ЭлБиб

№ 5 / 2015

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Методика исследования состояла в определении физико-хи-

мических, агрохимических свойств почв и урожайности общепри-

нятыми методами в расчете баланса биофильных элементов в

почвах с учетом внесения их с удобрениями, выноса с урожаем,

потерь за счет испарения и транспирации в воздушную среду,

потерь с миграцией в водную среду [6]. Энергетическая оценка

проводилась с использованием данных по теплоте сгорания био-

масс растений [9].

При поглощении растениями энергии солнечного света часть

ее аккумулируется в урожае. Другая часть расходуется на погло-

щение воды, биофильных элементов из почв, на проникновение

корней через плотную почву и на обеспечение себя другими фак-

торами жизни, связанными с почвой. Чем меньше энергии рас-

тения на это потратят, тем больше энергии солнечного света и

антропогенной энергии они аккумулируют в урожае. Это соответ-

ствует и большей энергетической оценке плодородия почв.

Затраты растениями на поглощение необходимых им элемен-

тов питания определяются прочностью связи элементов с твер-

дой фазой почв (от 5 до 100 ккал/г-ион) и количеством потребля-

емых элементов.

Прочность связи пропорциональна произведениям раство-

римости имеющихся в почве осадков, константам устойчивости

комплексных соединений и константам ионного обмена ΔG =

-RT•lnK, где К – константа равновесия [9]. Аналогичным образом

рассчитываются затраты растений на потребление воды, проник-

новение корней через твердую фазу почв и т.д.

Для повышения энергетической эффективности систем зем-

леделия необходимо дифференцировать оптимумы свойств,

процессов и режимов почв для определенных севооборотов, ви-

дов и сортов растений, определенного уровня интенсификации

сельскохозяйственного производства.

Получение высоких урожаев определяется не только содер-

жанием подвижных форм элементов питания в почвах, но и ско-

ростью перехода их из почвы в раствор, прочностью связи, депо-

нирующей способностью почв, изменением этих показателей во

времени и в пространстве. Так, например, по полученным нами

данным, урожайность кукурузы (У) на черноземе зависела от со-

держания гумуса (Г), общего азота (N), подвижных форм Р2О5

(Р), пористости (П), коэффициента структурности (КС) и полной

влагоемкости (ПВ).

У = -377,7 + 18,9(Г) – 83,7(N) +0,23(Р) – 2,0(КС) + 13,2(П) –

6,2(ПВ), где r = 0,99; F = 19,2, то есть в данных условиях урожай-

ность в большей степени зависела от содержания органического

вещества и пористости почв.

В почве должно быть сочетание аэробных и анаэробных ус-

ловий, что определяет доступность отдельных элементов, ми-

нерализации и сохранения органического вещества и т.д. Это и

определяет положительную роль агрономически ценной структу-

ры почв. При этом для разных почв и условий оптимумы рассма-

триваемых соотношений изменяются. Оптимизация свойств почв

определяется оптимизацией почвенных процессов и режимов,

скорости и интенсивности протекающих почвообразовательных

процессов.

Пожнивные остатки растений и их корневой опад, попадая в

почву, частично разлагаются с образованием более низкомо-

лекулярных соединений и минерализуются. Освободившаяся

при этом энергия расходуется на образование более сложных

органических соединений, вторичных минералов, на изменение

свойств почв и почвенного профиля.

Развитие дернового процесса почвообразования приводит к

переносу части биофильных элементов из нижних слоев почв в

верхние. При этом из-за большей массы корней в верхнем слое,

усиливается процесс биохимического выветривания. По получен-

ным нами данным, развитие этих процессов на дерново-подзоли-

стых почвах привело к стабилизации рН, содержания подвижных

форм кальция, фосфора, калия в верхнем слое почв, несмотря

на отрицательный баланс по этим элементам в полевом севоо-

бороте за 40 лет выращивания культур (табл. 1).

Важным фактором повышения энергетической эффектив-

ности систем земледелия является достижение максимально

возможного КПД использования растениями антропогенно за-

траченной энергии как при обработке почв, так и при внесении

удобрений и мелиорантов. Это достигается оптимальным, а не

избыточным внесением удобрений, учетом соотношения и взаи-

мовлияния почв, прогнозом взаимодействия удобрений и мелио-

рантов с почвой.

На плодородной почве и при высокой степени оптимизации

всех звеньев систем земледелия КПД использования ФАР дости-

гает 3-5%, а на бедных почвах – 1%. Одним из условий повыше-

ния энергетической эффективности систем земледелия является

достижение использования растениями плодородия не только

пахотного, но и подпахотных горизонтов. Это достигается соз-

данием достаточного количества биофильных элементов в этих

слоях и обеспечением условий для глубокого проникновения кор-

ней в нижние горизонты почвенного профиля, созданием более

мощного гумусового слоя, обеспечением условий для развития

дернового процесса почвообразования.

Проведенными исследованиями выяснены закономерности

изменения содержания биофильных элементов и распростране-

ния корней в отдельных горизонтах дерново-подзолистых и чер-

ноземных почв.

Для определенной степени оптимизации всех звеньев систем

земледелия оптимальна и конкретная степень окультуривания

почв. Как видно из данных таблицы 2, в большей степени от

окультуренности зависела биомасса озимой пшеницы и в мень-

шей – фитомасса викоовсяной смеси и овса.

Окультуренность почв влияет и на интенсивное развитие под

отдельными культурами дернового процесса почвообразова-

Элек ронная Научная Сельск Хозяйственная Библ отека