Регулирование режима органического вещества почв

В процессе интенсификации земледелия усиливаются экологические аспекты в оценке роли органического вещества почв, их гумусового состояния.

В современном земледелии органическое вещество определяет экологические пределы интенсификации, выступает в качестве разрешительного фактора химизации с точки зрения буферности почв и поглотительных способностей по отношению к удобрениям, преодоления нагрузки пестицидами и другими химическими веществами. Обеспеченность почв органическим веществом определяет возможности минимализации обработки почвы и сокращения энергетических затрат, способствует повышению устойчивости земледелия при неблагоприятных погодных условиях.

В зависимости от использования почв потери гумуса возрастают в следующем порядке: многолетние травы – зерновые – пропашные – пар, при этом в паровых полях они достигают 1,5 – 2 т/га в год и часто сопровождаются накоплением нитратов в почвогрунтах до глубины 2 – 5 м и в грунтовых водах, что осложняет экологическую обстановку. Особенно большие потери гумуса отмечаются в солонцовых почвах, вовлечённых в активный сельскохозяйственный оборот без мелиорации в ходе массового освоения новых земель. Обрабатываемые ежегодно, они дают низкие урожаи при избыточной минерализации гумуса.

Значительные физические потери гумуса по сравнению с биологическими в условиях проявления эрозии и дефляции. На ландшафтах, умеренно эрозионных при уклонах 2 - 3◦, потери гумуса в пахотном слое выщелоченных чернозёмов от водной эрозии составляли от 18 до 41% за 50 – 130 лет [22], что в 3 – 6 раз больше, чем на равнинах. Южные и обыкновенные чернозёмы Казахстана за 15 лет после подъёма целины до освоения почвозащитной системы земледелия потеряли в зависимости от гранулометрического состава от 11 до 36% гумуса в пахотном слое, что значительно превышает биологические потери.

Освоение почвозащитной системы земледелия в степных районах за последние 30 лет способствовали сокращению потерь гумуса вследствие дефляции почв. В то же время ежегодные потери гумуса от эрозии почв продолжаются и мало изменились.

Чтобы сократить потери гумуса, следует в качестве одного из важнейших мероприятий обеспечить возврат в почву растительных остатков и соломы, запретив их сжигание.

Решая задачи оптимизации гумусового состояния почв и режимов органического вещества, следует учитывать, что регулирование осуществляется всеми звеньями систем земледелия. Системы земледелия должны быть построены так, чтобы воспроизводство гумуса в почвах не требовало специальных затрат, а являлось следствием мероприятий, направленных на повышение продуктивности агроценозов и защиту почв от деградации.

Регулирование биогенности почв

Решение данной задачи связано с регулированием режима органического вещества почвы.

Численность и активность различных групп почвенных организмов (бактерий, грибов, водорослей, простейших, насекомых, позвоночных) по разному изменяются в зависимости от угодья, культуры, интенсивности и способов механической обработки, применения органических и минеральных удобрений, мелиорантов, пестицидов, загрязнения почвы тяжёлыми металлами и другими токсикантами.

Проявление биологической активности почв в первую очередь связано с микроорганизмами благодаря их высокой численности и активности. Количество микроорганизмов увеличивается во всех почвах сразу после распашки. Например, численность бактерий в выщелоченных чернозёмах увеличилось с 3 млн в 1 г почвы на целине до 5 млн после их освоения.

Интенсивность биологических процессов в почве зависит помимо содержания гумуса от качественного его состояния. В степной зоне, например. Увеличивается численность бактерий от чернозёмов южных к солонцеватым чернозёмам и солонцам. После распашки эта закономерность усиливается. Наиболее высокая интенсивность минерализации наблюдается в солонцах в связи с повышенной доступностью для микроорганизмов их органического вещества. Этим процессам способствует карбонатность и щёлочность среды.

Влияние различных культур, севооборотов, системы обработки ы на почвенную микрофлору и биологическую активность почв подтверждалось различными исследованиями. Информация, накопленная для большинства регионов по этому вопросу, позволяет использовать эти приёмы для регулирования микробиологических процессов.

Значительное влияние на эти процессы оказывают минеральные удобрения. Обогащая почву элементами питания и стимулируя развитие растений, они способствуют повышению биологической активности почвы, увеличивают численность и активизируют деятельность почвенных микроорганизмов. Этим и объясняется усиление минерализации органического вещества.

Серьёзной агрономической и экологической проблемой является регулирование процессов нитрификации в почвах. Автотрофная - осуществляется специфическими нитрифицирующими бактериями при хорошей аэрации почвы, оптимальной для растений влажности, нейтральной реакции среды. В результате этого процесса образуются нитраты и нитриты с возможным промежуточным образованием газообразных соединений азота.

В последнее время установлено, что процесс нитрификации могут осуществлять гетеротрофные почвенные микроорганизмы (бактерии, грибы). Это происходит при повышенном содержании органического вещества, слабокислой реакции и дефиците кислорода в почве.

Однако опасным последствием гетеротрофной нитрификации может быть синтез промежуточных соединений – гидроксиламина, нитросоединений, которые могут даже в небольших количествах давать токсичные канцерогены, опасные для человека[ 39].

Азотные удобрения оказывают двоякое влияние на процессы фиксации атмосферного азота в почвах. В небольших дозах (до 60 – 70 кг на гектар) они способствуют повышению активности азотфиксации, а в высоких дозах снижают как симбиотическую, так и несимбиотическую азотфиксацию.

Особой проблемой является взаимодействие почвенной микрофлоры с пестицидами. Она имеет два аспекта: влияние пестицидов на биоту и деградация пестицидов под влиянием почвенной биоты.

Опасные нарушения равновесия микробных ценозов возникает из-за высоких концентраций пестицидов вследствие нарушения технологий. Из всех групп пестицидов наиболее легко разлагаются гербициды, с меньшей скоростью разлагаются фунгициды [42].

Оптимизация севооборотов, минимальная обработка почвы, оставление растительных остатков, увлажнение позволяет существенно увеличить численность и активность почвенных организмов.