвы, в рекультивации — восстановлении продуктивности пришедших в негодность земель после их промышленного использования.

Мелиорация повышает продуктивность всех отраслей сельского хозяйства и в первую очередь растениеводства. В настоящее время 35% продукции растениеводства производится на мелиорируемых землях, хотя площадь под ними не превышает 13,5%. В то же время она оказывает огромное влияние и на продуктивность животноводства (обводнение пастбищ в сочетании с оазисным орошением, создание защитных лесных полос и др.). Мелиорация делает земледелие более устойчивым, независимым или менее зависимым от колебаний погодных условий.

Засухи, суховеи, ливни и другие стихийные проявления природы в значительной мере, а иногда и полностью теряют свою разрушительную силу, если своевременно и правильно в увязке с приемами агротехники -проводятся мелиоративные мероприятия. Чем более совершенствуется агрономическая наука и техника, тем большую значимость приобретают приемы мелиорации.

В современном интенсивном земледелии по существу не может быть системы, в которую не входили бы одни важнейшие, те или иные мелиоративные приемы. А такие мероприятия, как осушение и орошение, нередко становятся определяющими всю систему земледелия. Осушение, орошение, рекультивация и некоторые другие мелиоративные мероприятия требуют, как правило довольно больших разовых капиталовложений, но их действие продолжается длительный срок, порой десятки лет, а затраты полностью окупаются в первые же годы.

В результате широкого проведения мелиоративных работ в сочетании с резко возросшим применением удобрений на мелиорированных землях постепенно изменилась вся система земледелия. Она стала более интенсивной и продуктивной. В значительном масштабе начали возделывать такие культуры, как рис, сахарную свеклу, кукурузу на силос, расширились посевы озимой пшеницы и овощных культур. На хорошо освоенных мелиорированных землях появилась возможность смело переходить на получение запрограммированных урожаев. По направлению и решению главных задач мелиоративные работы можно разделить на несколько групп.

1. Мелиорация земель с резко неблагоприятным водным режимом (заболоченных, переувлажненных), а также с недостатком почвенной влаги (пустыни, полупустыни, резко засушливые степные массивы).

2. Мелиорация земель с неблагоприятными физическими и химическими свойствами (солонцы, солончаки, с резко кислой реакцией, тяжелые оглеенные, песчаные почвы).

3. Мелиорация сельскохозяйственных угодий, подверженных отрицательному влиянию ветра и воды.

Виды мелиоративных работ, обеспечивающие решение этих задач, разнообразны и иногда прямо противоположны, например, осушение и орошение, хотя они решают одну задачу — регулирование водного режима, но в различных условиях и направлениях. В некоторых же случаях оказывается необходимым и высокоэффективным сочетание даже на одном ноле противоположных приемов (двухсторонняя мелиорация).

Непосредственно с мелиорацией почв связано также проведение так называемых культуртехнических работ: удаление камней; раскорчевка и уборка мелколесья, кустарников, пней; срезка кочек; планирование участков. Вое эти работы обеспечивают быстрейшее и наиболее продуктивное освоение мелиорируемых земель в системе земледелия на довольно продолжительный срок.

1.2 Фитомелиорация почв

Фитомелиорация - комплекс мероприятий по улучшению условий природной среды с помощью культивирования или поддержания естественных растительных сообществ. Различают гуманитарную, интерьерную, природоохранную, биопродукционную и инженерную фитомелиорации. В результате широкомасштабной видовой и внутривидовой селекции найдено 15 перспективных видов и экотипов, пригодных как в качестве растений-биомелиорантов, так и для производства энергонасыщенных кормов и лекарственного сырья на вторично засоленных почвах и в условиях орошения соленой водой. Рассоляющий эффект галофитов складывается из следующих элементов. По данным в метровом слое почвы на сильнозасоленных среднесуглинистых почвах полупустынь содержание солей составляет 48 т/га. При фитомассе надземной части 18 - 20 т/га галофиты выносят из почвы 8 - 10 т солей с 1 га в год. Затеняя почву, галофиты препятствуют испарению и связанному с ним подтягиванию солей в верхний слой почвы. Эффект зеленой мульчи составляет 2,5 т/га солей. В итоге, на участке, занятом насаждениями галофитов, процесс выноса солей из почвы достигает 10 - 12,5 тонн в год. В процессе исследований ими показано, что период рассоления почв в мелиоративном севообороте, включающем разные экологические группы галофитов, для условий средней степени засоления составляет 4 - 5 лет, сильной степени засоления - 6 - 7 лет. Особенно перспективным биомелиорантом для эффективного освоения засоленных орошаемых земель оказалась солодка голая, являющаяся одновременно ценной лекарственной и кормовой культурой. В условиях Нижнего Поволжья на засоленных орошаемых землях с близким залеганием грунтовых вод солодка дает с 1 гектара 6 - 8 т сена и 8 - 10 т солодкового корня - ценного сырья для фармацевтической и пищевой промышленности.[3]

