Билет 13. Почвенные факторы и их влияние на питательный режим растений. Деление растений по требовательности к плодородию и кислотности

Эдафические (от греч. ейарЬоБ — почва)факторы — почвенные условия произрастания растений. Они делятся на химические — реакция почвы, солевой режим почвы, элементарный химический состав почвы, обменная способность и состав обменных катионов; физические — водный, воздушный и тепловой режимы, плотность и мощность почвы, ее гранулометрический состав, структура и др.; биологические — растительные и животные организмы, населяющие почву (Хрусталев, Матишев, 1996). Из них важнейшими экологическими факторами являются влажность, температура, структура и пористость, реакция почвенной среды, засоленность.[...]

Почва — особое естественно-историческое образование, возникшее в результате изменения поверхностного слоя литосферы совместным воздействием воды, воздуха и живых организмов. Порода, из которой образовалась почва, называется материнской. Исходные минералы и структура породы разрушаются, создаются новые минералы и другая структура, обеспечивающие накопление разложившейся органики. В результате формируется почва — геологическое тело, отличающееся от всех похожих на нее глинистых и песчаных образований тем, что обладает плодородием: дает жизнь растениям и, следовательно, пищу животным и человеку.[...]

Плодородие почвы ее способность удовлетворять потребность растений в питательных веществах, воздухе, биотической н физико-химической среде, включая тепловой режим, и на этой основе обеспечивать урожай сельскохозяйственных культур, а также биогенную продуктивность диких форм растительности.[...]

Различают искусственное и естественное плодородие. Искусственное плодородие — результат агрономического воздействия на почву, а естественное плодородие, или просто почвенное плодородие, обусловлено естественными экологическими факторами почвы.[...]

Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной компонент и содержит живые макро- и микроорганизмы (растительные и животные).[...]

Почвенная биота представлена фауной и флорой. Фауна: дождевые черви, мокрицы, земляные клещи, нематоды и др. перераспределяют гумус и биогенные элементы, повышая ее плодородие. Огромную роль играют дождевые черви, вес которых может превышать вес пасущегося на лугу скота. На гектар черноземной пашни до пяти миллионов особей. Они, по мнению Ч. Дарвина, пропускают через свой кишечник за несколько лет весь пахотный слой. Флора — это грибы, бактерии, водоросли и др., которые перерабатывают органику до исходных неорганических составляющих (деструкторы).[...]

Жидкая компонента почв, вода, может быть свободной, связанной, капиллярной и парообразной. Свободная вода перемещается по порам под действием силы тяжести, связанная адсорбируется поверхностью частиц и образует на них пленку, капиллярная удерживается в тонких порах под действием менисковых сил, а парообразная находится в той части пор, которая свободна от воды. Наиболее доступной для корневой системы растений являются свободная и капиллярная формы воды, труднодоступная — связанная (пленочная) вода, а парообразная влага большой роли не играет. Отношение массы всей воды в почве к массе ее твердой компоненты, обычно выраженное в процентах, именуют влажностью почвы.[...]

Всю жидкую компоненту почв называют почвенным раствором. Он может содержать нитраты, бикарбонаты, фосфаты, сульфаты и другие соли, а также водорастворимые органические кислоты, их соли, сахара, но преимущественно в свободной и капиллярной воде, в связанной воде вещества труднорастворимы. Концентрация раствора зависит от влажности почвы.[...]

Состав и концентрация почвенного раствора определяют реакцию среды, показателем которой является величина pH. Наиболее благоприятной для растений и почвенных животных является нейтральная среда (pH = 7).[...]

Почвообразование происходит сверху вниз, с постепенным затуханием интенсивности процесса. В умеренной зоне он затухает на глубинах 1,5—2,0 м. Этой величиной и определяется мощность (толщина) почв в умеренной зоне. Изменяется не только интенсивность, но и характер почвообразовательного процесса, что отражается в почвенном профиле (рис. 2.10), в нем выделяются три горизонта: перегнойно-аккумулятивный (А), вмывания (В) и материнская порода (С).[...]

