Анализ причин необходимости применения новой «Комплексной Системы мостового земледелия» (ксмз)



страница3/4
Дата29.04.2016
Размер0.58 Mb.
ТипАнализ
1   2   3   4

Только в с/х производстве возможны такие парадоксы: подготавливая почву под развитие культурных растений, мы, тем самым, ухудшаем условия движения с/х техники по полям; прохождение с/х техники по почве и её уплотнение при уходе за теми же растениями, ухудшает условия развития растений и уменьшает урожайность. К тому же довольно большая часть мощности двигателей с/х машин тратится на непроизводительные потери при их перемещении по неприспособленным для передвижения полям.

Следующим парадоксом является решение проблемы не прямым действием, а в обход, сбоку, с тыла. Допустим, существует проблема машинной деградации почв. Проблему пытаются решать использованием лёгкой гусеничной техники, или сдваиванием колёс на тяжёлых колёсниках и т.д. Хотя самое прямое решение вопроса – вообще не ездить по почве. Или проблема нехватки влаги в почве, которую решали лесопосадками, глубокой вспашкой, структурой почвы, верховыми прудами и т.д. в течение более ста лет и не решили до сих пор. А самое прямое решение вопроса - полив, дождевое орошение. Не нужно рассуждать, есть ли вода на Луне или на Марсе, если на Земле нечем орошать поля.

Это во времена В.В.Докучаева, К.Д. Глинки, Н.А. Пима, П.С.Коссовича, А.А.Измаильского, П.А.Костычева, Д.Н.Прянишникова, В.Р.Вильямса, К.А.Тимирязева, В.Р.Качинского, А.А.Роде, В.П.Горячкина, Р.В.Ризположенского, К.К.Гедройца, Н.М.Сибирцева, Б.Б.Полынова, Ю.А Ливеровского, Е.П.Троицкого, И.С.Рабочева, Н.М.Тулайкова и др. невозможно было преодолевать лимитирующие факторы урожайности прямым действием в связи с технической и технологической неразвитостью производства. Но уже в 60-х годах прошлого века эти вопросы можно было решать, несмотря на спор социалистических и капиталистических государств, с какого конца бить варёное яйцо, с тупого, или острого, и огромные финансовые затраты на реализацию этой проблемы.

Высокогумусные почвы, содержащие органические остатки, обладают повышенной влагоёмкостью, уменьшенной плотностью, у них лучший водный режим и газообмен. Таким образом, физическая структура почвы также является одной из составляющих почвенного плодородия. Очень часто в почве содержится ещё много питательных веществ, а урожаи на ней падают. И одна из причин этого падения - ухудшение физических свойств почвы.

Структура почвы воплощается в структуре её порового пространства. Эта структура влияет на движение воды в почве, возможность контакта корней растений и почвы и доступность им почвенной влаги. Очень часто бывает достаточным сделать комковатым самый верхний слой почвы, чтобы заметно повысить урожайность растений. Чернозёмные, высокогумусные почвы обладают природной комковатой структурой и это, в свою очередь, обеспечивает их высокое потенциальное плодородие.

Не менее важен механический состав почв. Песок, супесь, суглинок, глина обладают разным плодородием в одинаковых условиях. В них по - разному корни контактируют с почвой, доступность воды при прочих равных условиях также неодинакова. Механический состав определяет водопроницаемость, плотность, твердость почвы. Чернозёмные почвы, в принципе, могут образовываться на любом минеральном субстрате, а гумус может сглаживать неблагоприятные физические свойства почвы, зависящие от её механического состава. Гумус склеивает частицы песка, устраняет его сыпучесть и излишнюю водопроницаемость, и напротив, разрыхляет глины, убирая их слитость, обеспечивая им большую порозность.

От физических свойств почвы, в частности, от механического состава в значительной степени зависит её водный и тепловой режим. Количество воды, потребляемое растениями, значительно превышает поступление основных питательных элементов. Пшеница на широте Москвы забирает с 1га не более 200 кг азота, калия, фосфора в год, в то же время воды потребляет около 1000т. В сухих степных условиях эта цифра увеличивается вдвое и более.

