688

1.Разрабатывать и осваивать специализированные почвозащитные севообороты с наличием высокого процента трав.

2.Обработку почвы проводить поперѐк склонов, включая посев.

3.Использовать пожнивные, уплотнѐнные посевы почвозащитной культуры в междурядья основной.

4.На сильносмытых почвах проводить залужение.

5.Выбирать формы и сроки внесения удобрений с учѐтом их растворимости превращений и поглощения почвой.

9.5ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ И СООТНОШЕНИЙ АГРОХИМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ НА ПОЧВУ И РАСТЕНИЯ

Комплексное внесение удобрений в почву оказывает многостороннее влияние на почву: подкисляет или подщелачивает еѐ среду за счѐт физикохимического обменного поглощения, взаимодействия с растениями; может изменять биологическую и ферментативную активность; способствовать или противостоять химическому поглощению биогенных и токсических элементов; способствовать усвоению или ослаблению действия других элементов.

Систематическое внесение физиологически кислых удобрений приводит к сдвигу реакции среды в кислый интервал, физиологически щелочные удобрения в щелочную сторону. В этом случае необходимо нейтрализовать кислотность почвы и создать оптимальные условия для роста и развития растений, усвоения питательных веществ.

При высоких дозах азота необходимо использовать и более высокие дозы фосфора. При недостатке фосфора не идѐт образование белков, накапливаются свободные нитраты.

Оптимизация применения удобрений предусматривает не только внесение макроэлементов, но и микроэлементов. Высокие дозы азота повышают урожайность овощных культур: белокочанной капусты, моркови, томатов, огурцов. Однако в ряде случаев это обуславливает в продукции боле высокое накопление свободных нитратов. В наших опытах на дерно- во-глееватых тяжелосуглинистых почвах Пермского района Пермского края при внесении по фону N120Р90К120 (бора 0,5 кг/га) снижало содержание свободных нитратов в столовой моркови сорта Нантская на 12 %, белокочанной капусте сорта Подарок на 18,3 %. Кроме того, необходимо отметить, что с азотными удобрениями в почву поступают балластные вещества, в том числе тяжѐлые металлы, такие как свинец, кадмий, медь и цинк.

Фосфор минеральных удобрений, заделанный в почву прочно закрепляется почвенными коллоидами за счѐт химического и обменного поглощения. Скорость его перемещения в глубь почвенного профиля не превышает 0,2-0,5 мм в год. Даже при поверхностном внесении удобрений вымывание фосфора не превышает 1 % от внесѐнной дозы. Значительная

281

часть этого элемента попадает в водоѐмы с твѐрдыми почвенными частицами, вызывая усиленную эвтрофикацию водоѐмов. Цветение воды в результате бурного развития водорослей возникает тогда, когда в воде концентрация фосфора превышает 0,1 мг/л. Кроме того, фосфор, образуя лигандные комплексы, вовлекает в круговорот многие тяжелые металлы, повышение мобильности которых приводит к загрязнению природных вод и к большему поглощению их культурными растениями.

Удобрения – главный источник загрязнения водоѐмов калием. Средние величины вымывания калия из почвы -20-25 кг/га. Калий не вызывает эвтрофикацию водоѐмов, но практически все калийные удобрения содержат хлор. В присутствии большого количества хлора в почве могут образовываться хлорорганические соединения. При внесении 60 кг/га д.в. хлористого калия растениями поглощается примерно 10 кг/га хлора, а остальное его количество вымывается в дренажные воды. ПДК этого элемента в местах водоснабжения составляет 0,25-0,5 мг/л. Избыточное внесение калийных удобрений нарушает баланс магния, натрия кальция и бора в почве, что отрицательно сказывается на питании растений этими элементами.

Оптимальное соотношение основных удобрений под различные сельскохозяйственные культуры существенно снижает поступление токсических элементов в растения, в том числе радионуклидов 90Sr, 137Сs. Свойства радионуклида цезия схожи со свойствами калия, стронция с кальцием. В почвенном растворе калий ингибирует поступление в корни растений 137Сs, кальций 90Sr в 4,5-10 раз.

В настоящее время на основе научных исследований разработана система агромероприятий по снижению и очистке территорий, где наблюдается загрязнение радионуклидами при выбросах промышленными предприятиями, атомными станциями

1 Разбавление поступающих в почву радионуклидов в ультромикроколичествах калием в виде КСl и кальцием в виде СаСО3.

2.Заделка загрязненного слоя почвы в подпахотные слои на глубину до 70 см за пределы распространения деятельности корневой системы растений.

