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.
Нет комментариев