Почва впитывает воду, удерживая её. Это свойство почвы называется влагоёмкостью. Глины удерживают до 60% воды от веса почвы, суглинки-до 40%, супеси-до 20%, пески-до10% и все почвенные реакции идут в почвенных растворах.

Эти реакции также связаны с температурой воздуха и почвы. Повышение температуры ускоряет реакции, увеличивает растворимость твёрдых соединений, уменьшает растворимость газов, ускоряет до определённого предела деятельность микроорганизмов. Положительные температуры – непременное условие жизни растений. Вегетация растений начинается только при устойчивом повышении температуры в 5…100С.

Приблизительно при такой же температуре начинается активная жизнь микроорганизмов в почве, увеличивается растворимость питательных веществ и их усиленное потребление растениями. Температурный и меньше водный режим почвы характеризуется цикличностью, с которой связана концентрация почвенных растворов питательных элементов, а значит, и рост растений. Почвенная влага необходима растениям, а её избыток вреден. Ухудшается воздушный режим почвы, корни задыхаются. В северных широтах, как и в тропиках, почвы от избытка влаги окисляются, гумус разрушается и вымывается, на юге же из-за переполивов почвы засаливаются и также лишаются плодородия.

При оценке плодородия почвы нельзя не рассмотреть и наличия в них солей. При повышенной концентрации в почве растворимых солей в южных широтах часто образуются солоди и солонцы. Их неблагоприятные физические свойства создаются поглощённым натрием и магнием. При избыточном поступлении солей натрия в солонец, он вытесняет кальций и превращает солонец в солончак. В северных районах почва содержит много воды и органических кислот, водород которых также вытесняет кальций и почва становится кислой.

Все почвы можно различать по преобладанию в них кальция, натрия, магния, алюминия и водорода в обменном состоянии. Плодородные почвы богаты ионами кальция и магния, нередок в них и натрий. Малоплодородные земли часто содержат ионы водорода и алюминия. Кислые почвы малоплодородны потому, что не могут дать растениям водорастворимых солей питательных элементов. Поэтому чтобы устранить излишнюю кислотность почв, в них вносят соединения кальция. Щелочные почвы, богатые натрием, после промывки от избытка солей превращаются в солонцы и при их мелиорации также могут давать достаточные урожаи. Нужно также сказать, что плодородие почв с наличием плохо растворимых карбонатов кальция и магния объясняется тем, что при их контакте с дождевой водой, насыщенной углекислым газом атмосферы, а также почвы, они превращаются в хорошо растворимые гидрокарбонаты и питают растения соединениями Са, Мg, а также углекислым газом.

Существует ещё компонент почвы, ответственный за её плодородие. Этот компонент живой, и в большей, или меньшей мере присутствует во всех почвах. Известно, что растения в своей жизни тесно связаны с микроорганизмами и грибами, которые живут в почве, на их листьях и корнях. Они разрушают органические вещества и освобождают из них питательные зольные элементы, а также углекислый газ и воду, некоторые бактерии фиксируют азот атмосферы. Микроорганизмы и грибы выделяют в почву ферменты, чем активизируют почвенные процессы. Плодородие высокогумусных почв не в самом гумусе и содержащихся в нём питательных соединениях, и даже не в создаваемых им благоприятных физических свойствах. Всё это важно в жизни растений, но самая главная роль гумуса – это создание благоприятного режима и условий жизни для микроорганизмов и грибов. Органика, особенно свежая – это их стол и дом. А далее они уже помогают растениям, снабжая их питательными макро- и микроэлементами, гормонами и витаминами. Таким образом, наличие свежей органики, гумуса и микро- и микобиоценоз, который благодаря этому создаётся, являются причиной плодородия почвы. Поэтому высокогумусные, с углеводсодержащей органикой почвы могут принимать большие дозы минеральных удобрений без опасности их отравления. И создание таких богатых органикой, высокогумусных, буферных к неблагоприятным воздействиям почв – одна из основных научных и практических задач.