3.Подбор культур и сортов, идущих на продовольственные цели с минимальным выносом радионуклидов.

4.Подбор культур и сортов с целью увеличения выноса радионуклидов для сжигания их с последующей закопкой на глубину до 2,5 м.

Задачи агрохимии в экологии:

1.Экологическое обоснование использования агроландшафтов и контроль за их использованием.

2.Экологическая экспертиза внутрихозяйственных проектов, мелиорации почв, систем удобрений и защиты растений.

3.Воспроизводство плодородия почв путѐм внесения химических элементов в почву, определяемых точными расчѐтами.

282

4.Оптимизация круговорота и баланса химических элементов в сельскохозяйственных угодьях и естественных биоценозах.

5.Разработка методов определения параметров питания растений при добавлении в среду одних химических элементов и переводе в неусвояемые формы других с целью получения сельскохозяйственной продукции заданного элементного состава.

6.Изучение регуляторных функций микроэлементов и их роли в реализации адаптивных свойств растений.

7.Охрана почв и растений, природных вод от загрязнения тяжѐлыми металлами.

8.Изучение энергосберегающих, незагрязняющих окружающую среду технологий применения удобрений, мелиорантов.

9.Обеспечение бездефицитного баланса гумуса.

10.Мониторинг содержания всех элементов в удобрениях, почвах, воздухе, поливной и питьевой воде, растениях и животных.

9.6БИОЛОГИЗАЦИЯ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ И ЗНАЧЕНИЕ ЕЁ

ВПОВЫШЕНИИ ПРОДУКТИВНОСТИ ПОЧВ

К концу ХХ столетия в развитых и развивающихся странах мира сложилась интенсивная система земледелия, для которой характерно возделывание интенсивных сортов сельскохозяйственных культур, требующих высокого уровня питания. Высокий уровень питания связан с широким применением удобрений при уходе за растениями и использованием ядохимикатов.

Нарушение технологии применения химических средств в земледелии, близкое расположение к землям сельскохозяйственного назначения промышленных предприятий и других внешних условий приводит к техногенному загрязнению почв.

В связи с этим в странах Европы и некоторыми учѐными в России ставиться вопрос о разработке новых технологий обработки почв, о переходе на альтернативные системы земледелия в противовес интенсивным. Это минимальная обработка пахотного слоя почв на 10 см, минимальное применение минеральных удобрений и прежде всего азотных, считая, что они приводят к загрязнению продукции свободными нитратами. Согласно научным исследованиям превращение азота минеральных и органических удобрений в почве при благоприятных условиях процесса нитрификации идѐт до азотной кислоты с образованием селитр. Технический азот дорогой и поэтому целесообразно искать другой путь обеспечения растений азотом.

Анализ современного земледелия показывает, что систематическое повышение его продуктивности зависит не от альтернативных систем земледелия, а от рационального землеустройства с учѐтом агроландшафта, систем севооборотов, удобрений, обеспечивающих улучшение агрофизиче-

283

ских, биологических и агрохимических свойств почв с целью создания оптимальных условий питания растений всеми макро и микроэлементами, экологически безопасной системы защиты растений от вредителей и болезней. Любая система земледелия должна быть направлена на решение следующих задач:

–воспроизводство плодородия почв,

–высокая продуктивность агробиоценозов,

–высокое экологически чистое качество продукции растениеводства,

–высокая рентабельность производства растениеводческой и животноводческой продукции,

–снижение энергоѐмкости технологий,

–охрана окружающей среды.

Наряду с органическими и минеральными удобрениями в решении этих задач большую роль играют научно-обоснованные плодосменные севообороты с обязательным включением сидеральных культур в чистых парах или размещения их в промежуточных посевах зерновых и других культур.

Основой воспроизводства плодородия почв является создание бездефицитного баланса гумуса путем накопления его за счѐт получаемой в севооборотах биомассы.

Вкачестве зелѐного удобрения пригодны горчица белая, рапс яровой

иозимый, фацелия, райграс однолетний, донник, люпин многолетний (Лошаков В.Т., 2007).

Промежуточные посевы сидератов в полевых севооборотах и после уборки зерновых положительно влияют на агрофизические, фитосанитарные свойства почвы, улучшают баланс гумуса, защищают почву от эрозии, способствуют охране окружающей среды и получению экологически чистой продукции. В органической массе сидератов боле благоприятное соотношение С : N (10 : 1), чем в хорошо подготовленном навозе (20 : 1). Внесение органики с узким соотношением углерода к азоту повышает биологическую активность почв, усиливает процессы минерализации органического вещества, что обуславливает накопление питательных веществ и их использование растениями.

