Почвенное плодородие – следствие круговорота биофильных элементов

1. Почвенное плодородие – следствие круговорота биофильных элементов

Александр Иванович Попов
Санкт-Петербургский государственный университет

2. С.П. Кравков считал, что детальное изучение тех требований, которые предъявляются растениями к окружающей среде, с одной

стороны, и
точное знакомство с той ролью, которую
играют в физиологии и морфологии
растений составные функции этой среды,
с другой – вот те две обширные области,
которые со временем прольют яркий свет
на весьма многие спорные вопросы.
2

3.

С.П. Кравков –
российский и советский
почвовед, профессор
Императорского
С.-Петербургского
университета,
заслуженный деятель
науки РСФСР
Сергей Павлович
Кравков
(1873-1938)
3

4. Вопросы, связанные с уточнением и дополнением существующих определений таких понятий, как плодородие почв и продукционный

процесс
сельскохозяйственных
культур,
не
потеряли
своей
актуальности.

5. Формирование и развитие плодородия неразрывно связаны с почвообразо-ванием, жизнедеятельностью растений, поселяющихся на

Формирование и развитие плодородия
неразрывно связаны с почвообразованием, жизнедеятельностью растений,
поселяющихся на почвообразующей
породе.

6. Обычно основное специфическое свойство почв – плодородие – рассматривается лишь с утилитарной позиции – только как факт

Обычно
основное
специфическое
свойство почв – плодородие –
рассматривается лишь с утилитарной
позиции – только как факт обеспечения
растений необходимыми питательными
веществами,
а
продукционный процесс
растений – как результат
фотосинтеза и реализации
соединений
элементов
минерального
питания
растений.

7. Важнейшей особенностью почвы как основного средства производства является то, что она при правильном её использовании

непрерывно улучшается,
её плодородие в результате правильной
агротехники, применения удобрений и
других приемов повышается.
7

8. Плодородие почв земель, занятых в товарном производстве сельскохозяйст-венной продукции – свойство почв, характеризующее

Плодородие почв земель, занятых в
товарном
производстве
сельскохозяйственной продукции – свойство почв,
характеризующее социально-экономи-ческое
состояние государства в его историческом
развитии.
8

9. Плодородие почв земель является достоянием государств, истощаемым и трудно возобновляющимся природным ресурсом, охраняемым и

рационально
используемым
для
удовлетворения
потребностей в продуктах питания и
сельскохозяйственном сырье.
9

10. ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ — совокупность свойств почвы, обеспечивающих необходимые условия для жизни растений [ГОСТ 16265-89].

10

11. Плодородие почв подразделяют на:

естественное или природное,
искусственное,
потенциальное,
эффективное,
экономическое,
относительное.
11

12. Карл Генрих Маркс – немецкий философ, социолог, экономист, писатель, поэт, политический журналист, общественный деятель.

Карл Генрих Маркс –
немецкий философ,
социолог, экономист,
писатель, поэт,
политический журналист,
общественный деятель.
Karl Heinrich
Marx
(1818-1883)
12

13. ПЛОДОРОДИЕ ЕСТЕСТВЕННОЕ – то плодородие, которым обладает почва в природном состоянии без вмешательства человека.

13

14. ПЛОДОРОДИЕ ИСКУССТВЕННОЕ – плодородие, которым обладает почва в результате воздействия на неё целенаправленной человеческой

деятельности (распашка, периодическая
механическая обработка, мелиорации,
применение удобрений и т. д.).
14

15. ПЛОДОРОДИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОЕ – суммарное плодородие почвы, определяемое ее свойствами, как приобретенными в процессе

почвообразования, так и созданными
или измененными человеком.
15

16. ПЛОДОРОДИЕ ЭФФЕКТИВНОЕ – та часть потенциального плодородия, которая реализуется в виде урожая растений при данных

климатических
(погодных) и технико-экономических
(агротехнологических) условиях.
16

17. ПЛОДОРОДИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЕ – экономическая оценка почвы в связи с её потенциальным плодородием и экономическими характеристиками

земельного участка.
17

18. ПЛОДОРОДИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЕ – плодородие почвы в отношении к какой-то определенной группе или виду растений (плодородная для одних

ПЛОДОРОДИЕ
ОТНОСИТЕЛЬНОЕ
–
плодородие почвы в отношении к какойто определенной группе или виду
растений (плодородная для одних
растений почва может быть бесплодной
для других).
18

19. Фактически плодородие почв в той или иной мере оценивается по величине биологической продуктивности сельско-хозяйственных

Фактически плодородие почв в той или
иной мере оценивается по величине
биологической продуктивности сельскохозяйственных культур.
19

20. В природных условиях растения обеспечиваются пищевыми веществами, биогенно накопленными в почве.