Ещё одним важным компонентом почвы, создающим её плодородие, являются почвенные беспозвоночные. Из них основу биомассы (50…70%) составляют кольчатые черви. Их жизнедеятельность оказывает решающее влияние не только на создание структуры, плодородие почвы и поддержание этого состояния, но и воздействует на оптимальное развитие и урожайность культивируемых растений. Почва, прошедшая через пищеварительную трубку червей, претерпевает различные химические, структурные и физические изменения таким образом, что питательные вещества принимают более доступную для растений форму. Частички почвы, органический материал, бактерии, грибы, и т.д. смешиваются с пищеварительной слизью и перевариваются. Эта смесь структурируется, в ней увеличивается содержание калия, аммония, становятся доступными фосфорные соединения, кислотность почвы нейтрализуется, повышается её водоудерживающая способность. В пищеварительном тракте червей образуются гуминовые биополимеры (гуминовые кислоты), растворимый и нерастворимый гумус. Выделения червей, копролиты, содержат в общей сложности до 15% гумуса и являются кладовой питательных элементов. В корневой системе растений, насыщенной копролитами червей, обладающих антибиотическими функциями, развивается сообщество полезных микроорганизмов, грибков, которые в совокупности уничтожают болезнетворную микрофлору, обеззараживают почву и создают благоприятную среду для своего совместного существования и развития.

Разветвлённая фактура ходов червей и их копролиты создают такую структуру почвы, которую невозможно добиться почвообрабатывающими орудиями, придуманными человеком. Поэтому, если на поля ежегодно наносить определённое количество органики, не утрамбовывать и не истирать её ходовыми системами с/х машин, в почве можно развести такое огромное количество червей, которые совместно с разветвлённой системой каналов отмерших корней растений создадут такую структуру почвы, когда её механическая обработка окажется излишней. Но современные Системы земледелия и Системы машин подобными возможностями не обладают. Идеалом почвы является такое её состояние, когда при ежегодном весеннем и осеннем внесении органических отходов животноводческих и птицеводческих ферм в смеси с углеводсодержащей органикой, копролиты червей в корнеобитаемом слое составляют 60…70% её количества.

Известно, что растения с ярусным расположением и острым углом прикрепления листьев к стеблю, обладают большим процентом усвоения фотосинтезирующей активной радиации (ФАР), чем растения с углом, приближающимся к прямому. Хорошо облиственные, среднерослые, камышевидные сорта пшеницы с широкими тёмно-зелёными листьями и высоким хлорофилловым числом, большим количеством прочных основных стеблей и подгона с длинными и полностью заполненными зёрнами колосьями, - так выглядят идеальные растения для новых Систем. И нахождение таких сортов пшеницы лимитирующим фактором не является.

Севообороты напрямую не повышают плодородие почвы. Ротация культур в поле необходима ввиду накапливания в почве вредителей и болезнетворных микроорганизмов соответствующего культурного растения. Кроме этого, каждый вид растения специализируется на потреблении из почвы определённого набора питательных элементов, в результате чего там испытывается их дефицит. При чередовании культур в севообороте, растения используют запасы питательных веществ и влаги с разных горизонтов почвы более равномерно и полно. Если какая-то культура долго возделывается на одном поле, то сорняки быстро приспосабливаются, и, размножившись, сильно засоряют землю, отнимая свет, питательные вещества и влагу у культурных растений. Также наступает так называемое «утомление» почвы. При смене яровых, озимых и пропашных культур можно успешно бороться с засоренностью полей и получать высокие урожаи с/х растений.

Неотъемлемой частью технологии возделывания культурных растений является борьба с их болезнями и вредителями. Очень часто при обнаружении локальных мест поражения посевов болезнями или вредителями, последующие обработки их соответствующими реагентами уже являются запоздалыми мерами, не приносящими ожидаемых результатов. Поэтому определяющим фактором сохранения посевов и получения высокого урожая являются упреждающие обработки специальными средствами потенциально опасных полей и участков.

