Роль рослин у формуванні структури грунту - Фітомеліорація

Зобов'язана своїм формуванням клімату, рельєфу, геологічної породі грунт несе на собі сліди впливу всіх цих екологічних факторів, які об'єднані в биогеоценотический комплекс, екосистему, де грунт є сполучною між її компонентами ланкою.

Організатором такої екосистеми є рослини. Саме вони виробляють ту первинну продукцію, яка служить початком трофічних ланцюгів, безпосереднім джерелом енергії для грунтоутворення. Рослини засвоюють частина сонячної енергії, яка потім визначає все життя біосфери. Інші живі організми лише трансформують запасену рослиною сонячну енергію [13].

У природних екосистемах рослинність забезпечує регулярний приплив і сталість прибуткової частини балансу органічної речовини. Грунти, що знаходяться під лісом, луговий і степовою рослинністю, відрізняються від орних значно кращим структурним станом і порівняно гарній водопрочной структурних отдельностей. При орному використанні грунту з обробітком культурних рослин цей баланс порушується. Сільськогосподарські культури роблять неоднаковий вплив на властивості і родючість грунтів і тому не будь-яке з них може бути фітомеліорантом.

Просапні культури, наприклад, за рахунок системи обробітку грунту з постійним розпушуванням і посиленням процесів руйнування органічної речовини і погіршення фізичного стану грунту завдають більше шкоди, ніж приносять користі. З цієї причини вони відносяться до почворазрушающім. У той же час багаторічні трави мають потужний фітомеліоративні ефектом і тому розглядаються як почвовосстанавлівающіе. Однорічні зернові культури займають проміжне положення і внаслідок рівномірного розподілу кореневої системи і більш щільного складання благотворно впливають на властивості грунтів. Проте відносна нетривалість життя знижує їх позитивний вплив на грунт. Крім того, коренева система злаків починає відмирати вже з моменту їх цвітіння [12]. Тому озимі, які тривалий час зберігають грунт у стабільному стані, заглушають бур'яни і залишають багато пожнивних і кореневих залишків, більше схожості мають з почвовосстанавлівающімі багаторічними травами, а ярі - з просапними.

Аналізуючи фітомеліоративні потенціал різних рослин, культурні рослини можна розташувати по почвовосстанавлівающеі ефективності в ряд: багаторічні трави - дворічні бобові трави - однорічні трави - озимі - зернобобові - ярі зернові - просапні.

Оброблювані культури справляють істотний вплив на оструктуренность орного шару грунтів. Наприклад, при постійному парування та під кукурудзою зміст агрегатів крупніше 0,25 мм було близько 20%, після 6-річного обробітку пшениці -18%, під люцерною - 25%. Це ще раз підтверджує відоме положення про структуроутворюючої ролі багаторічних трав. Часте дію грунтообробних знарядь також сприяє зниженню вмісту мікроагрегатів в орному шарі грунту [12].

На думку П. В. Вершиніна, чим більше трави залишають у грунті рослинних кореневих залишків, тим вище їх структуроутворюючих роль, а кореневих залишків у грунті після трав буде більше там, де був вищий врожай трав. Робота А. О. Плотнікова також показує, що збільшення водопрочной агрегатів йде відповідно до збільшення врожаю трав. При цьому, за даними І. Б. Ревуть відбувається різке (в 2,5 рази) підвищення оструктуренності грунту. П. В. Вершинін зазначав зниження ефекту дії багаторічних трав на відновлення структури грунту на південний схід, тобто до посушливих районах. [15]

Відомо, що коренева система рослин виступає в ролі потужного агента структуроутворення, пронизуючи грунт у всіх напрямках густою мережею дрібних корінців. Коріння можуть проникати в грунт по тріщинах, слідами гнилих коренів і кореневищ рослин, ходами тварин. Коріння заселяють також ті глибокі шари грунту, де грунт мало висушуються, а промерзання порівняно слабкий або мало проявляється. Важливу роль відіграють дрібні коріння і кореневі волоски, які можуть поселятися і в нерозчленованої частини грунту або підгрунтя. Навіть щільна грунт у вологому стані не надає значного опору проходженню кореневого волоска, нерідко має кілька мікрон в діаметрі. Расчленяющая діяльність дрібних корінців поширюється на кілька міліметрів і навіть частки міліметрів. Відповідно до цього і розміри структурних грудок, що утворюються в результаті діяльності коренів рослин, можуть бути незначними [13].

