Здоровье почв: проблемы явные – причины глубинные. 1. Слаборазвитые растения

   Этим постом я открываю серию публикаций «Здоровье почв:  проблемы видимые – причины фундаментальные». Предлагаю взглянуть комплексно  на проблемы – от видимой картины до фундаментальных изменений, происходящих в почве.     НЕ претендую, на  то, что смогу описать все причины, но попытка сделать инвентаризацию надеюсь будет полезной.                                                                                                  Рассматривать проблемы предлагаю в следующей последовательности:                                     -  хозяйственная значимость,                                                                                                                    -  фундаментальные изменения в почве, приведшие к проблеме,                                                     - агрохимические анализы, которые необходимо сделать для прояснения ситуации,              - пути решения или нивелирования негативного фактора  

Видимая проблема : Растения разных культур  часто находятся в  угнетённом/слаборазвитом состоянии независимо от погодных условий и предшественника

Хозяйственная значимость

- Систематический недобор урожая может составлять до 40–50% от потенциально   возможного уровня.

- Одностороннее внесение отдельных элементов не решает проблемы,  не приводит  к получению ожидаемой прибыли,  и напротив, генерирует  убыток 

 

Фундаментальные изменения, приведшие к проблеме

- Значимый/катастрофический дефицит или  недоступность  ключевых элементов питания (макро, -мезо-, микро-)

- Системный односторонний некомпенсированный вынос  отдельных элементов, приведший к дисбалансу в почве.

- Вносимые  минеральные удобрения компенсируют лишь некоторых часть выносимых элементов, и не компенсируют другие элементы выноса.

- Критические значения рН ( выше или ниже оптимума)

- Критический уровень засоления

- Низкая влагоудерживающая способность почвы ( минимальный временной разрыв между воздушной и почвенной засухой)

 

Идентификация: анализы, значения параметров

- Количество  органического вещества: содержание органического вещества,  мощность гумусового горизонта , качество органического вещества: содержание легкодоступного  органического вещества , содержание негумифицированного органического вещества, соотношение гуминовых и фульвокислот Спгк/Спфк 

- Подвижный Фосфор  ( корректно выбирайте метод исходя из состояния почвы - по Кирсанову для кислых, Чирикову для некарбонатных, по Мачигину для карбонатных почв)

- Обменный калий  (  корректно выбирайте метод исходя из состояния почвы по Кирикову для кислых, по Чирикову для некарбонатных, по Мачигину для карбонатных),

 - Цинк , Медь, Кобальт ( по Пейве-Ренькис или ЦИНАО)

-  Сера,  Марганец, Бор (ЦИНАО)                                                                                                -  Молибден  ( по Пейве-Ренькис)

- Степень засоления   ( % сухого остатка), соленцеватость

- Емкость Катионного обмена , Сумма Поглощенных оснований

- Плотность почвы

- Влагоёмкость   ( % абсолютно сухой почвы)

- рН солевой вытяжки, гидролитическая кислотность

 

Пути снижения вредоносности / решения проблемы

- Сверка результатов Агрохимических анализов с референсами – оптимальными значениями параметров ( используйте литературные источники или обращайтесь за консультациями к профильным специалистам) .

- Восстановление критических уровней показателей до приемлемых через соответствующие удобрения, химические мелиоранты, агротехнические приемы

 

Если недостаток питательных элементов в почве кажется очевидным ограничивающим фактором, то другие параметры  не всегда берутся во внимание. Предлагаю рассмотреть лишь небольшой пример.

Кислотность почвы

Кислотность почвы — это способность почвы подкислять почвенный раствор
за счет наличия в составе почвы кислот, обменных ионов водорода и катионов,
образующих при их вытеснении гидролитически кислые соли  (преимущественно алюминий). В соответствии с этим определением к кислым почвам относятся почти все почвы гумидных областей и некоторые выщелоченные от карбонатов почвы аридных территорий.

Неблагоприятное влияние рН почвы на растения осуществляется различными путями:                                                                                                                                      -  повышенная концентрация протонов в почвенных растворах приводит к резкому снижению поступления в растения элементов питания в катионной форме или даже к потере элементов питания, особенно калия, из корней растений,

- при низких значениях рН заметно снижается активность многих микроорганизмов, в результате чего замедляется разложение растительных остатков и освобождение из них азота, фосфора, серы и многих микроэлементов, уменьшается супрессивность – антагонистическая активность в системе «возбудитель заболеваний- супрессор»,

- в условиях кислой реакции концентрация ряда химических элементов, прежде всего Al и Mn, может достигать уровня, токсичного для многих растений. Повышенная концентрация Al препятствует правильному развитию корневых систем, особенно в фазе проростков, угнетает реакцию фосфорилирования, снижает поступление в растения Ca, Mg, K, P, Fe, тормозит реакции репликации нуклеиновых кислот вследствие образования прочных комплексов Al с этими кислотами, уменьшает потребление воды растениями.