Уровень биологического накопления в
почве пищевых веществ, необходимых
растениям (фитонутриентов), определяется интенсивностью протекания
малого биологического круговорота
биофильных элементов.
20

21. Схема функциони-рования системы почва-растение

Схема
функционирования
системы
почварастение

22. Интенсивность протекания биологи-ческого круговорота связана как с геоклиматическими особенностями местности, так и с видовым

Интенсивность
протекания
биологического круговорота связана как с
геоклиматическими
особенностями
местности,
так
и
с
видовым
разнообразием почвенной и наземной
биоты, а также с флористическим
составом
и
физиологическими
особенностями растений, входящих в
состав
фитоценоза
конкретного
биогеоценоза.
22

23. Живые организмы, участвующие в биологическом круговороте, включая и растения, образуют целую систему ценотических

взаимоотношений,
основанную на их взаимодополнительности,
взаимозаменяемости
в
функциональном плане и, в конечном
итоге, взаимообеспечения пищевыми
веществами.
23

24. Трофическая взаимосвязь в системе почва-растение

Трофическая взаимосвязь в системе почварастение

25. В свою очередь, содержание фитонутриентов в пахотных почвах определяется биологическим накоп-лением и антропогенным

В
свою
очередь,
содержание
фитонутриентов в пахотных почвах
определяется биологическим накоплением и антропогенным привнесением
(с удобрениями).
Как правило, уровень пищевых веществ
пахотных почв оценивается по запасам
доступных растениям форм макро- и
микроэлементов,
и
по
их
сбалансированности.
25

26. Однако и в случае естественно сформированных, и в случае пахотных почв, почвенные условия, обеспечивающие поступление воздуха,

воды и пищевых веществ из почвы в
растения, зависит как от свойств самой
почвы, так и от геоклиматических
особенностей конкретной территории.
26

27. Иными словами, величина урожая культурных растений не всегда является отражением некого уровня питательных веществ в почве, а

представляет собой некую интегральную
характеристику,
в
которой
весьма
значительную роль играют лимитирующие
факторы биологической продуктивности
растений.
27

28. С позиций современной биоценологии трофическое взаимоотношение растений и почвы рационально рассматривать как своеобразную

двойную трофическую
цепь, в которой почва и растения
попеременно выступают то в роли
“потребителя”, то в роли “поставщика”.
28

29. Двойная трофическая связь между почвой и растениями

30. Утилизация почвенной биотой отмерших остатков растений сопровождается созданием (посредством той же биоты) источника питания

для растений.
Другими словами, растения вместе с
почвой, образуют единую пищевую
систему, в которой почва выполняет
трансформационно-трофическую
функцию
30

31. Исходя из выше изложенного, можно сформулировать следующие опреде-ления плодородия естественных и пахотных почв.

Исходя из выше изложенного, можно
сформулировать следующие определения плодородия естественных и
пахотных почв.
31

32. Плодородие почв биогеоценозов – естественно возобновляемое свойство, которое является отражением динамически равновесного

уровня
фитонутриентов, литогенно обусловленных
и биологически накопленных в почве, а
также почвенных условий,
обеспечивающих поступление воздуха,
воды и пищевых веществ из почвы в
растения.

33. Плодородие пахотных почв – искусственно поддерживаемое свойство, которое является отражением величины реально существующего

уровня
фитонутриентов, литогенно обусловленных,
биологически накопленных и антропогенно
внесённых в почву, а также почвенных
условий, обеспечивающих поступление
воздуха, воды и пищевых веществ из почвы
в культурные растения.

34. Как же связаны между собой плодородие почв и урожай сельскохозяйственных растений?

Для этого следует рассмотреть, что
собой представляет продукционный
процесс растений и от чего он зависит.

35. Под биологической продуктивностью растений нами понимается способность природных или искусственных растительных сообществ или

отдельных
их
компонентов
поддерживать
определённую скорость воспроизводства.
Мерой биологической продуктивности
служит величина продукции (биомассы),
создаваемой за единицу времени.

36. По мнению Ю. В. Гамалея, одним из направлений в области регуляции продуктивности и скорости развития растений является

выяснение точек
приложения
отдельных
факторов,
лимитирующих продукционный процесс,
и согласование мер, направленных на
расширение этих пределов.

37. Ю.В. Гамалей –российский биолог, физиолог растений, ботаник, доктор биологических наук, профессор, член-корр. Российской

Ю.В. Гамалей –
российский биолог,
физиолог растений,
ботаник, доктор
биологических наук,
профессор, членкорр. Российской
академии наук,
лауреат Премии имени
К. А. Тимирязева.
Юрий
Владимирович
Гамалей
(1939-2015)

38. Одним из основных факторов продукционного процесса растений является фотосинтез.

Пути
оптимизации
фотосинтеза
достаточно
хорошо
изучены.
Лимитирующими
его
факторами
являются, главным образом, световой
режим, концентрация СО2, расход
фотосинтатов.
Последний может оказывать весьма
значительное влияние на скорость
продукционного процесса.

