Земледелие России. Законы и системы земледелия, севооборот и обработка почвы, а также сорняки и меры борьбы с ними

Органическое вещество почвы образуется из отмерших остатков растений, микроорганизмов, почвенных животных и продуктов жизнедеятельности. Первичное органическое вещество, поступив­шее в почву, подвергается сложным превращениям, включающим процессы разложения, вторичного синтеза в форме микробной плазмы и гумификации. Сочетание названных процессов приводит к образованию сложной смеси органических веществ:

1) малоразло­жившихся растительных и животных остатков с сохранившейся первоначальной структурой;

2) промежуточных продуктов разло­жения (например, протеиды, аминокислоты, поли- и монофенолы, моносахариды и др.);

3) гумусовых веществ, образовавшихся путем микробного синтеза или остаточного происхождения;

4) раствори­мых органических соединений, которые минерализуются до про­стых минеральных соединений (НР, СО₂, NО₃ и др.) или участвуют в синтезе гумусовых веществ. Различные группы органических соединений взаимодействуют с минеральной частью почвы и закрепляются в ней. Органическое вещество - единственный источник энергии для развития почвы, формирования ее плодородия. Основным источником первичного органического вещества, поступающего в почву под естественной растительностью, служат остатки растений.

На пахотных почвах с отчуждением большей части урожаев по­левых культур источником органического вещества являются над­земные и корневые остатки растений, вносимые в почву органические удобрения. Растительные остатки разделяют на три группы: пожнивные, ли­стостебельные и корневые. Пожнивные .остатки представлены стерней зерновых культур, частями стеблей, листьев и всех других подземных частей растений, которые остаются в поле после уборки урожая. Листостебельные части растений включают корневища, столоны картофеля, корневые шейки клевера, люцерны и других трав, остатки клубней, корнеплодов, луковиц. Корневые остатки растений представлены корнями выращиваемой культуры, сохра­нившимися к моменту уборки живыми, а также отмершими.

По количеству органического вещества, оставляемого после уборки, основные полевые культуры можно разделить на три груп­пы:

1. многолетние бобовые и мят­ликовые травы, оставляющие в почве наибольшее количество орга­нического вещества.

2. однолетние зерновые и зерно­вые бобовые культуры сплошного посева. Они оставляют в почве значительно меньше органического вещества, чем многолетние травы, а зерновые бобовые в меньшей степени фиксируют азот воз­духа. Озимые культуры оставляют в почве больше органического вещества, чем яровые зер­новые и зерновые бобовые. После уборки однолетних зерновых и зерновых бобовых культур в почве остается 1,5-3,0 т/га органичес­кого вещества.

3. пропашные культуры, которые оставляют в почве после уборки наименьшее количество органи­ческого вещества. В почве при выращивании растений одновременно происходят два противоположных процесса: синтез и разрушение. Интенсив­ность обоих процессов, их соотношение определяют конечный ре­зультат. Если содержание органического вещества увеличивается, то культура обладает свойством улучшать плодородие, и наоборот. На процессы накопления и разрушения органического вещества влияют технологические приемы возделывания растений. Наряду с количеством растительных остатков важное значение имеют их химический состав и скорость разложения в почве. Так, растительные остатки многолетних трав содержат больше элемен­тов питания, чем другие культуры.

Химический состав корней многолетних трав с возрастом изме­няется. Чем старше растения, тем меньше в их корнях содержится азота и зольных элементов. Растительные остатки однолетних культур (кроме бобовых) бед­нее питательными элементами по сравнению с многолетними тра­вами

Одна часть подвижных и простых соединений, минерали­зующихся до конечных продуктов, усваивается новыми поколения­ми зеленых растений, другая часть продуктов разложения использу­ется гетеротрофными микроорганизмами для синтеза вторичных белков, жиров, углеводов и других веществ, образующих плазму но­вых поколений микроорганизмов, и в дальнейшем вновь разлагает­ся. Третья часть промежуточных продуктов разложения превраща­ется в специфически сложные высокомолекулярные соединения  гумусовые вещества, а сам процесс называют гумификацией. Обра­зование специфических гумусовых веществ в большинстве случаев начинается на стадии биологического распада растительных и животных остатков, когда углеводы гидролизуются до моносахаридов, белковые вещества - до пептидов и аминокислот, аромати­ческие соединения - до простых фенолов. Помимо этих соедине­ний в образовании гумусовых веществ принимают участие и более простые продукты распада.

