Плодородие почвы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Российский государственный аграрный университет

МСХА имени К.А. Тимирязева

(РГАУ - МСХА имени К.А.Тимирязева)

Кафедра почвоведения

Курсовая работа по теме:

«Плодородие почвы»

Выполнила:

студентка 206 группы

факультета ПАЭ

Давыдова Анастасия Юрьевна

Принял: старший преподаватель

Кузелев Михаил Михайлович

Москва 2009г

Содержание

Введение

Категории почвенного плодородия

Относительный характер плодородия почв

Элементы, или факторы, плодородия почв

Факторы, лимитирующие почвенное плодородие

Оценка плодородия почв

Динамика плодородия

Социально-экономические аспекты плодородия почв

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Неотъемлемым специфическим свойством почвы как природного тела является ее плодородие. От него зависит жизнь на Земле растений и животных, а также человека. Неудивительно, что в древние времена плодородие почвы люди обожествляли как солнце, огонь и воду: в Древнем Египте богиней плодородия почвы была Изида, а в Древнем Риме -- Прозерпина. Еще в IV в. до н. э. в Китае выделяли почвы с разными свойствами («белые», «синие», «желтые»), обладающие «высоким», «средним» и «низким» уровнем плодородия. О плодородии почв писали трактаты философы, писатели и поэты античной Греции и Рима (Аристотель, Феофраст, Лукреций, Вергилий, Колумелла, Плиний и др.). Делались попытки определить истоки плодородия почвы, обсуждались вопросы «старения» и «истощения земли, давались советы, какие почвы как лучше использовать. Различия в уровне плодородия разных почв учитывались при исчислении земельных налогов и податей, при продаже и оценке земли, особенно в эпоху феодализма и капитализма. В XVIII-- XX вв. социально-экономическое значение плодородия почвы стало предметом особого внимания ряда ученых экономистов и социологов.

По мере накопления сведений о почве и развития естествознания и агрономии менялось и представление о том, чем обусловлено плодородие почвы. В самые древние времена его объясняли наличием в почве особого «жира» или «растительных масел», «солей», порождающих все «растительное и животное» на Земле, затем -- наличием в почве воды, перегноя (гумуса) или элементов минерального питания и, наконец, плодородие почвы стали связывать со всей совокупностью свойств почвы в понимании генетического докучаевского почвоведения. Менялось и определение самого понятия «плодородие почвы». В то время, когда была распространена «гумусовая» теория питания растений (А. Теер,1830), под плодородием почвы понимали способность ее обеспечивать растения перегноем, а несколько позже сторонники минерального питания растений (Ю. Либих,1840)- способность почвы обеспечивать растения всеми минеральными элементами.

В современной научной литературе широко распространенно определение плодородие почвы, данным академиком В.Р. Вильямсом (1936). Согласно В.Р. Вильямсу, под плодородием почвы следует понимать способность почв удовлетворять потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла и благоприятной физико-химической средой для нормального роста и развития.

Категории почвенного плодородия

плодородие почва природный

К.Маркс в «Капитале» различал три категории плодородия почвы: естественное, или природное, искусственное, или эффективное, и экономическое.

Естественное, или природное, плодородие определяется свойствами природных почв, формирующимися в процессе их развития и эволюции под влиянием природных факторов почвообразования.

Эффективное, или искусственное, плодородие свойственно пахотными почвами, используемыми в сельскохозяйственном производстве, и проявляется в виде их способности поддерживать тот или иной уровень урожая культурных растении. Оно зависит от уровня развития науки и техники, от возможности наиболее полно использовать природное плодородие почвы для получения урожая культур.

Понятие экономического плодородия связано с разной оценкой участков почв в зависимости от их расположения, удаленности и удобства использования. Почвы с благоприятными для растений природными свойствами и богатые питательными веществами, но расположенные далеко, экономически могут расцениваться ниже бедных почв, но удобно расположенных. Точно так же почвы, особенно благоприятные для возделывания какой-либо одной культуры с особыми биологическими требованиями (цитрусовые, табак, чай, картофель и др.) в районах возделывания этих культур, могут оцениваться выше других почв, даже если последние обладают лучшими свойствами.