За П. В. Вершиніну, процес розпушування грунту під травами протікає в такий спосіб: перший рік після однорічної зернової культури, в яку підсівають трави, поле починає ущільнюватися; через припинення обробки, рихлящей грунт, і під дією кореневих систем розвиваються травосумішей щільність грунту під травами продовжує підвищуватися. У залежності від складу травосуміші, угноювального фону і загальних грунтових умов основна маса коренів трав створюється або в перший рік, або в другій. Простору після відмирання коренів і корінців в осінньо-зимовий час заповнюються водою, яка замерзає, розширює ці ходи, реалізуючи тим самим агрегатний будова грунту, створюване кореневими системами травосуміші. На третій рік життя трав в орному горизонті щільність грунту починає зменшуватися, ущільнюючої ефект трав переходить в рихлящій. І. Б. Ревуть, посилаючись на досліди, проведені в сільськогосподарській академії ім. К. А. Тімірязєва, також підкреслює значення однорічних і багаторічних рослин у розчленування грунту і поліпшення її структури.

За В. Р. Вільямсу, основна схема освіти водопрочной агрегатів зводиться до того, що в ході розкладання кореневих залишків деяких рослин (за участю відповідної мікрофлори) утворюється діяльний перегній, який просочує грунтові грудочки і склеює їх, а в подальшому це органічна речовина, яка перетворює перегній в цемент, зазнає незворотні зміни (денатурацію).

Дослідження Г. М. Лисака доводять, що структурні окремо, утворені під багаторічними травами, не руйнуються досить тривалий час. Ним встановлено, що на п'ятий рік після оранки багаторічних трав зміст водопрочной агрегатів розміром більше 3 мм було більше майже в три рази в порівнянні з полями зернопропашного сівозміни, що призвело до підвищення водоудерживающей здібності, водопроникності грунту та оптимізації складання.

Це пов'язано з тим, що багаторічні трави залишають після себе в грунті пожнивних і кореневих залишків у 3-4 рази більше, ніж зернові культури. Багаторічні трави є джерелом утворення свіжого перегною, що сприяє підвищенню вмісту гумусу, який бере активну участь в утворенні грунтової структури грунту. Крім того, багаторічні трави безпосередньо впливають на грунт своєї потужної кореневою системою і надають механічний вплив на утворення грунтової структури. У результаті підвищується протиерозійна стійкість грунту.

Одним з найдавніших способів поліпшення структурного стану грунту є залишення староорних грунту під поклад на 15-20 років. Протягом цього періоду відбувається на полі поступова зміна бур'янів пирієм, а потім рослинністю, властивою цілині (злаки, ковила, типчак, різнотрав'я). Рясна коренева система, дернина трав, активна діяльність мікроорганізмів призводять згодом до збільшення водопрочной структурних агрегатів і відновлення грунтової родючості.

Про вплив окремих видів злакових багаторічних трав на структуру грунту в літературі відносно мало інформації. Є дані загального характеру про вплив на грунт деяких степових угруповань з домінуванням злакових видів (ковилово-різно-травні, ковилово-типчакові і т. д.). Причому структурний стан грунту під цими спільнотами залежить від ступеня випробовується преса: ерозійні процеси, випас і вигін худоби і т. д.

Деякі дослідження були спрямовані на вивчення оструктурівающей здібності сіяних видів багаторічних злакових трав. В якості ефективного компонента сівозмін для почвооструктуріванія Х. Г. Терегуловим був запропонований стоколос безостий. На сьогоднішній день ця культура обробляється повсюдно.