При использовании нынешних Систем лимит такой обработки состоит в уплотнении почвы, трудности проведения наземного опрыскивания на поздних фазах развития растений сплошного посева и его невозможности по погодным условиям, низкой точности и плохой экологичности авиационных обработок.

Выше уже было отмечено, что применяемая ранее повсеместно Система земледелия с оборотной вспашкой (вывоз с полей послеуборочной органики, сжигание стерни, внесение и запашка вглубь почвы незначительного количества органических отходов жизнедеятельности животноводства и птицеводства и корневых остатков, а также минеральных удобрений, укатка почвы ходовыми системами с/х машин т.д.) привели к разрушению структуры почвы, уменьшению содержания гумуса, угнетению её микро- и макробиоценоза, а в итоге, - неуклонному падению урожайности с/х культур.

Переход части хозяйств более десяти лет назад на энергосберегающие беспахотные Системы земледелия, а в ряде случаев на нулевые (оставление на поверхности почвы измельчённой послеуборочной органики, дискование почвы со стернёй и частью её корневой системы перед севом, или прямой сев в стерню, применение незначительного количества минеральных удобрений и т.д.), уменьшили падение содержания гумуса в почве, увеличили углекислотное и водное питание растений, оживили микро- и макробиологическую деятельность в почве, а в итоге, привели к стабилизации урожайности с/х культур, а в благоприятные по влажности сезоны – даже к её повышению. Однако осталась машинная деградация почвы в части её укатки ходовыми системами машин. Также максимальная урожайность с/х культур при использовании этих технологий очень далека до предела их биологических возможностей.

Таким образом, главными лимитирующими факторами в получении урожайности с/х культур на пределе их биологических возможностей являются:

- основные макроэлементы питания растений, составляющие их органику (углерод, кислород, водород, то есть углекислый газ и вода) и внутриклеточную энергетику (водород, и, в ряде случаев, фосфор, то есть вода и фосфорные удобрения);

- отсутствие искусственного орошения со своевременным предоставлением растениям влаги, осуществляющей в них не только физиологические, энергетические и прочие жизненные функции, рассмотренные ранее, но и удерживающей в почве от диффузии в атмосферу углекислый газ, образующийся при деструкции органики;

- структура почвы, а именно, её машинная деградация.

Приложение 3

Система удобрений в «Комплексной Системе мостового земледелия».

Какой же видится новая Система земледелия, позволяющая избежать лимитирующих факторов урожайности с/х культур, указанных в Приложении 2, и какие почвенные процессы нужно запустить, чтобы выйти на предел биологических возможностей в урожайности этих культур?

Не будем сейчас останавливаться на Системе машин, позволяющих избежать машинной деградации почвы, так как об этом будет сказано в Приложении 4 далее. Нужно только сказать, что технология остаётся беспахотной и, в какой-то мере, энергосберегающей.

Рассмотрим процессы, которые протекают в почве, укрытой смесью отходов жизнедеятельности животноводства и птицеводства со значительным количеством углеводсодержащей органики (листья, лузга, опилки, измельчённые кукурузные кочерыжки, солома и т.д.) и минеральной частью той же почвы, в которую уже высеяна озимая пшеница. Нужно также сказать, что после нескольких лет использования этой смеси, отсутствии машинной деградации, осторожного применения почвообрабатывающих модулей, почва заражена спорами низших и высших микобионтов, и ниже 70мм от её уровня размещается мицелий высших грибов, адаптированных к питанию указанной органикой.

Уже в конце лета, после появления всходов пшеницы, во влажной органике прорастают споры различных грибков, а снизу вверх растёт мицелий высших грибов. Во всей органической массе начинают размножаться различные аэробные микроорганизмы, большей частью целлюлозолитические.

Корневая система пшеницы частью проходит через старый мицелий и ниже, а мочковатая их часть располагается сверху – в зоне разрастания нового мицелия и размножения микроорганизмов.