Часто используются различные синонимы категорий плодородия почв. Естественное или природное плодородие рассматривается как «потенциальное» в смысле возможного использования его для получения урожаев культурных растений, а искусственное - как «действительное» или «относительное». Очевидно, «потенциальным» может быть не только естественное, но и искусственное плодородие почвы. Оно тоже характеризует возможность получения урожаев определенного уровня, которая не всегда полностью реализуется. Точно так же и эффективное плодородие может складываться из естественного и искусственного, реализуясь в конкретном урожае данного года.

Целесообразно использовать следующие понятия, относящиеся к почвенному плодородию.

Естественное (природное) плодородие- то плодородие, которым обладает почва в природном состоянии без вмешательства человека.

Искусственное плодородие- плодородие, которым обладает почва в результате воздействия на нее целенаправленной человеческой деятельности (распашка, периодическая механическая обработка, мелиорации, применение удобрений и т. д.).

Потенциальное плодородие- суммарное плодородие почвы, определяемое ее свойствами, как приобретенными в процессе почвообразования, так и созданными или измененными человеком.

Эффективное плодородие- та часть потенциального плодородия, которая реализуется в виде урожая растений при данных климатических (погодных) и технико-экономических (агротехнологических) условиях.

Относительное плодородие - плодородие почвы в отношении к какой-то определенной группе или виду растений, растительной ассоциации или группе культур.

Относительный характер плодородия почв

В природных биогеоценозах почва и растения тесно связаны и взаимно обусловливают друг друга. Рост и продуктивность растений зависят от плодородия почвы и влияющих на него почвенных свойств, а растения, определяя во многом объем и характер биологического круговорота веществ, в свою очередь оказывают большое воздействие на свойства почвы. Поэтому пространственная смена почвенных условий всегда сопровождается сменой естественного растительного покрова, а смене растительности сопутствует смена почв.

В результате длительного естественного отбора в природных биогеоценозах устанавливается динамическое равновесие, при котором свойства почвы экологически соответствуют биологическим свойствам ее растительного покрова, даже если почва имеет очень кислую или щелочную реакцию, заболочена, засолена, опустынена, имеет мерзлотный режим. И такие почвы, обладающие, казалось бы, весьма неблагоприятными свойствами, используются растительностью, но специфической, биологические свойства которой соответствуют свойствам почвы; например, болотной растительностью на болотных почвах, лесной -- на кислых подзолистых почвах, солеустойчивой и солянками на солонцах и солончаках и т. д. Из этого следует, что все почвы, каковы бы ни были их свойства, обладают разным уровнем естественного плодородия, но плодородия не вообще, а относительного - по отношению к определенным видам растений и растительным ассоциациям. Одна и та же почва может быть плодородной для одних растений и мало плодородной или совсем бесплодной для других. Болотные почвы, например, высокоплодородны по отношению к болотным растениям, но на них не могут расти степные или другие виды растений; кислые, малогумусные подзолы плодородны в отношении лесной растительности, которая сама по себе без особых мелиорации не произрастает даже на богатых гумусом черноземах, высокоплодородных в отношении лугово-степной растительности и т. д. При этом необходимо иметь в виду, что разные почвы обладают разным уровнем потенциального и эффективного плодородия в отношении различных видов растений и развитых растительных ассоциаций.

Элементы, или факторы, плодородия почв

Как специфическое свойство почвы, ее плодородие формируется в процессе образования самой почвы и определяется не каким-либо одним или двумя свойствами, например содержанием элементов питания, гумуса или физическими свойствами, а всей совокупностью свойств почвы. При этом важно иметь в виду и то положение, что плодородие почвы определяется не только корнеобитаемым верхним слоем, а зависит существенно от строения ее профиля и характера подстилающей толщи или подпочвы, что особенно сказывается на многолетних растениях с глубокой корневой системой. Ошибкой земледелия прошлого было отождествление почвы только с ее верхним гумусированным или пахотным слоем, в то время как на потребление растениями воды и питательных элементов большое влияние оказывают и более глубокие почвенные горизонты и находящиеся на глубине грунтовые воды. Плодородие почвы определяется характером и особенностями всего ее профиля.