На відміну від злакових, багаторічні бобові трави є джерелом грунтового органічної речовини, багатого азотом. Вони підтримують родючість грунту на високому рівні. Багаторічні бобові трави, на відміну від однорічних, мають високу конкурентною здатністю по відношенню до бур'янів. На другий - третій рік зростання вони пригнічують бур'янисту рослинність. Корисну дію бобових триває протягом декількох років. Дослідження академіка М. І. Саввинова свідчать про те, що коренева система однорічної культури відіграє велику роль у розчленування грунту на макроструктурні окремо. У зонах достатнього зволоження грунт під дією кореневих систем трав'янистої рослинності набуває здатності кришитися на агрегати. Деякі однорічні культури відрізняються дуже розвиненою кореневою системою. Так, відзначаючи перевагу багаторічних трав з накопичення кореневої маси, Н. А. Качинський наголошував, що й однорічні трави формують значну кількість підземної фітомаси. [13]

Серед однорічних культур особливо слід відзначити озимі, які мають велике значення в захисті грунтів від ерозії. У найбільш критичні періоди розвитку водної ерозії навесні під час сніготанення і стоку поверхневих вод озимі культури, як і багаторічні трави, розбивають водні потоки на більш дрібні струмочки, не дають їм концентруватися в більш великі водні потоки, сповільнюють швидкість течії, що сприяє захисту грунту від змиву. Вітрова ерозія проявляється восени, взимку і весною до появи рослинного покриву. У цей період озимі культури захищають грунт від видування.

На відміну від озимих, ярові зернові рядового посіву відносяться до культур, що сприяють розвитку ерозії грунту. Захистити грунт від видування вони в змозі лише в пізні фази вегетації, а під час зливової та вітрової ерозії просапні культури не в змозі захистити грунти від змиву і видування, так як велика площа залишається незахищеною рослинним покривом. Ці культури вимагають щорічної основної обробки грунту. При тривалому їх обробітку без застосування добрив відбувається погіршення фізичних властивостей грунту, а головне - розпорошення грунтової структури.

Г. М. Лисак показав зменшення вмісту водопрочной структурних грудочок в полях зернопропашного сівозміни, хоча при сухому просіюванні зміст макроагрегатов було досить високим. Кількість фракцій розміром більше 0,25 мм і 1 мм знижується у декілька разів, що пов'язано зі зменшенням вмісту гумусу і органічної речовини. Це дозволяє зробити висновок, що при обробітку однорічних культур в грунті містяться у великій кількості помилково-структурні агрегати, які утворилися при механічному здавленні грунту і склеюючому впливі грунтової вологи. Ці неміцні агрегати легко руйнуються при механічному впливі.

Дещо більше значення мають однорічні трави, що дають отаву, у яких коренева система залишається живий і діяльної після скошування надземної маси (вика, суданська трава та ін.) Під ними відбувається значне підвищення водопрочности агрегатів і підвищення вмісту органічної речовини [12].

Хоча більшість авторів до найкращих "структуростворюючим" культурам відносять багаторічні трави, в умовах Зауралля, на думку Т. С. Мальцева, вони дають низький урожай і тому їх слід замінити однорічними травами, висіяним по діскованной стерні. У такому випадку однорічні трави зберігають ущільнення грунту в нижній частині орного шару, придбане в кінці року в результаті посіву зернових культур. У результаті за ефективністю крошения грунту однорічні трави майже прирівнюються до багаторічних травах.

Проте більшість авторів вважає, що освоєння в ріллю природних кормових угідь і заміна природних трав'яних формацій посівами, в основному однорічних культур, призводять до зниження інтенсивності гумусонакопленія, а також викликають збільшення поверхневого стоку талих, зливових, іригаційних вод та змив грунту. У цьому плані особливо виділяються просапні культури, на посівах яких спостерігається найбільший змив грунту зважаючи на наявність вільних від рослин міжрядь і розпорошеності грунту під впливом багаторазових обробок. На посівах кукурудзи твердий стік у 60 - 300 разів більше, ніж під багаторічними травами або зімкнутої природною рослинністю і в 10 разів більше в порівнянні з озимою пшеницею [13].