У грибов и бактерий экзогенный тип пищеварения. У них нет рта и зубов для разжёвывания пищи, поэтому они первоначально выделяют пищеварительные ферменты на органику, переводят её в более простое растворимое состояние и поглощают этот раствор своей поверхностью. По сравнению с бактериями, грибы имеют более многочисленную ферментную систему, способную подготавливать к питанию различные вещества мёртвой органики. В зоне подготовки бактериальной и грибной пищи находятся и корневые волоски пшеницы, которые также могут усваивать определённое количество некоторых «простых» органических и минеральных соединений.

После того как органические и минеральные вещества будут поглощены бактериями и клетками гриба и переварены, определённая часть твёрдых и жидких отходов жизнедеятельности в виде зольных и органических, питательных для растений, соединений выбрасывается наружу из пищеварительных лизосом (вакуолей) и сократительных вакуолей соответственно. Не является исключением и растительный организм пшеницы, корни которой, наряду с другими частями её тела, осуществляют выделительную функцию. Очень часто отходы жизнедеятельности бактерий и грибов с одной стороны, и корневые выделения пшеницы с другой, являются их питанием, что позволяет им обоюдно очищать, условно говоря, «столовую» и «отхожее место».

Нужно сказать, что в ризосферу пшеницы могут попадать и патогенные бактерии, а некоторые грибы обладают смешанным типом питания, т.е. могут быть как сапрофитами, так и паразитами. Но при наличии влаги и мёртвой органики их паразитические свойства не проявляются, даже наоборот, антибиотические выделения мицелия уничтожают патогенную микрофлору.

В результате питания бактерий и грибов органикой в почву выделяется также углекислый газ и вода. Частично СО2 выходит по почвенным порам, ходам кольчатых червей и полостям, оставшихся от корней прошлых урожаев, в атмосферу. Но так как он тяжелее воздуха и в больших объёмах растворяется в воде, особенно холодной, то часто в безветренную погоду и по ночам, он «втекает» в почву по этим каналам назад. Но СО2 не только растворяется в воде, но и образует с ней слабую угольную кислоту, реагирующую с минеральной частью почвы, аммиаком отходов жизнедеятельности почвенных животных с образованием растворимых солей. Всё это поступает в растения пшеницы через корневую систему и по проводящим пучкам достигает рибулозодифосфата (РДФ). Нужно признать, что через корневую систему растений в растворе с водой может поступать гораздо большее количество СО2, чем через листья, когда присоединение к РДФ возможно только после его растворения в воде клеточного сока. Кроме того, как было сказано раньше, к РДФ может присоединяться кислород, которого в воздухе 21%, а СО2 –всего 0,03%.

При понижении температуры окружающей среды до определённой критической, микроорганизмы перестают питаться и переходят в выжидающее состояние. При этом спорообразующие бактерии на основе питательных соединений своей внутренней среды образуют споры, по величине гораздо меньшие бактерий, но несущие внутри её генетический наследственный аппарат. Остатки органических веществ разрушенных бактерий также могут потребляться корнями пшеницы. Неспорообразующие бактерии утолщают свою клеточную оболочку и также как споры могут переносить неблагоприятные факторы окружающей среды.

Последними перестают питаться грибы, так как их ферментная система к тому же ещё и самая холодостойкая. Поэтому и весной они пробуждаются и начинают питаться органикой раньше бактерий, которым нужно ещё прорасти из спор и достичь нормальных размеров для последующего деления.

Поздней весной и летом бактериальная масса, а также мицелий достигают значительной величины и продолжают непрерывно, микроскопическими дозами, без обжигания корней (как при использовании концентрированных минеральных удобрений), кормить растения пшеницы. Так как микроорганизмов в почве неисчислимое количество, а грибница огромна, то корневая система пшеницы не успевает потреблять ни пищевые «бульоны», ни отходы жизнедеятельности бактерий и грибов, которые при смешивании их с минеральной частью почвы превращаются в первичный гумус.