Имея в виду обеспечение растений всеми факторами жизни, к элементам плодородия почвы следует отнести весь комплекс физических, биологических и химических свойств почвы и их годовую динамику. Из них важнейшие, определяющие ряд соподчиненных свойств, следующие.

Гранулометрический состав почвы. От него зависит тепловой и водный режим, водно-воздушные свойства и пищевой режим почвы. Легкие супесчаные и песчаные почвы прогреваются раньше тяжелых, и их относят к «теплым» почвам. Они имеют высокую воздухо- и водопроницаемость. В результате высокой аэрации органическое вещество растительных остатков и удобрений в таких почвах быстро минерализуется, а процессы гумификации, наоборот, ослаблены. Малая влагоемкость препятствует накоплению в них влаги и приводит к вымыванию элементов питания почвы и удобрений. При небольшом содержании тонких глинистых частиц легкие почвы имеют небольшие запасы элементов питания, низкую поглотительную способность и низкую буферность.

Тяжелосуглинистые и глинистые почвы, наоборот, дольше прогреваются, они «холодные», поскольку тонкие поры их заполнены не воздухом, а очень теплоемкой водой. Они слабо водо- и воздухопроницаемы, плохо впитывают атмосферные осадки. Значительная часть почвенной влаги и запасов элементов питания тяжелых почв не доступны растениям. В периоды сезонного переувлажнения в них недостает воздуха и развиваются глеевые процессы.

Структурность и водно-физические свойства почвы. Плотность почвы, ее физические свойства и связанные с ними водный, воздушный, тепловой и пищевой режим зависят от ее структурности, а тем самым от нее зависит и урожай растении. Бесструктурная почва не может обеспечивать растения одновременно водой и воздухом. В чередующиеся влажные и сухие периоды ее тонкие поры заняты либо водой, либо воздухом. В структурных почвах в капиллярных порах удерживается вода, а наличие крупных пор между структурными агрегатами обеспечивает газообмен почвы с атмосферой - удаление из нее избытка углекислоты и снабжение корней растений и микроорганизмов кислородом. Структурность почв обеспечивает одновременное существование в них аэробных и анаэробных микрозон, что способствует существованию в почвах различных экологических групп микроорганизмов. При этом на поверхности структурных агрегатов усиливаются аэробные процессы мобилизации элементов питания микроорганизмами.

Газообмен почвы с приземным слоем воздуха и эмиссия в него почвенной углекислоты имеет исключительно важное значение для процесса фотосинтеза и роста растений. Недостаток углекислоты лимитирует урожаи, так как при содержании С0₂ в атмосферном воздухе около 0,03% интенсивность фотосинтеза очень низкая. Она резко возрастает при увеличении концентрации С0₂ до 0,3% и больше.

Для плодородия почвы важное значение имеет размер структурных агрегатов и их качество - их водопрочность и порозность. В таблице 1 показана зависимость общей порозности почвы, содержание в ней воздуха и кислорода и образования в этих условиях аэрации легкодоступных растениям нитратов от размера структурных агрегатов.

Таблица 1. Порозность и аэрация структурной почвы, сложенной агрегатами разных размеров (по А.Дояренко,1924)

Тепловые свойства почвы. Способность почвы поглощать и отражать лучистую энергию солнца, проводить и удерживать тепло во многом непосредственно определяет рост и развитие растений, а также биологические процессы с которыми связано плодородие почвы. Ее тепловой режим кар совокупность поступления, отдачи и передачи тепла зависит от цвета и водно-воздушных свойств почвы, от того, насколько ее поры заняты малотеплоемким и малотеплопроводным воздухом или высокотеплоемкой и теплопроводной водой.