Вопытах ТСХА с белой горчицей за период с первой декады августа (посев) после озимой ржи она успевает зацвести к средине октября и может накапливать от 18-20 г до 30-35 т/га зелѐной массы. При запашке такого количества горчицы поступает в почву 386 кг углерода, 31 кг азота, 11 кг фосфора и 19 кг калия (Лошаков В.Г., 2007). Длительное использование горчицы белой в качестве пожнивной культуры в зерновом севообороте (4 ротации) повышало поступление органического вещества в почву на 32 %, а с ним углерода на 58 %. При одновременной запашке сидератов и соломы прибавка углерода достигала 87 %. Сочетание сидератов с минеральными

284

удобрениями позволило обеспечить бездефицитный баланс гумуса. Урожайность зерновых в севообороте с пожнивным посевом сидератов увеличилась в среднем на 5,6 ц/га по сравнению с зернотравяным. Пожнивная сидерация в несколько раз повышала биологическую активность сапрофитной микрофлоры, снижая количество почвенных грибов – возбудителей болезней, снижалась заболеваемость картофеля паршой. Урожайность картофеля повышалась на 86 %.

Результаты опытов по сравнительной оценке сидерального и чистого пара в РФ показали, что сидеральный пар обуславливает снижение содержания нитратов в зелѐной массе озимой ржи в 1,8 раза, повышает биологическую активность почвы, снижает засоренность многолетними сорняками, положительно влияет на продуктивность севооборота без внесения удобрений. Прибавка от биологизации составила 12 %, от 5 до 12 % при внесении ТНК в дозах 80-120 т/га (Башков А.С., Перминова И.Г., 2003).

Вопросы биологизации севооборотов в Пермском крае требуют всестороннего изучения.

Контрольные вопросы

1.Основные принципы загрязнения окружающей среды при применении удобрений.

2.Экологически безопасные требования к транспортировке и хранению удобрений.

3.Пути загрязнения окружающей среды при использовании органических удобрений.

4.Химический состав удобрений и загрязнение тяжѐлыми металлами почвы и растений.

5.Оптимальное и токсическое содержание Zn, Pb, Cu, Co в почвах и растениях.

6.Технологические нарушения при внесении удобрений в почву.

7.Эрозия почв и потери основных элементов питания.

8.Свойства почв, оказывающие негативное влияние на их физическое состояние и растения.

9.Понятие биологизации земледелия и еѐ значение в продуктивности разных севооборотов.

10.Белая горчица и еѐ значение как сидерата при возделывании в качестве пожнивной культуры в зерновых и зернопропашных севооборотах.

11.Роль гумуса в охране плодородия почв.

12.Негативное действие подвижных форм алюминия и марганца на свойства почв и растений.

13.Основные причины загрязнения растений нитратами.

14.Пути уменьшения содержания нитратов в продукции.

15.Основные понятия толерантности организмов и еѐ виды.

285

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ И ПЕРСОНАЛИЙ (ГЛОССАРИЙ)

Агрономическая эффективность удобрений и мелиорантов – ре-

зультат действия удобрений и мелиорантов, выраженный прибавкой натуральной основной продукции или прибавкой основной и побочной продукции пересчитанной в зерновые или кормовые единицы в расчѐте на гектар или на единицу удобрения и мелиоранта.

Агрохимическая характеристика почвы – совокупность химиче-

ских и физико-химических показателей, характеризующих эффективное плодородие почв - уровень обеспеченности с.-х. растений элементами минерального питания и условиями роста.

Агроценоз – (агробиоценоз) – совокупность живых (растения, животные, насекомые и др.), косных (приземный слой атмосферы, солнечная энергия, кора выветривания), биокосных (почва, природные воды) и антропогенных (растения, удобрения, мелиоранты, пестициды и др.) компонентов природы и деятельности человека, обитающих на землях сельскохозяйственного и лесного пользования, занятых посевами или посадками культурных растений или древесных насаждений, взаимодействующих путѐм обмена вещества и потоков энергии в пределах однородного участка земной поверхности.

Адсорбция – процесс аккумуляции (повышения концентрации) вещества на поверхности сорбента.

Азот аммонийный – минеральный азот, находящийся в аммонийной форме.

Азот биологический - атмосферный азот фиксированный симбиотическими и свободноживущими (несимбиотическими) микроорганизмами.

Азот валовой (общий) – сумма органического и минерального азота в почве, растениях или удобрениях.

Азот минеральный – сумма аммонийного, нитратного и нитритного азота почвы, растений или органических удобрений.