За даними Г. М. Лисака більшість просапних культур, за винятком цукрових буряків, висіваються в більш пізні терміни, до їх посіву проводять 2-3 поверхневі обробки. У період їхнього росту проводиться декілька обробок міжрядь. Така велика кількість механічних обробок призводить до погіршення фізичних властивостей грунту. Обробка міжрядь сприяє розпорошення структури верхніх шарів грунту, створення аеробних умов, що сприяють розкладанню гумусових речовин.

Поряд з деградацією грунту, протікає і зворотний процес відновлення структури. Проте його темпи значно відстають від темпів руйнування структури, так як збагачення органічною речовиною і поліпшення структурно-агрегатного складу під просапними культурами відбувається тільки в грунті, яка безпосередньо прилягає до коренів рослин. Цього далеко недостатньо для компенсації втрат, пов'язаних з технологією обробітку [12]. Під час вітрової та водної ерозій просапні культури не в змозі захистити грунт від видування і змиву. У зразках грунту, узятих на паровому полі і під кукурудзою, міститься найменша кількість ерозійно-стійких грудочок.

З метою підвищення продуктивності агроекосистем і для поліпшення якості корму, стійкості травостоїв часто застосовуються не чисті посіви трав, а змішані: дво-, трикомпонентні суміші і ще більш складного складу. Є думка, що під травосмесями оптимізація структурного стану та відновлення родючості грунту відбуваються дещо краще.

Ефект дії сумішей багаторічних трав (конюшина в суміші зі злаками на півночі і люцерна, одна або в суміші зі злаками, в зрошуваному господарстві на півдні) полягає в тому, що вони збагачують грунт великою кількістю органічної речовини, сприяють інтенсивної діяльності хробаків і комах, викликають бурхливу активність грибів, бактерій, актиноміцетів, сприяють появі свіжих продуктів їх життєдіяльності і автолизу. Все це в сукупності за короткий період (2-4 роки) призводить до значного поліпшення структурного стану грунтів і появі водостійких структурних агрегатів. Бобово-злакові травосуміші, при нормальному розвитку їх, містять більш потужну кореневу систему, яка рівномірно розподіляється в кореневмісному шарі і особливо в її верхній частині. Такий розподіл кореневої системи забезпечує рівномірний розподіл і гумусу. грунт фітомеліорація земля деградований

Бобово-злакові суміші однорічних культур (особливо чини посівної і гороху посівного з суданською травою) не тільки підвищують урожай і його якість, але і є почвощадящімі культурами. При їх вирощуванні поліпшується структурно-агрегатний склад чорнозему звичайного. Зміст агрономічно цінних агрегатів становить 69,8 - 88,5%, що вище на 14,7-26,4% в порівнянні з грунтом під ярою пшеницею. Внаслідок цього, а також більш рівномірного розподілу кореневих систем рослин у змішаних посівах створюються оптимальна щільність і пористість грунту. Крім того, більш рівномірний розподіл травостою за площею і підвищення проективного покриття сприяє підвищенню грунтозахисне ролі змішаних посівів, а також придушення бур'янів. До того ж бобові компоненти суміші накопичують значну кількість азоту, що благотворно позначається також у врожаї та якість врожаю небобового компонента суміші [12].

Накопичення гумусу в грунтах залежить від співвідношення трьох основних процесів - розкладання органічних залишків, синтезу гумусових речовин і закріплення їх у грунті. Біосинтез гумусу залежить від таких кліматичних агентів, як температура і зволоженість грунтів; також необхідною умовою гуміфікації є висока біохімічна активність грунтів. Однак вихідне кількість рослинних залишків не повністю перетворюється в гумусові сполуки.

Як відомо, відмерла частина кореневої системи рослин, а також їхні кореневі виділення призводять до збагачення грунту органічними залишками. У процесі розкладання цих залишків мікроорганізмами в грунті накопичуються в першу чергу гумусові речовини і азот. Численні дослідження показали, що освіта гумусу відбувається за рахунок розкладання кореневих залишків рослин і відмерлих мікроорганізмів. При цьому основним джерелом утворення гумусу під багаторічними травами є їх відмерлі коріння, кількість яких може становити до 50% від продуцируемой щорічно загальної кореневої маси.

Похожие статьи




Роль рослин у формуванні структури грунту - Фітомеліорація

Предыдущая | Следующая