Содержание в почве органического вещества. В органическом веществе почвы содержится основная часть запасов азота, около 80% серы и около 60% фосфора. Элементы питания, связанные с органическим веществом, не вымываются из почвы и в то же время могут постепенно использоваться растениями. Органическое вещество почвы является источником энергии для микроорганизмов, мобилизующих элементы питания для растений из растительных остатков и минеральной части почвы. Установлено, что некоторые органические вещества почвы могут непосредственно усваиваться растениями и содержат стимуляторы роста последних. С количеством и качественным составом органического вещества связано образование водопрочной структуры и формирование благоприятных для растений водно-физических и технологических свойств почвы.

Биологическая активность почвы. Она определяется численностью, составом и активностью почвенных микроорганизмов и почвенной фауны, активностью ферментов, которые непосредственно участвуют в трансформации недоступных растениям элементов питания почвы и растительных остатков в доступные им соединения. С биологической активностью почвы связано образование в ней микробных продуктов, стимулирующих рост растений, или, наоборот, оказывающих на них токсические действия. Микробные метаболиты и отмирающие популяции микробов, масса которых может достигать 6 т/га, играют важную роль в процессах образования гумуса почвы. В биомассе отмирающих

микроорганизмов содержится около 12% азота, 3 фосфора, и 2,2% калия. При ее разложении около одной трети азота используется микроорганизмами, а две третьи - растениями. Биологическая активность почвы определяет фиксацию атмосферного азота и образование углекислоты, участвующей в процессе фотосинтеза растений.

Поглотительная способность почвы. Она тоже обуславливает ряд жизненно важных для растений свойств почвы - ее пищевой режим химические и физические свойства. Благодаря ей элементы питания удерживаются почвой и меньше вымываются осадками оставаясь в то же время легкодоступными для растений. Важную роль при этом играет емкость поглощения почвы. От состава поглощенных катионов зависят реакция почвы, ее дисперсность, способность к агрегированию и устойчивость поглощающего комплекса к разрушающему действию водой в процессе почвообразования. Поглощенный водород, алюминий и особенно поглощенный натрий способствуют разрушению ее поглощающего комплекса, снижают способность почвы удерживать и закреплять гумусовые вещества. Насыщенность поглощающего комплекса кальцием, наоборот, обеспечивает растениям благоприятную, близкую к нейтральной реакцию почвы, предохраняет ее поглощающий комплекс от разрушения, способствует агрегированию почвы и закреплению в ней гумуса. Поэтому кальций называют «стражем плодородия почвы».

Факторы, лимитирующие почвенное плодородие

Элементами (факторами) почвенного плодородия служат практически все физические, химические и биологические свойства почв. Важно иметь в виду, что то или иное свойство почвы может оказывать как положительное, так и отрицательное (лимитирующее) влияние на уровень ее потенциального или эффективного плодородия в зависимости от его качественного и количественного проявления.

Давно известен «закон минимума», согласно которому урожай растений определяется тем фактором, который находится в минимуме в данный момент: при достаточном количестве азота и фосфора, например, в почве может не хватать калия или, скажем, кальция или железа, а при полной обеспеченности всеми элементами питания может не хватать воды или при оптимуме пищи и воды может не доставать тепла и т.д.

Наряду с задачей обеспеченности оптимального состояния почвенных факторов жизни растений или элементов почвенного плодородия ставится и практически решается задача ликвидации или минимализации лимитирующих почвенное плодородие факторов с помощью коренных почвенных мелиораций и агротехнологических приёмов. В таблице 2 перечислены основные лимитирующие факторы почв и соответствующие приёмы их мелиорации.

Таблица 2. Лимитирующие факторы и мелиоративные приёмы их ликвидации или минимализации.

Некоторые почвы обладают не одним каким-то лимитирующим фактором, а целым комплексом их, поэтому такие почвы нуждаются в комплексности мелиораций.

Оценка плодородия почв

В природных биогеоценозах при максимально возможной густоте стояния растений, их ярусности и продолжительности роста в течение всего теплого периода года нередко при смене одних видов другими с разными сроками и периодами вегетации плодородие почвы используется растениями максимально полно и о нем судят по биомассе или ее приросту для растений всего фитоценоза, которые, однако, определяются всем комплексом факторов жизни растений в биогеоценозе, что необходимо учитывать во всех оценках.