Механизм образования в почве специфических гумусовых ве­ществ, по М. М. Кононовой, имеет следующий вид:

1. Исходными структурными единицами (мономерами) для об­разования специфических гумусовых веществ могут служить все компоненты распада растительных тканей и метаболизма микроор­ганизмов.

2. Структурные единицы конденсируются путем окисления фе­нолов с помощью феноксидаз через семихиноны до хинонов которые взаимодействуют с аминокислотами и пептидами.

3. Поликонденсация (полимеризация) как химический процесс заканчивает образование гумусовых веществ.

Весь комплекс органических веществ в почве можно разделить на две группы: соединения индивидуальной природы, или неспецифические органические соединения, и специфические гумусовые вещества.

Неспецифические соединения лигнин, целлюлоза, протеины, аминокис­лоты, моносахариды, воска, жирные кислоты, т. е. практически всеми компонентами, составляющими растительные и животные ткани или входящими в состав прижизненных выделений макро- и микроорганизмов.

Основную часть органического вещества почвы (85-90 %) со­ставляют специфические гумусовые вещества, темноокрашенные азотсодержащие высокомолекулярные соедине­ния кислой природы Они представлены гумусовыми кислотами (гу­миновые и фульвокислоты), прогуминовыми веществами - типа «молодых» гуминоподобных продуктов игуминами. Гуминовые кислоты (ГК) - фракция темноокрашенных, азотсо­держащих, высокомолекулярных соединений, извлекаемая из по­чвы щелочными растворами. При подкислении вытяжки она выпа­дает в осадок в виде гуматов. Гуминовые кислоты содержат 46-62 % углерода, 32-38 - кислорода, 3-5 - водорода, 3-6 % азота. ГК содержат серу (от десятых до­лейпроцентадо 1,0-1,2 %), фосфор (сотые идесятыедолипроцен­та) и катионы различных металлов.

Фульвокислоты (ФК) - высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты. Они растворимы в воде, кислотах, слабых растворах щелочей, пирофосфата натрия и в водном растворе ам­миака с образованием растворимых солей - фульватов. Растворя­ются они также во многих органических растворителях. Выделен­ные из почвы препараты Фульвокислот имеют окраску от соломенно-желтой до оранжевой. В состав ФК входят: углерод 36-40 %, кислород 45-50 %, водород 3-5, азот 3-4,5 %. От ГК они отлича­ются пониженным содержанием углерода и повышенным - кислорода. В состав ФК, как и в состав ГК, входят сера, фосфор и раз­личные металлы гумины - наиболее инертная часть гумусовых веществ, не из­влекаемая из почвы растворами кислот, щелочей или органически­ми растворителями.

Органо-минеральные соединения повышают устойчивость свя­занного в них органического вещества к микробиологическому рас­щеплению и обеспечивают устойчивую связь с другими свойствами почвы. Высокая биологическая устойчивость органо-минеральных со­единений способствует связыванию и инактивированию глинисты­ми минералами ферментов, выделяемых микроорганизмами для разложения органического вещества. Обязательным условием обеспечения стабильного земледелия является воспроизводство органического вещества. Оно означает одновременно воспроизводство большей части биологических агрофизических и агрохимических факторов плодородия.

Важнейшим фактором воспроизводства органического вещества в пахотных почвах являются полевые культуры. Их роль определя­ется биологическими особенностями и технологией возделывания. Если в естественных ценозах вся растительная масса поступает в почву, аккумулируя в верхнем слое углерод, азот и зольные элемен­ты, то в агроценозах с поля отчуждается большая часть накоплен­ной массы растений и баланс названных элементов в почве не мо­жет не быть бездефицитным. Темпы разложения растительных остатков в почве зависят от со­отношения С: N. Быстрое разложение свойственно растительным остаткам клевера с узким соотношением С : N; менее интенсивно разлагаются растительные остатки зерновых культур и викоовсяной смеси.

Читайте также Воспроизводство агрохимических показателей.