Агроприемы регулирования воздушно-теплового режимов почвы
Лекция 9
Тема - Агроприемы регулирования воздушно-теплового режимов почвы.
Агроприемы регулирования воздушно-теплового режимов почвы.
Потребность растений в элементах пищи удовлетворяется главным образом из природных почвенных фондов. Методы воздействия на урожай и его качество в связи с применением удобрений детально изучаются в курсе агрохимии. Однако в курсе земледелия нельзя не рассматривать вопросы пищевого режима, поскольку обработка почвы и севооборот оказывают большое влияние на физико-механические свойства, микробиологическую деятельность и динамику почвенных элементов пищи растений.
При возделывании растений в поле их потребность в пище зависит от величины урожая, вида и сорта растений, его возраста, уровня агротехники, от свойств почвы и ряда других причин. Содержание в урожае азота, фосфора и калия значительно меняется от культуры и структуры урожая (табл. 11).
Таблица 11
Примерный вынос азота, фосфора и калия с урожаем, кг в 1 т
| Культура | Основная продукция | Рекомендуемые материалыFREE Система автоматического регулирования давления в ресивере FREE Устройства автоматического регулирования возбуждения синхронных машин FREE Испытательная станция турбовинтовых двигателей ТВ3–117 ВМА–СБМ1 серийного производства FREE Анализ систем автоматического регулирования давления пара в барабане котла FREE Система автоматического регулирования уровня металла в кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок FREE Расчет режимов резания N | P2O5 | К2О |
| Пшеница озимая Пшеница яровая Рожь озимая Кукуруза Горох Гречиха Люпин Подсолнечник Сахарная свекла Картофель Многолетние бобовые травы | зерно --//-- --//-- --//-- --//-- --//-- --//-- семена корнеплоды клубнеплоды сено | 37 47 31 34 66 30 68 40 5,9 6,2 20,0 | 13 12 14 12 16 15 19 26 1,8 2,0 6,0 | 20 18 26 37 20 40 47 118 7,5 14,5 15,0 |
Зерновые и зернобобовые культуры больше потребляют азота. На создание тонны зерна затрачивается 37-68 кг азота. Для подсолнечника, сахарной свеклы, картофеля характерно гораздо большее потребление калия по сравнению с зерновыми культурами.
В результате эволюционного развития почвообразовательного процесса состав почвы, ее основные свойства относительно стабилизируются. Биогеохимический круговорот способствует воспроизводству свойств природных экосистем и их почв. В условиях сельскохозяйственного использования почв это равновесие нарушается. Из хозяйственного круговорота исключается часть питательных веществ, которая содержится в урожае и продуктах животноводства, вывозимых за пределы своего хозяйства. Некоторые элементы, освобождающиеся при разложении растительных остатков, выпадают из круговорота при перемещении их в недоступную для растений зону. Эти отчуждаемые питательные вещества должны возмещаться из запасов почвы или из атмосферы, или внесением удобрений.
Главный путь поступления азота из атмосферы в почву связан с биологической деятельностью микроорганизмов и растений. В этом большое значение имеет деятельность двух групп: свободноживущих в почве и симбиотических, обитающих на корнях некоторых высших растений, преимущественно бобовых.
Из группы свободноживущих азотофиксаторов первым был выделен анаэроб CIostridium Pasteurianum в 1893 году русским микробиологом С. Н. Виноградским. Однако для земледелия больший интерес представляет аэробный азотофиксатор Azotobacter , открытый в 1901 году Бейеринком. При благоприятных условиях азотобактер может полностью возместить вынос азота урожаем сельскохозяйственных культур и поддержать равновесие азотного баланса. Благоприятные условия для его деятельности: хорошее строение пахотного слоя, высокое содержание фосфора и кальция, температура 28 ° С. Установлено также, что молибден может усилить фиксацию азота в 10-30 раз. Активна деятельность азотобактера на каштановых и черноземных почвах, солонцах при унавоживании и гипсовании. В настоящее время освоен препарат азотобактерин заводского изготовления для заражения почвы или семян культурой азотобактера. Этот прием дает прибавку урожая зерновых хлебов на 20-30 % и сахарной свеклы до 20-25 %.
Наряду со свободноживущими бактериями-фиксаторами азота, большое значение для земледелия имеет деятельность симбиотических микроорганизмов, которые в ассоциации с клубеньковыми бактериями и бобовыми культурами во много раз сильнее влияют на баланс азота. Клубеньковые бактерии представлены несколькими расами или видами, каждый из которых образует с бобовыми растениями самостоятельную ассоциацию. Широко используются в производстве под названием нитрагина разные виды бактерий для клевера, люцерны, донника, сои, гороха и вики, люпина и сераделлы, фасоли и др. При возделывании бобовой культуры на том или ином поле впервые необходимо внести в почву клубеньковые бактерии соответствующей расы. Если нужных бактерий в почве нет, клубеньки на корнях бобовых культур не образуются и азот в почве не накапливается.
Основным источником азота в почве являются растительные остатки, органические удобрения и тела микроорганизмов. Многолетние травы, особенно люцерна и эспарцет однолетнего пользования, обогащают почву растительными остатками в 1,2-3 раза больше, чем однолетние культуры: озимая пшеница, горох и др. Но органический азот не может усваиваться растениями, им нужен минеральный азот. В этом превращении важнейшее значение имеют: аммонификация, нитрификация и денитрификация. Еще в 20-х годах ХХ столетия А. Н. Лебедянцевым было установлено, что в течение года на выщелоченном черноземе может накапливаться 250 кг/га доступного растениям азота. Процессы мобилизации почвенного азота можно регулировать приемами обработки почвы, внесением под бобовые культуры фосфорных и органических удобрений, а также предшественником (табл. 12).
Таблица 12
Запас элементов питания в почве до посева озимой пшеницы, кг/га
| Предшественник | NO3 | Р2О5 |
| Чистый пар Овсяно-гороховый пар Эспарцетовый пар Горох Овес Свекла Бессменный посев | 238 172 175 105 96 57 68 | 58 47 36 45 36 25 20 |
Перед посевом озимой пшеницы запасы нитратов и фосфора более высокие по чистым и занятым парам, по гороху. После сахарной свеклы и в бессменных посевах пищевой режим озимой пшеницы неудовлетворительный.
Обработка почвы напрямую влияет на ее водно-физические свойства и косвенно на скорость минерализации органического вещества. Поверхностная обработка почвы под озимую пшеницу комбинированными агрегатами 2КПЭ-3,8 + 2Биг-3 + 3ККШ-6 не только увеличивает запас продуктивной влаги, но и накапливает на 1,0-2,6 мг/кг больше NО3 в 0-20 и 20-40 см горизонтах по сравнению с отвальной полупаровой и глубоким безотвальным рыхлением. В то же время отвальная вспашка под яровые культуры осенью накапливает нитратов в 10-20 см горизонте в 2-3 раза больше, чем поверхностная. При поверхностной обработке наибольшее количество нитратов и доступных форм фосфора содержится в 0-10 см горизонте, чем в горизонте 10-20 см. Дифференциация пахотного слоя особенно сильно проявляется при бессменной поверхностной обработке почвы вследствие поступления растительных остатков и удобрений с поверхности.
При избыточном увлажнении почвы нитраты перемещаются с водой в нижние горизонты, в случае соединения почвенной влаги с верховодной или грунтовыми водами нитраты уносятся в реки и моря. Вымыванию нитратов благоприятствуют также легкий механический состав почвы, излишнее ее увлажнение.
Большое влияние на превращение нитратов в почве оказывает потребление их микроорганизмами почвы. Быстрое уменьшение в почве накопленных нитратов после запашки больших количеств зеленого удобрения, соломистого навоза объясняется биологическим поглощением.