В природных условиях органический материал поступает в почву сверху и разрушается в основном аэробными организмами. Продукты этого разрушения со временем оказываются в нижних почвенных слоях, где уже перерабатываются анаэробами. Анаэробное разрушение органики может происходить и в верхнем слое почвы, где аэробы создают микрозоны пониженной кислородной концентрации.

Конечно, микроорганизмы одного вида могут погибать и утилизироваться при конкуренции с другими их видами, или при контакте с антибиотическими выделениями грибницы. Но основная переработка белковых бактериальных тел происходит при их поедании почвенными животными, в том числе простейшими. Как уже было сказано, первичный гумус образуется в почве при разложении органики бактериальными ферментами, а также ферментной системой грибов и образовании соединений с минералами. Аналогично - после поглощения и переработки питательного «бульона», когда бактериальные и грибные выделения непереваренных остатков частично полимеризуются с минеральной частью почвы.

Точно так же и при жизнедеятельности эукариотных простейших (амёбы и т.д.), поедающих бактерий, при дефекации из пищеварительных вакуолей и выделениях жидких продуктов диссимиляции сократительных вакуолей, в почве образуется первичный гумус.

Свой вклад в переработку органики вносят и почвенные насекомые во всех стадиях своего развития. Они утилизируют не только мёртвую органику, но и старые плодовые тела грибницы, которые в большой массе появляются на почве с весны и до конца осени.

Но истинный гумус, да и сама структурная почва, образуются при прохождении почвенно-органической массы, состоящей из углеводсодержащей органики, бактерий, отмершей нижней части грибницы и минеральной составляющей почвы через пищеварительную трубку кольчатых червей и выделении в виде копролитов, где частицы почвы в комочках копролитов склеиваются синтезирующимися там полимерами гумуса.

Может создаться впечатление, что 94% массы органики растения пшеницы образуют при фотосинтезе из углекислого газа и воды и 6% зольных соединений, которые взяты непосредственно и опосредованно из внесённых осенью органических отходов. Но это не совсем так.

Какая-то часть органических отходов действительно пошла на создание новой синтезируемой органики, но значительное её количество превратилось в гумус, или в виде газов улетучилось в атмосферу. В то же время, какое-то количество гумуса прошлых сезонов разрушилось и превратилось в питательные соединения для нового урожая. Также и минеральный поглощающий комплекс почвы что-то отдал на создание урожая, но что-то и принял вновь. Не обходится и без применения определённого количества макро- и микроэлементов минеральных удобрений, а также воды искусственного орошения и естественных осадков. Питательные макроэлементы даёт и атмосфера.

Поэтому такую Систему удобрений можно назвать Комплексной Системой удобрений.

Однако где же взять огромное количество углеводсодержащей органики, этого консерванта углекислого газа и воды, выделяющихся при разложении этой органики и являющихся главным питанием растений? В Приложении 1 отмечалось то количество органики, которое необходимо для площадей российской пашни. Их нужно более 800 млн. т., а в реальности её имеется около 120 млн. т. Кроме того, что эту органику нужно собрать, её нужно внести и заделать в почву. Ясно, что минеральные удобрения гораздо удобнее для внесения, чем органические. Но альтернативы органике по равномерному и постоянному выделению СО2 в грунт и приземной слой атмосферы при её разложении в почве не существует. К тому же, это естественный природный процесс, который проходил там миллионы лет и происходит до сих пор.

А выход из этого положения довольно прост – это посев сидератов. Когда основная с/х культура убрана с поля и ещё есть время теплого безморозного периода, площадь засевается викоовсяной смесью, горчицей, гречихой и т.д. Объём зелёной массы к концу вегетации может достигать значительной величины и при посеве весной яровых культур служит им прекрасным и долговременным источником основных удобрений. В более северных районах страны для накопления органики целесообразно применение сидерационных паров. Выращивание загущенных посевов сидератов и их подкашивание, кроме всего прочего, позволяет вытеснить из посевов сорные травы.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал