Влияние внешних условий на продуктивность сельскохозяйственных культур и эффективность удобрений

Значительная протяженность территории Российской Федерации, большое разнообразие климатических условий, почвенного покрова и возделываемых культур исключает шаблонный подход к разработке системы удобрения, требует при решении вопросов оптимизации минерального питания растений и повышения продуктивности пашни, учета региональных особенностей внутрипочвенной трансформации элементов питания и агротехники.

Урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции формируются под влиянием абиотических и биотических факторов жизни. К абиотическим факторам относятся тепло, свет, влага, режим минерального питания, к биотическим - вид и сорт растений, микробиологические процессы трансформации питательных веществ в почве и др. Максимальная продуктивность растений проявляется лишь при гармоничном сочетании всех факторов жизни. Абиотические факторы в настоящее время довольно легко контролируются, однако в полевых условиях лишь некоторые из них регулируются агротехническими приемами.

Ни один из факторов жизни растений не может быть заменен другим, все они играют определенную роль в жизни растений. Еще Ю. Либихом (1840) было показано, что продуктивность сельскохозяйственных культур определяется элементом (фактором), находящимся в минимуме. В то же время оптимизация условий произрастания позволяет несколько снизить негативное действие отдельных лимитирующих факторов. Так, например, улучшение условий минерального питания растений значительно снижает отрицательное действие кислотности почвы на их рост, повышает их устойчивость к болезням и т. д.

Устойчивость (толерантность) растений к действию неблагоприятных факторам жизни характеризуется их способностью переносить экстремальные для жизни условия. Толерантность растений определяется продолжительностью жизни при экстремальных (минимальных или максимальных) проявлениях отдельных незаменимых факторов жизни. При оптимизации минерального питания диапазон толерантности растений к неблагоприятным условиям значительно увеличивается. Отзывчивость растений на интенсивность действия фактора количественно характеризуется повышением или понижением их продуктивности.

Характер реакции сельскохозяйственных культур на факторы внешней среды необходимо учитывать при разработке технологических приемов получения планируемых урожаев хорошего качества.

Урожайность сельскохозяйственных культур, наряду с интенсивностью фотосинтеза, в значительной мере зависит от активности потребления корневой системой элементов питания, которая в значительной мере контролируется обеспеченностью корней продуктами фотосинтеза, содержанием элементов питания в почве и агрофизическими свойствами почвы (плотность, условия аэрации, водного и температурного режимов), оказывающих непосредственное влияние на развитие и активность корней.

Способность корневой системы обеспечивать растения водой и элементами питания в значительной степени зависит от ее мощности и морфологического строения. Чем больше масса и более разветвленная корневая система растений, тем выше доступность им элементов питания. Растения с мощной корневой системой лучше обеспечены водой и питательными веществами, устойчивее к неблагоприятным внешним условиям. Примером являются дикие формы растений, у которых масса корневой системы значительно преобладает над надземной вегетативной массой. Интенсивность поглощения элементов питания корневой системой в значительной мере зависит от ее удельной поверхности. Основное количество элементов питания поступает в растения в зоне корневых волосков (зоне поглощения) растущих кончиков корня, благодаря высокой активности и большой поверхности.

Поскольку поглощение элементов питания растениями связано с затратами энергии, то поглотительная деятельность корней может осуществляться только в аэробных условиях, при хорошем обеспечении корней продуктами фотосинтеза и кислородом. Аэрация почвы играет важную роль не только в поглотительной деятельности корней, она оказывает также большое влияние на биологические и химические процессы внутрипочвенной трансформации элементов питания.

К числу наиболее актуальных задач агрохимии относится разработка методов контроля и управления продукционным процессом сельскохозяйственных культур. Использование для разработки системы удобрения только агрохимических показателей (свойств) почвы явно недостаточно. В современных условиях требуется комплексная характеристика функционального состояния почв и их пригодности для определенных сельскохозяйственных культур. Такая оценка почвы имеют важное значение для агронома, основной производственной задачей которого является получение возможно большего количества продукции растениеводства и прибыли с единицы площади.

Наиболее благоприятными агрофизическими свойствами для сельскохозяйственных культур обладают легко — и среднесуглинистые почвы. Глинистые, супесчаные и песчаные дерново-подзолистые почвы, как правило, менее плодородны по сравнению с суглинистыми.

В свое время Д. И. Прянишников (1965) писал, что почвы в Нечерноземной зоне, не знающие сильных засух, при известковании и внесении необходимого количества минеральных и органических удобрений могут давать высокие устойчивые урожаи, а гарантированный сбор зерна позволит застраховать страну от последствий засух, часто наблюдаемых в южных районах.

При систематическом внесении 1,2-1,5 ц/га действующих веществ с минеральными удобрениями и 5-6 т/га органических на фоне известкования и хорошей агротехники, в Нечерноземной зоне можно получать устойчивые урожаи зерновых культур 22-25 ц/га, сена многолетних трав — 40-50, зеленой массы кукурузы — 350-400 и картофеля — 220-250 ц/га. Естественное плодородие дерново-подзолистых суглинистых почв позволяет получать зерна лишь 10-14 ц/га, а песчаных и супесчаных -7-8 ц/га. Поэтому поддержание и повышение плодородия почв, является одной из важнейших государственных социально-экономических задач. В РФ государство возлагает на землепользователей полную ответственность за агрономическое и экологическое состояние почв.