39. Факторы, влияющие на продукционный процесс растений

Климатические факторы, влияющие на рост и развитие растений
Физиологически активная радиация (световой режим)
Газовый состав (соотношение CO2 и O2)
Давление
Температура
Осадки
Чувствительность транспортной системы растений
к колебаниям температуры и атмосферного давления
Фотосинтез
Скорость оттока
продуктов фотосинтеза
Пропускная
способность
Продукционный
процесс растений
Обеспечение циркуляции
растворов
транспортной
системы
растений
Поступление
питательных
веществ
Скорость поглощения
пищевых веществ
Физиологические особенности растений
Запас
необходимых
растениям
пищевых веществ
Окислительновосстановительный режим
воздушный
и тепловой
Биологическая
активность
Почвенные
факторы,
влияющие на
рост и развитие
растений
Водный,
Кислотный
и солевой
режимы
режимы
Почвенные условия, обеспечивающие поступление
влаги и пищевых веществ из почвы в растения
Факторы,
влияющие на
продукционный
процесс
растений

40. На фоне мер по повышению фотосинтетического потенциала растений, оптимизация почвенного органо-минерального питания является

На
фоне
мер
по
повышению
фотосинтетического потенциала растений,
оптимизация
почвенного
органоминерального питания является другим
обязательным условием достижения более
высокой продуктивности, так как величины
градиентов
осмолярности
в
обоих
направлениях (лист корень и корень
лист) должны быть соизмеримы для
нормального
функционирования
осмотического механизма циркуляции
растворов в целом растении.

41. Осмотические механизмы транспорта нутриентов в трофосистеме почва-растение

42. Пути поисков в направлении оптимизации почвенного питания также хорошо известны – это минеральные и органические удобрения,

средства
стимуляции
жизнедеятельности
почвенных микроорганизмов (особенно,
литолитических и азотфиксирующих),
включенных в экосистему растения,
общие меры по улучшению качества почв
и организации контакта между почвой и
корнем растений.

43. Третья группа факторов относится к оптимизации водного снабжения и пропускной способности транспортной системы, обеспечивающей

циркуляцию
растворов
и
рост
растения.
Лимитирующими
факторами
здесь
выступают почвенный запас влаги,
чувствительность транспортной системы
к
колебаниям
температуры
и
атмосферного давления.

44. Перечисленные факторы могут быть оптимизированы лишь при выращивании растений в ростовых камерах.

В полевых же условиях контроль за их
сочетанием практически исключен, но
возможна
коррекция
других
применяемых
мер
с
учетом
блокирующего или стимулирующего
действия
этих
факторов
на
функционирование
транспортной
системы.

45. Всё ещё продолжающееся увеличение производства минеральных удобрений и различных биоцидов в сочетании с многократной

механической обработкой
почв практически низводит почву на
уровень гидропонной системы.

46. Существующий путь управления продукционным процессом растений – химическая коррекция – является тупиковым, он приводит к

наращиванию
колоссальных
затрат
энергии
ископаемого топлива во всех звеньях
сельскохозяйственного производства.

47. Использование биогеценотического подхода, позволяет рассматривать почвенное плодородие как следствие биологического круговорота

биофильных
элементов в экосистемах, а концепция
органического питания растений может
служить теоретической основой для
обоснования системы биологического
земледелия.

48. Ресурсосберегающее управление продукционным процессом сельскохозяйственных культур должно включать:

применение научно обоснованных
севооборотов или плодосменов,
использование сидеральных культур
(особенно озимых),
преимущественное использование
биологических средств защиты растений,

49. Ресурсосберегающее управление…

одновременное применение всех видов
коррекции функционирования системы
почва-растение (физической, химической и
биологической),
минимизированное (только для инициации
развития) внесение в почву минеральных
удобрений и создание необходимой под
конкретную культуру пропорции NPK,

50. Ресурсосберегающее управление…

оптимизацию роста и развития растений за
счет некорневой их обработки растворами
гуминовых веществ, содержащими
биофильные макро- и микроэлементы,
инфицирование растений экто- и
эндосимбионтами (в частности
азотфиксирующими бактериями,
микоризными грибами и прочими);
создание условий для формирования в
почве гумуса мюллевого типа.

51. Управление продукционным процессом сельскохозяйственных культур

Продукция (урожайность) растениеводства
Продукционный процесс сельскохозяйственных растений
Поступление питательных
веществ в растения
Запасы питательных
веществ,
необходимых
растениям, в почве
Некорневая
обработка
растений
Сорняки, возбудители болезней и вредители
сельскохозяйственных растений
Воздушно-водно-тепловой,
окислительновосстановительный и
кислотный режимы почвы
Химизация
почв
Мелиорация
земель
Пожнивные и
послеуборочные
остатки
Сидераты
Защита
растений
Видовое разнообразие почвенных организмов
Количество и качественный состав органического вещества почв
Сельскохозяйственные
животные
Потребитель
ОТХОДЫ
Биологическая
переработка
Различные
типы
компостов
Химическая
переработка
Гуминовые
вещества
угнетающее или неблагоприятное воздействие

52. Благодарю за внимание!