- в условиях кислой реакции среды концентрация не только Al и Mn, но и других элементов в почвенном растворе может возрастать до токсичного для растений уровня, особенно в техногенно загрязненных почвах. Это относится, прежде всего, к тяжелым металлам (Cu, Zn, Pb, Cd и др.) и радионуклидам (137Cs, 90Sr и др.). Повышение концентрации этих компонентов в почвенном растворе приводит к вовлечению их в значительных количествах в пищевые цепи со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями.

- в условиях кислой реакции снижается емкость катионного обмена

почв, ухудшаются  водно-физические характеристики почвы.

Важно помнить, что процессы подкисления почв происходят постоянно.

Естественные источники подкисления  - основными естественными источниками протонов в почвах являются процессы диссоциации угольной ( постоянно присутствующий почвообразовательный процесс) и органических кислот ( связано с функционированием экзобиоты почвы).

В почвах аридных территорий с непромывным водным режимом органические кислоты нейтрализуются основаниями, освобождающимися при разложении растительных остатков и при выветривании минералов, и прогрессивного подкисления почвы не происходит.

В гумидных областях, где количество осадков превышает испаряемость, осуществляется ежегодная необратимая потеря оснований с дренажными водами на фоне непрерывного образования кислотных продуктов в процессе функционирования биоты. В результате поступающие в почвенный раствор кислотные реагенты не полностью нейтрализуются основаниями, и в процессе развития и функционирования почвы происходит постепенное подкисление раствора, а вслед за раствором – и почвенного поглощающего комплекса. Определенный вклад в развитие почвенной кислотности принадлежит процессам гумификации, поскольку не полностью нейтрализованные функциональные группы специфических органических кислот способны к диссоциации в широком интервале значений рН.

Антропогенные источники подкисления - Интенсивное использование почв в земледелии является одним из наиболее важных антропогенных факторов их подкисления:                                                                                                                                  - Растения поглощают большее количество элементов питания в катионной форме, чем в форме анионов – происходит односторонний вынос/ отчуждение.                                                                                                                                        - Негативно влияет на рН почвы и использование физиологически кислых удобрений. Механизм подкисления/подщелачивания  удобрениями очевиден.

Растения обладают избирательной поглотительной способностью и потребляют больше тех элементов, которые им необходимы. В зависимости от преимущественного поглощения растениями из солей катионов или анионов их делят на физиологически кислые и физиологически щелочные соли.

Соли, из состава которых в больших количествах поглощаются анионы, чем катионы – нитратные удобрения -  NaNO3, KNO3, Ca(NO3)2 -  в результате происходит подщелачивание, являются физиологически щелочными.

Соли, из которых растения в больших количествах используют катион, чем анион – аммонийные формы (NH4)2SO4, NH4Cl и  KCl, K2SO4 -  в результате подкисляется раствор, называются физиологически кислыми.

 

Рейтинг естественных и  антропогенных факторов в подкислении почв – составлен  по количеству образующихся протонов ( кмоль/га в год):

1 - диссоциация угольной кислоты – 7-15

2 - отчуждение оснований с урожаем 3-14

3 - кислые техногенные осадки 1-7

4 - диссоциация органических кислот 0,1-3

 

Оптимальным рН для растений является интервал 6-7 и далеко не все  культуры устойчивы к более низким значениям:

- практический устойчивы к кислым почвам/переносят сильную кислотность  – сидераты:  люпин и сераделла

- переносят среднюю кислотность – овес, рожь, просо, гречиха, кукуруза, кормовая свекла, подсолнечник, лен, огурцы, морковь, томаты

- переносят слабую кислотность – ячмень, пшеница, капуста, кормовая свекла

- понижают урожай в слабокислых почвах – клевер, донник, рапс, сахарная свекла

 Таким образом, мониторинг кислотности должен проходить регулярно для принятия решений о поддержании оптимальных значений и создания наилучших условий  для роста/развития растений.

 

Как часто увидев ослабленные растения мы пытаемся проанализировать ситуацию комплексно? Согласитесь - чаще всего мы пытаемся решить проблему «ослабленные растения» с помощью подкормки азотными удобрениями, не задумываясь о реальных проблемах в моменте сезона, фундаментальных изменениях в почве  и долгосрочных последствиях. Буду благодарна, если поддержите обсуждение и напишите примеры -  удалось ли вам выявить  фундаментальную причину при  ослаблении растений. Всегда ли это было связано с недостатком питательных элементов?                                        Надеюсь, что сообщение оказалось полезным. В ближайшее время планирую подготовить сообщения о причинах глыбистости почвы и пылевидности почвы, связанной с ухудшением агрегатного состояния. Пишите в комментариях о видимых проблемах с почвой и растениями – постараюсь подготовить сообщения о фундаментальных процессах, приведших к появлению негативных признаков.