Фитомелиоративные меры позволяют управлять и интенсивностью процесса эрозии, который достигает максимума при возделывании пропашных и минимизирован под посевами многолетних трав. Фитомелиорантами являются растения (рапс, горчица, донник, кормовое просо, вико-овсяная смесь) сидеральных и так называемых комбинированных паров, которые позволяют, сохранив ценные качества паров как влагонакопителей и очистителей от сорняков, обогатить почву органическими веществами и резко снизить опасность эрозии, ветровой и водной.

Растения различаются по своему вкладу в плодородие почвы. Фитомелиоративный эффект зависит от продолжительности жизни и продуктивности растений, соотношения подземной и надземной частей биомассы, строения и характера профильного распределения корневой системы и т.д.

Вклад культурных растений определяется, кроме того, технологией выращивания растений. Так, при возделывании пропашных культур многократная обработка способствуют распылению структуры верхних слоев почвы, созданию аэробных условий, способствующих разложению гумусовых веществ. Из-за низкого проективного покрытия почвы под посевами пропашных культур слабо защищены от развития эрозионных процессов. Поэтому их следует относить к разряду почворазрушающих.

В то же время многолетние травы (и отчасти — однолетние бобовые, обогащающие почву азотом) ввиду хорошо развитой корневой системы, а также благодаря ее более продолжительной деятельности, способствующей образованию гумуса, обладают мощным фитомелиоративным эффектом. Кроме того, высокое проективное покрытие многолетних трав и мощная корневая система с сильно разветвленной сетью мелких корешков удерживают частицы почвы от вымывания и выдувания. Поэтому их рассматривают как почвовосстанавливающие культуры.

Однолетние зерновые культуры занимают промежуточное положение, причем у озимых, которые длительное время сохраняют почву к стабильном состоянии, способны заглушать сорняки и оставляют много пожнивных и корневых остатков, больше сходства с почвовосстанавливающими многолетними травами, у яровых - с пропашными.

Фитомелиорантами являются растения комбинированных паров (рапс, горчица, донник, кормовое просо, которые позволяют, сохранив ценные качества паров как влагонакопителей и очистителей от сорняков, обогатить почву органическими веществами и резко снизить опасность эрозии, ветровой и водной. Отрицательные изменения почвы можно устранить при использовании сидератов, которые способствуют поступлению в почву органического вещества, а также улучшению физических свойств почвы и повышению урожайности последующих культур.

Плодородие почвы в значительной степени зависит от системы земледелия. Монокультура, бессменные посевы, к примеру, способствуют одностороннему истощению почвы. В условиях севооборотов, если в них чередуются только однолетние растения, происходит ухудшение физических свойств почвы и обеднение ее гумусом. В настоящее время в Зауралье РБ распространены преимущественно полевые зерпопаровые и зернопаропропашные севообороты с преобладанием зерновых культур.

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. Особое место занимают однолетние травы, дающие отаву, у которых корневая система остается живой и деятельной после скашивания надземной массы (вика, суданская трава и др.). Под ними происходит значительное повышение водопрочности агрегатов и повышение содержания органического вещества. Известно, что корневая система растений выступает в роли мощного агента структурообразования, пронизывая почву во всех направлениях густой сетью мелких корешков.

ГЛАВА II. ФИТОМЕЛИОРАТИВНЫЙ ЭФФЕКТ РАСТЕНИЙ

2.1 Фитомелиоративные приемы восстановления почв

Использование фитомелиоративного эффекта является перспективным направлением улучшения физического состояния почв как важнейшей составляющей их плодородия. Эффективность улучшения состояния почв меняется по ряду однолетние бобовые травы - многолетние злаковые травы - многолетние бобовые травы - травосмеси в севооборотах - травосмеси длительного использования на внесевооборотных участках - агростепи.

Наиболее быстро восстанавливаются такие физические свойства почв, как плотность, пористость, структурный состав. Более длительное фитомелиоративное воздействие требуется для восстановления водопрочности агрегатов. Эффективность фитомелиоративного улучшения почв связана с биологической продукцией растений, которая в свою очередь отражает климат. По этой причине наиболее эффективны фитомелиоративные мероприятия в условиях черноземов выщелоченных и наименее - на черноземах южных.