Азот негидролизуемый – часть общего (в основном органического) азота почвы, который не переходит в раствор (негидролизуются) при обработке еѐ концентрированными растворами минеральных кислот или щелочей.

Азот нитратный – азот, находящийся в форме нитрат-иона.

Азот органический – азот, входящий в состав органических соединений почвы, растений или органических удобрений.

Азотфиксация – усвоение молекулярного азота атмосферы симбиотическими и свободноживущими (несимбиотическими) микроорганизмами.

Алюминий почвы подвижный – алюминий, переходящий из почвы в раствор нейтральной соли.

Аммоний необменный – аммоний не переходящий в раствор при экстракции обменного аммония.

286

Аммоний обменный – аммоний, адсорбированный почвенным поглощающим комплексом, способный к эквивалентному замещению другими катионом.

Аммоний фиксированный – аммоний, закрепленный в межпакетном пространстве трехслойных глинистых минералов.

Аммонификация – разложение азотосодержащих органических веществ микроорганизмами с образованием аммиака.

Аморфное минеральное удобрение – чисто мукообразный порошок или с частицами шлака.

Вид минерального удобрения – категория минерального удобрения, выделяемая по действующему веществу.

Баланс питательного элемента в почве – соотношение статей при-

хода и расхода питательного элемента в почве.

Биологическая активность почвы – интенсивность микробиологи-

ческих процессов, протекающих в почве.

Биологическая поглотительная способность почвы – поглощение растениями и почвенной микрофлорой элементов питания из почвы, внесенных удобрений и/или воздуха.

Буферность почвы – способность почвы поддерживать исходное содержание элементов питания, рН, температурный и водный режимы, биологическую активность и др. свойства и параметры.

Вымывание питательного элемента из почвы – передвижение рас-

творимых элементов из верхних слоев почвы в нижележащие под действием фильтрующихся вод.

Вынос элемента питания растениями – общее количество пита-

тельного элемента, содержащегося в основной и побочной продукции, отчуждаемой поля.

Гранулированное минеральное удобрение – минеральное удобре-

ние, полученное путем гранулирования и состоящее, в основном, из частиц размером от 1 до 6 мм.

Гумификация – сложный биохимический процесс разложения органических остатков и одновременного синтеза высокомолекулярных гумусовых веществ (гуминовые кислоты, фульвокислоты и негидролизуемый остаток).

Гумус – часть органического вещества почвы, образующаяся при гумификации органических остатков.

Диагностика питания растений – определение условий и уровня обеспеченности растений питательными элементами.

Деградация почвы – ухудшение свойств и снижение плодородия почвы в результате воздействия природных или антропогенных факторов.

Действующее вещество (д.в.)– основной питательный элемент, содержащийся в удобрениях.

287

Динамика потребления питательных элементов – потребление элементов питания в течение вегетационного периода.

Доза удобрения (мелиоранта) – количество удобрения (мелиоранта), вносимого под конкретную культуру за один приѐм, которое выражают: при внесении минеральных удобрений в кг действующего вещества (д.в.) на гектар, в г д.в./м2, мг/сосуд и др.; при внесении органических удобрений и мелиорантов в т/га, кг/м2, г/сосуд.

Ёмкость катионного обмена почвы – количество катионов адсор-

бированных почвенным поглощающим комплексом почвы в обменном состоянии.

Ёмкость поглощения катионов почвой – максимальное количество обменных катионов, которые могут быть поглощены почвой из солевого раствора.

Загрязнение окружающей среды – поступление в окружающую среду веществ, которые оказывают на неѐ негативное воздействие.

Загрязнение почвы – содержание в почвах химических элементов, соединений и патогенных организмов в количествах, оказывающих вредное воздействие на состояние растений, здоровье, животных, человека.

Иммобилизация питательных элементов в почве – переход пита-

тельных элементов почвы и удобрений из доступной в недоступную для питания растений форму.

Истощение почвы – обеднение почвы питательными веществами в результате их деградации или длительного выращивания сельскохозяйственных культур без внесения удобрений.

Калий почвы валовой – общее содержание калия в почве, выраженное в процентах или т/га.

Калий почвы водорастворимый – калий, переходящий из твердой фазы почвы в водную вытяжку.

Калий почвы необменный – недоступный растениям калий, входящий в состав кристаллической решетки или закрепленный в межпакетном пространстве первичных и вторичных минералов.

Калий почвы обменный – калий, переходящий в раствор при взаимодействии почвы растворами нейтральных солей.

Катионы почвы обменные – катионы, поглощенные высокодисперсной частью почвы, способные к обмену.