Эффективное плодородие пахотных почв оценивается с разных сторон. При проведении земельного кадастра дают оценку земель по их продуктивности в отношении сельскохозяйственных растений, о которой судят по данным урожайности. Так как урожаи культур зависят не только от плодородия почвы, но и от многих других причин качества семян, технологии их возделывания, погодных условий и т. д., то они, вообще говоря, не могут служить единственной мерой плодородия почвы.

Плодородие почвы растет вместе с прогрессом науки и техники и носит относительный характер. Поэтому оно не может быть выражено какой-либо одной стабильной величиной. Рассматривая окультуренность почвы как степень соответствия свойств и режимов почвы требованиям к ним культурных растений, можно принять, что параметры свойств почв разной степени окультуренности одновременно являются мерой уровня плодородия почвы на данной ступени развития науки и техники. В этой связи стоит задача определения конкретных параметров свойств почв разной степени окультуренности на двух уровнях: по отношению к общим для всех культурных растений требованиям к почве, рассмотренным выше, а затем по отношению к требованиям тех их видов, которые предъявляют к почве свои особые требования (зерновые культуры, рис, технические культуры, виноград и т. д.).

Параметры свойств почв разной степени окультуренности и их диагностические признаки определяются отдельно для каждого типа почв и их разновидностей по гранулометрическому составу (легких и тяжелых), поскольку они значительно различаются по свойствам. Если, например, реакция почвы для почв подзолистого типа является одной из очень важных характеристик степени ее окультуренности и плодородия, то для почв, насыщенных основаниями, она не имеет такого большого значения.

Динамика плодородия

Плодородие почв непрерывно изменяется, нормально возрастая, и лишь на некоторых этапах развития почв убывает. Эффективное плодородие меняется в зависимости от способов использования почвы, погодных условий, от свойств выращиваемых культур, от приемов агротехники, вносимых удобрений и т. д. Почва и ее плодородие не являются неисчерпаемыми, тем более, если истощать, неограниченно извлекая элементы питания, например, беспрерывно отчуждая зерно и не возвращая в почву дефицитных элементов питания. Увеличение населения городов и снабжение их сельскохозяйственными продуктами создают усиленный отток из почвы элементов питания растений вместе с продуктами. В целях предотвращения подобного истощения почв необходимо противопоставить усиленный приток элементов питания растений в форме минеральных удобрений, заводских и фабричных отходов, городских брикетированных отбросов, микробных удобрений и т. д. Почва, как основное средство сельскохозяйственного производства, в отличие от прочих средств производства характеризуется неизнашиваемостью. Неизнашиваемость почвы, как средства производства, и улучшение ее в процессе высокоразвитого производства - залог и источник материального благополучия человечества.

Социально-экономические аспекты плодородия почв

Почва - это основное и незаменимое средство сельскохозяйственного производства, обеспечивающее существование сменяющихся поколений человечества. Поэтому вопросы плодородия почв имеют важное социально-экономическое значение и им всегда уделялось большое внимание.

В связи с проблемой земельной ренты К. Маркс детально изучал вопросы мелиорации, агрохимии и земледелия, почвоведения, статистические материалы, касающиеся этих разделов науки. Он показал, что плодородие почвы зависит не только от ее естественных свойств, но и от технических средств и труда, вложенных в земледелие для получения высоких урожаев. К. Маркс в «Капитале» показал, что плодородие почв нельзя рассматривать вне определенных социально-экономических отношений. Всякий прогресс капиталистического земледелия означает, по К. Марксу, не только прогресс в искусстве грабить рабочего, но и в искусстве грабить природные ресурсы, что в капиталистическом обществе имеет место хищническая эксплуатация и расхищение плодородия почвы. Вместе с этим К. Маркс показал, что земля, если с нею правильно обращаться, постоянно улучшается и что при последовательных затратах капитала на её улучшение она даёт прибыль без всякой потерей предыдущих затрат. В этом отношении почва, как средство сельскохозяйственного производства, принципиально отличается от средств производства промышленности - машин, которые со временем изнашиваются, а затраты на них, в случае замены их на новые, полностью не возмещаются.