Луговые травы могут давать высокие урожаи лишь на почвах, содержащих достаточное количество питательных веществ, которые должны содержаться в легкоусвояемой форме минеральных солей. При этом ничем не должна быть ограничена деятельность корней, а также свободным должно быть поступление в них воды и питательных веществ.
Обеспеченность кормовых трав элементами минерального питания связана с деятельностью почвенных организмов, которые осуществляют минерализацию органических веществ, фиксацию атмосферного азота. Растения вступают в симбиоз с азотфиксаторами и микоризообразующими грибами.
Микотрофные растения усваивают минеральные вещества почвы при содействии почвенных грибов, образующихся на корнях.
Из почвы растения берут для себя минеральные вещества. Вместе с водой непосредственно из почвы поступают в растения азот и зольные элементы (фосфор, калий, кальций, магний, сера, медь и т. д.), которые идут на построение сухого вещества растений.
На лугах имеет место дерновый процесс почвообразования и гуму-сонакопления. В этом немаловажную роль играет луговая растительность. Под лесом, на кислых почвах, как правило, имеет место полное разложение органического опада, почва богата зольными элементами, но бедна органическими. Качественный состав гумуса обеспечивает его биохимическую активность и жизнедеятельность почвенных микроорганизмов. При отчуждении надземной массы травостоя (с сенокошением и выпасом) удаляется много питательных веществ, значительно больше, чем с пашни. Особенно сильно истощает пашню многократное скашивание. Если не вносить на луга достаточно удобрений, то ежегодная потеря значительного количества элементов зольного питания приводит к истощению почвы и резкому снижению урожаев.
Важное значение имеет кислотность почвы. Как видно из рис. 3, каждый вид растений имеет свою амплитуду приспособления к рН почвы.
Исключительно на кислых почвах растет белоус торчащий, кислые почвы предпочитают осоки, луговик дернистый (щучка). Большинство же луговых трав хорошо развивается на почвах с нейтральной или близкой к ней реакцией среды. Довольно широкая экологическая амплитуда по кислотности почвы у низовых растений и, в первую очередь, таких пастбищеустойчивых, как овсяница красная, мятлик луговой; несколько уже она у полевицы обыкновенной и душистого колоска. Хорошо приспособлена как к кислым, так и слабокислым почвам тимофеевка луговая.
Бобовые лучше развиваются на карбонатных почвах. На кислых почвах, выработанных торфяниках возделывание бобовых нецелесообразно, равно и при ускоренном залужении болотных почв. Целесообразнее на таких местообитаниях возделывать предварительные культуры, под которые в почву необходимо внести известь, органические или полные минеральные удобрения. Это дает возможность более рентабельно использовать потенциальное плодородие заболоченных угодий.
Кислотность увеличивается при недостатке аэрации, при избыточном увлажнении, при чрезмерном уплотнении тяжелыми орудиями (трактора, комбайны) и задернении плотнокустовыми злаками (щучкой и осоками), при замоховении луга.
В луговом сообществе из почвы растения получают необходимое минеральное питание. На рис. 4 представлен характер распределения отдельных видов растений по степеням активного богатства почв, из которого видно, что к исключительно бедным почвам принадлежит белоус торчащий, предпочтительно на бедных почвах встречается душистый колосок. Луговик дернистый произрастает на сырых кислых, но потенциально богатых почвах.
Большинство видов, являясь несимбиотрофными автотрофами, произрастают на достаточно плодородных почвах.
Большое значение имеет снабжение растений азотом, которое обеспечивает в первую очередь прирост зеленой массы. Особенно ве-лика потребность в азоте у злаков. Для них азот является в первом минимуме.
Фосфор – второй по значению элемент в жизни луговых трав, он не менее необходим, чем азот, как злакам, так и азотфиксирующим бобовым, и при нехватке его в почве наблюдается резкая конкуренция между этими двумя наиболее хозяйственно ценными группами.
Виды разнотравья, обладая, как правило, более глубоко проникающей корневой системой, получают преимущество в развитии при нехватке азота, фосфора, калия. Вот почему внесение азота, как правило, способствует озлаковению травостоя за счет развития злаков преимущественно интенсивного типа, и систематическое внесение минеральных подкормок на лугах косвенно служит мерой борьбы с засоренностью пастбищ. Этим, в первую очередь, повышается урожайность, улучшается ботанический состав травостоя, повышается белковость корма, его питательность, и удлиняется срок активной вегетации травостоя, а следовательно, и длительность его эксплуатации.
Луговые травы-мезофиты наиболее требовательны к водно-воздушному и солевому режиму почв и произрастают преимущественно в условиях умеренного климата. Наиболее ценной их особенностью является способность положительно реагировать на улучшение экологической обстановки приростом биомассы.
В.С. Шарашова отмечает, что при ухудшении водного режима луг сменяется степью, а затем пустыней (каменистой, глинистой, солянковой) со своими специфическими биоморфами. Характерная особенность этих биоморф – приспособление к крайнему недостатку влаги с помощью морфолого-анатомических и эколого-физиологических адаптационных изменений, которые находят отражение нередко во внешнем облике растений, касающихся как надземной, так и подземной сферы их жизни. Пустынные растения в большинстве случаев обладают хорошо развитой корневой системой, соотношение надземной биомассы к подземной достигает 1:10 и выше.