Кислотность почвы – свойство почвы, обусловленное преобладанием в почвенном растворе ионов водорода над гидроксонием, обменных ионов водорода и алюминия в почвенном поглощающем комплексе.

Кислотность почвы актуальная – кислотность почвенного рас-

твора.

Кислотность почвы гидролитическая – кислотность почвы, прояв-

ляющаяся при обработке еѐ раствором гидролитически щелочной соли.

288

Кислотность почвы обменная – кислотность почвы, проявляющаяся при обработке еѐ раствором нейтральной соли.

Кислотность почвы потенциальная – кислотность почвы, обуслов-

ленная наличием ионов водорода и алюминия в поглощенном состоянии. Кристаллическое удобрение – минеральное удобрение, полученное

в виде кристаллов с размером более 0,5 мм.

Локальное внесение удобрений – внесение удобрений, которое обеспечивает его размещение очагами различной формы (лентами, в гнездо, в рядок).

Макроэлементы – химические элементы, содержащиеся в растениях в количестве от целых до сотых долей процента в расчете на сухое вещество.

Мелиорация почвы химическая – комплекс мероприятий, направ-

ленных на улучшение еѐ агрохимических, агрофизических и биологических свойств посредством химических мелиорантов – извести или гипса.

Миграция элемента питания в почве – процесс перераспределения водорастворимых веществ в профиле почвы. Вертикальная нисходящая миграция веществ в почве реализуется путем многократных актов сорбциидесорбции.

Минерализация органических веществ в почве – микробиологи-

ческие процессы разложение органических веществ в почве с образованием минеральных соединений.

Минерализация азота – разложение азотсодержащих органических соединений под влиянием микроорганизмов до аммиака и сопутствующих минеральных и органических соединений.

Минеральные удобрения – удобрения промышленного или ископаемого происхождения, содержащие питательные элементы в минеральной форме (соли).

Мобилизация питательных элементов в почве - переход мине-

ральных и органических веществ почвы в доступную для питания растений форму.

Нитрификация – окисление аммонийных ионов нитрифицирующими бактериями до нитратов и нитритов.

Нитрификаторы – микроорганизмы, окисляющие аммоний до нитратов и нитритов.

Обменные основания почвы – обменные катионы, входящие в почвенный поглощающий комплекс.

Окультуривание почвы – совокупность мероприятий, направленных на улучшение, агрохимических, агрофизических и биологических свойств почвы.

Органическое вещество почвы – совокупность всех органических веществ, находящихся в форме гумуса и остатков животных и растений.

289

Основное внесение удобрений – внесение основной массы удобрения до посева и посадки.

ПДК – предельно допустимые концентрации химических элементов в почвах и растениях.

Питательный элемент – элемент удобрения, необходимый для роста и развития растений.

Плодородие земель сельскохозяйственного назначения – способ-

ность почвы удовлетворять потребность сельскохозяйственных растений в факторах, обеспечивающих продукционный процесс.

Плодородие почвы – способность почвы обеспечивать условия необходимые для жизни растений.

Поглощенные основания почвы – поглощенные катионы почвой,

за исключением водорода.

Подкормка растений – внесение удобрений в период вегетации растений.

Подкисление почвы – увеличение кислотности почвы, вызванное почвообразовательным процессом, внесением физиологически кислых удобрений, отчуждением оснований с урожаем и другими видами воздействия.

Подщелачивание почвы – увеличение щѐлочности почвы, вызванное почвообразовательным процессом, внесением физиологически щелочных удобрений, химических мелиорантов и другими видами воздействия.

Показатели плодородия почвы – физические, химические, физикохимические, биологические и другие свойства (параметры) почвы, характеризующие еѐ как среду жизнеобитания растений.

Потери азота газообразные – потери азота почвы и удобрений вследствие улетучивания газообразных соединений азота.

Почвенный поглощающий комплекс (ППК) – совокупность мине-

ральных, органических и органоминеральных частиц твердой фазы почвы, обладающих поглотительной и обменной способностью.

Разбросное внесение удобрений – внесение удобрения, которое обеспечивает сплошное его размещение по поверхности почвы разбрасывателями.

Режим почвы питательный – изменение содержания в почве подвижных форм питательных элементов во времени.

Рядковое внесение удобрений – внесение удобрений при посеве или посадке растений в рядки.

Самоочищение почвы – способность почвы уменьшать концентрацию загрязняющего вещества в результате протекающих в почве процессов.

Севооборот – научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур (и пара) на полях и во времени. Период, в течение которого культуры и пар в установленной последовательности проходят через каж-

290