Еще в XVIII в. французский экономист А. Тюрго в книге «Размышления о создании и распределении богатств» (1765) сформулировал так называемый «закон убывающего плодородия почвы», согласно которому каждое добавочное вложение труда и средств на одном и том же участке земли дает все меньший и меньший прирост урожая.

В. И. Ленин в труде «Аграрный вопрос и «критики» Маркса» подверг резкой критике использование закона убывающего плодородия почвы в социологии, показал буржуазную реакционную сущность мальтузианства. В. И. Ленин показал, что закон убывающего плодородия почвы имеет весьма относительное и условное применение к тем случаям, когда техника остается неизменной, когда не учитывается и не используется самое главное - уровень развития техники и состояние производительных сил.

Развитие туковой промышленности в первой половине двадцатого века позволило резко поднять плодородие почв и, соответственно, урожаи, но уже сейчас не редки случаи, когда при высокой обеспеченности растений элементами питания путем внесения удобрений прибавки от дополнительного внесения удобрений снижаются. В этих случаях лимитирует урожай уже не пищевой режим почвы, а другой, или другие новые факторы, часто водно-физические и биологические свойства почвы. Если растения обеспечивать одновременно и во все возрастающем количестве всеми факторами жизни растений - светом, водой, теплом, необходимыми элементами питания, то вместо убывания плодородия почвы будет иметь место его увеличение.

Непрерывный рост науки и техники открывает все новые и новые возможности положительного воздействия человека на свойства почвы и способствует непрерывному росту плодородия почвы. Фактические данные показывают, что в XIX и XX вв. рост продукции сельского хозяйства опережал рост населения. Совершенствование приемов мелиорации почв, индустриальной технологии возделывания культур, производство пестицидов и стимуляторов роста, создание высокопродуктивных сортов и увеличение интенсивности фотосинтеза способствуют получению высоких урожаев. Недостаточная обеспеченность всех слоев населения Земли продуктами питания связана не с убывающим плодородием почв, а с неправильным использованием почв и с социально-экономическими причинами.

Заключение

Почва и ее плодородие составляют материальную базу и основное богатство страны. Поэтому улучшение почв и повышение плодородия - одна из важнейших народохозяйственных задач. В решении ее весьма большое значение приобретают почвенные мелиорации, характер которых определяется основными почвенно-климатическими показателями природных зон. Мелиоративные мероприятия, направленные на коренное улучшение почв, позволяют реализовать внутренние ресурсы и новые производственные возможности, скрытые в потенциальном плодородии.

Эффективное сельскохозяйственное производство диктует необходимость глубоких знаний почвенных ресурсов, создания соответствующих административных и научных учреждений. Чем более высокую производительность человечество стремится получить от земли, тем более глубоким и точным должно быть наше знание почв, методов мелиорации и агротехники и тем более рациональной и четкой должна быть организация сельскохозяйственного производства и общая культура в области землепользования и сохранения земельных угодий. Усилия в национальном и международном плане должны быть направлены на изучение, оценку, эффективное практическое использование и сохранения почвенного покрова планеты.

Список используемой литературы

1. Почва и почвообразование, 1 часть; В.А.Ковда, Б.Г.Розанов; Москва.<Высшая школа> 1988г.

2. Большая советская энциклопедия; А.М.Прохоров, Н.К.Байбаков, А.П.Виноградов и др., третье издание, Москва.<Советская энциклопедия>, 1975г.

3. Почвоведение; И.С.Кауричев, четвертое издание; Москва ВО.<Агропромиздат>, 1989г.

4. http://articles.excelion.ru/science/geografy/09075848.html

5. Введение в агрономию; А.М.Гаврилов; Москва. <Колос>, 1980г.

Размещено на Allbest.ru