Уровень создаваемого или поддерживаемого плодородия почвы должно соответствовать уровню продуктивности сельскохозяйственных культур. При низкой урожайности нет необходимости в агрономическом, экономическом и экологическом аспектах поддерживать высокое плодородие почв. Без установления требуемой продуктивности растений и их биологических особенностей рассматривать вопросы почвенного плодородия некорректно, поскольку для каждого уровня урожайности и вида растений следует поддерживать соответствующее плодородие почвы. Так, высокая продуктивность картофеля, моркови и льна наблюдается лишь на хорошоокультуренных легкосуглинистых почвах, а овес и подсолнечник дает высокие урожаи и на среднеокультуренных почвах.

В агрохимическом аспекте повышение плодородия почвы обусловливается не столько односторонним увеличением доз минеральных удобрений, сколько их гармоничным сочетанием с органическими и микроудобрениями, а также рациональными агротехническими приемами мобилизации элементов питания почвы без ее истощения.

Наиболее устойчивыми агрохимическими показателями плодородия почвы является содержание гумуса, общего азота, фосфора и калия. Поддержание определенного уровня гумусированности почвы возможно лишь при возделывании в севообороте многолетних трав, а создание требуемого уровня содержания фосфора, калия и других элементов питания в почвах достигается систематическим внесением соответствующих удобрений.

Поскольку процессы внутрипочвенной трансформации фосфора растворимых удобрений в нерастворимые фосфаты протекают довольно быстро, то для снижения затрат на их внесение целесообразно запасное внесение.

К наиболее мобильным элементам питания относятся азот, кальций и магний. Уровень их содержания в почве определяется почвенно-климатическими и агротехническими условиями возделывания сельскохозяйственных культур. Для снижения потерь нитратов, кальция и магния в результате вымывания осадками важное значение имеет разработка адаптивной к условиям агроландшафта системы удобрения, обеспечивающей в течение вегетационного периода на полях хорошо развитый травостой. Важно отметить, что в летний период под хорошо развитыми растениями вымывания элементов питания, в том числе нитратов, практически не наблюдается. Инфильтрация азота, кальция и магния за пределы корнеобитаемого слоя почвы происходит в осенний и в весенний периоды, когда почва переувлажнена и лишена растительного покрова.

Неизбежным результатом земледелия без применения удобрений является снижение естественного плодородия и постепенная деградация почв, вследствие постоянного отчуждения элементов питания с растениеводческой продукцией. Вынос питательных веществ растениями далеко не всегда пропорционален содержанию их в почве, поэтому, прежде всего, важно знать какие элементы ограничивают урожайность в настоящее время или могут лимитировать её в ближайшее годы. Чтобы корректировать свойства почвы в нужном направлении, необходимы знания процессов, обусловленных природными факторами и производственной деятельностью человека.

Все агротехнические мероприятия, связанные с применением минеральных, органических удобрений и мелиорантов, направлены на сохранение и повышение плодородия почв - улучшение состояния комплекса основных факторов, обусловливающих продуктивность сельскохозяйственных культур. Плодородие почвы нельзя охарактеризовать, учитывая лишь ее химический состав или агрофизические свойства. Оно является интегральным показателем соответствия климатических, агрохимических, агрофизических и биологических факторов оптимальным условиям роста и развития растений, а также наглядной характеристикой уровня знаний и умений технолога регулировать протекающие в ней процессы.

Воздействие на почву в результате её хозяйственного использования (обработка почвы, водная мелиорация, применение удобрений и других средств химизации земледелия), наряду с положительным действием, в отдельных случаях может оказывать отрицательное влияние на почвенное плодородие, проявляющееся в усилении водной и ветровой эрозии, потере гумуса, уплотнении почв или загрязнении нехарактерными для почвы веществами. Поэтому реальное и потенциальное плодородие почвы зависит не только от ее генезиса, но и от хозяйственной деятельности человека.

Для обеспечения стабильного роста урожайности сельскохозяйственных культур важнейшей задачей землепользователей должно быть поддержание уровня эффективного плодородия почв. Некоторое время вполне удовлетворительная обеспеченность растений элементами питания может быть достигнута за счет увеличения минерализации почвы при частом ее рыхлении. Если требуемая продуктивность посевов достигается путем интенсификации агротехнических приемов, приводящих к мобилизации элементов питания естественного плодородия почвы, то необходим постоянный контроль за ее состоянием, чтобы не допустить чрезмерного истощения.

В целом, формирование урожая протекает под совокупным влиянием широкого спектра внешних факторов: климатических (водного, температурного и воздушного режимов), свойств почвы (агрохимических, биологических и физических), а также агротехнических приемов возделывания сельскохозяйственных культур, каждый из которых оказывает определенное непосредственное или косвенное действие на продуктивность посевов.

В этой связи при разработке технологий получения высоких урожаев с заданным качеством продукции необходимо учитывать, и по возможности регулировать участие в формировании урожая каждого фактора роста и развития растений, и в первую очередь тех, которые больше всего лимитируют продуктивность — это влагообеспеченность, рН, содержание элементов питания в почве и др.

Агрофизические свойства почвы (плотность, скважность, влагоёмкость, воздухопроницаемости и др.), обусловленные в значительной мере ее гранулометрическим составом и содержанием гумуса, оказывает большое влияние на продуктивность посевов и эффективность удобрений. Ухудшение физических свойств почв при уплотнении почвы под воздействием ходовых систем сельскохозяйственных машин приводит к существенному снижению урожайности и, прежде всего, овощных культур, корне-, клубнеплодов. Значительное снижение урожайности картофеля, сахарной свеклы, моркови и других корнеплодов обусловлено большой затратой растениями энергии на механическую работу по деформации уплотненных почв во время роста и увеличения объема сильно погруженные в почву корнеплодов (сахарная свекла, морковь) и клубней.

 

почва 

11.01.2017, 405 просмотров.