Важное значение в балансе азота имеет вопрос об использовании соломы. При ежегодном урожае соломы до 30 ц/га, среднем содержании азота в ней 0,5 % и площади посева озимых на Ставрополье 1500 тыс. га в валовом сборе соломы азот составит 22500 т, что равноценно внесению 56250 т минеральных удобрений. Попадая в почву, солома, имеющая очень широкое отношение углерода к азоту (от 90 до 120), вызывает биологическое закрепление азота и возможную денитрификацию. Вследствие этого растения будут испытывать недостаток доступного азота. Для того, чтобы снизить отношение С:N до 20 и меньше и эффективно использовать солому, вместе с ней надо применять 1-2 % азотных удобрений.
Фосфор оказывает большое влияние на скорость роста и развитие растений в поле. При сокращении вегетативного периода растения меньше расходуют воды на создание урожая. При этом зерновые культуры увеличивают количество зерна в урожае, повышается крупность зерна, содержание в нем белка, сахара в свекле, крахмала в клубнях картофеля, масла в семенах подсолнечника.
Фосфаты в почве находятся в органических и неорганических соединениях. Все формы органических фосфатов входят в состав тел микроорганизмов и растительных остатков. Для растений они недоступны и принимают участие в их питании после гидролиза и отщепления фосфора.
Основной минеральной формой фосфора в почве считается фторапатит Ca5F(PO4)3, иногда встречается гидроксилапатит Са5(ОН)(РО4)3. В кислых почвах возможно образование фосфатов полуторных окислов и на основании их стренгита Fе(ОН)2Н2РО4 и варисцита AI(ОН)2 · Н2РО4. Большинство минеральных соединений фосфора могут растворяться при наличии кислотности почвы, кислых выделений корневой системы или кислотообразующих микробиологических процессов, а в почве с щелочной реакцией – расщепляется путем гидролиза.
Динамика фосфатов в почве зависит от микробиологической деятельности, химических и физико-химических условий, от обработки почвы и особенностей возделываемой культуры.
Лекция "71 Ментальность в средние века" также может быть Вам полезна.
Азотобактер, нитробактер и другие бактерии растворяют трудно растворимые минеральные формы фосфатов выделением различных органических и минеральных кислот. Не исключена возможность выделения некоторыми бактериями ферментов, способных подвергать гидролизу и разложению минеральные фосфаты.
Для перевода недоступных растениям соединений фосфора из группы органических фосфатов в легкоусвояемые применяют препарат фосфоробактерин. Его эффективность выше на богатых органическим веществом почвах.
Основным фактором изменений фосфорного режима почвы являются возделываемые культуры. Некоторые из них способны усваивать питательные вещества из таких малорастворимых соединений, как фосфоритная мука или фосфаты железа, аллюминия и др. К ним, прежде всего, относится люпин. Близко к нему стоит горох, донник. Из небобовых растений – гречиха и горчица, хотя и в меньшей степени, чем люпин, но также в состоянии использовать труднорастворимые фосфаты почвы.
В почве обычно нет свободной фосфорной кислоты. Она немедленно связывается с кальцием, образуя трехзамещенный фосфат кальция Са3(РО4)2, нерастворимый в воде и выпадающий в осадок. Еще более энергично и полно идет процесс химического поглощения фосфорной кислоты, если она взаимодействует с полуторными окислами (Fе2О3, АIО3).
Большое влияние на динамику фосфатов оказывает вода в почве. С увеличением содержания воды увеличивается количество водорастворимой фосфорной кислоты также под влиянием высушивания почвы и повышения температуры почвенного раствора.
Приемы механической обработки почвы, особенно вспашка, глубокая культивация, окучивание повышают аэрацию и газообмен почвы, усиливают деятельность полезных микроорганизмов, способствуют развитию процессов нитрификации и тем самым оказывают разностороннее влияние на мобилизацию фосфорной кислоты. Обработка залежей, целины увеличивает доступность фосфорной кислоты вследствие превращения в усвояемые формы недоступных фосфорорганических соединений.
