Влияние севооборота на содержание питательных веществ в почве

В севообороте значительно лучше, чем при бессменной культуре, складываются условия питания растений. Это обусловлено рядом причин. Различные культуры усваивают питательные вещества из почвы в разном соотношении. Биологические особенности растений, а также условия их выращивания определяют вынесения элементов минерального питания с урожаями разных культур (табл. 15).

Соотношение элементов питания, которые тратятся на создание сельскохозяйственной продукции, может значительно меняться в зависимости от культуры и структуры урожая. Например, при увеличении в биологическом урожае зерновых доли соломы на создание 1 т продукции (зерна) расходуется значительно больше элементов питания. Для картофеля, подсолнечника, капусты, сахарной свеклы характерно гораздо большее потребление калия по сравнению с зерновыми культурами. Клевер и конопля много потребляют кальция (табл. 16).

Как правило, в зерне содержится почти в четыре раза больше азота и фосфора, чем в соломе, а калия и кальция в соломе в два-три раза больше, чем в зерне.

Таблица 15

Ориентировочные затраты основных элементов питания (кг) на создание единицы товарной продукции (Б. А. Ягодин и др., 1989)

Таблица 16

Среднее соотношение питательных веществ в урожае разных культур (Б. А. Ягодин и др., 1989)

Особенно высокое содержание калия в основной продукции овощных культур. Зерновые культуры потребляют калий по сравнению с азотом в таком же количестве или несколько меньше и в два-три раза больше, чем фосфора (соотношение N: Р ₂ О _{5: К 2} О составляет 2-3: 1: 2-3,5). Овощные культуры, картофель, сахарная свекла и другие корнеплоды используют калия примерно в 1,5 раза больше, чем азота, и в 3-4,5 раза больше по сравнению с фосфором.

Установлено, что кормовые культуры, особенно бобовые травы, выносят с урожаем значительно больше кальция, чем другие группы культур (зерновые, пропашные; табл. 17).

Таблица 17

Вынесение кальция и магния с урожаем кормовых культур в пересчете на СаСО ₃ (кг на 1 т продукции)

Вынос питательных веществ на единицу урожая основной продукции в значительной степени зависит от соотношения в урожае между товарной и побочной продукцией. Например, в зерновых культур калия меньше в товарной части урожая по сравнению с нетоварной, а в корнеплодах, многолетних травах, силосных и овощных культурах большая часть калия приходится на хозяйственно ценную часть урожая. Так, в зерне пшеницы содержится лишь до 15% калия, имеющегося в надземной массе, а в соломе - остальные 85%. И наоборот, в клубнях картофеля находится не менее 95% калия, а в гичци - только до 5% общего вынесения его урожаем этой культуры.

Чем меньше элементов питания содержится в товарной части урожая, вывозимого из хозяйства, и больше в нетоварной, которая остается на поле, а также в кормах, используемых в хозяйстве, тем в меньшей степени питательные вещества исключаются из биологического круговорота и тем лучше баланс их состоит в почвах хозяйства.

Корневая система растений влияет не только на величину накопления органического вещества в почве, но и на использование элементов питания, содержащихся в нем. Растения с мощной, глубоко проникающей корневой системой, включая больший объем почвы, при одинаковом процентном содержании питательных веществ, примут их больше по сравнению с растениями, имеющими слаборозвинуте корни. При этом элементы питания используются не только из пахотного, но и с подпахотных слоев. Глубоко проникает в почву корневая система люцерны, клевера, люпина, подсолнечника, а неглубоко - чечевицы, гречихи, конопли, фасоли.

Существует группа культур, которые способны усваивать фосфор при наличии в почвенном среде только трёхзамещённые фосфатов кальция или даже более сложных и еще менее растворимых природных фосфоритов. Эти культуры способны усваивать питательные вещества из таких малорастворимых соединений, как фосфоритная мука или фосфаты железа, алюминия и др. К ним относятся люпин, гречиха, горчица, а также горох, донник, эспарцет и конопли, которые хотя и в меньшей степени, чем первые три, но все же усваивают фосфор из фосфоритов. Особое положение перечисленных культур объясняется двумя их свойствами: значительным выделением кислот их корневыми системами и преобладанием в их составе кальция над фосфором. Это и обуславливает лучше разложения труднорастворимых фосфатов с переходом их в более растворимые соли, которые и усваивает корневая система.

Растения, потребляющие много катионов, особенно кальция, подкисляют почвенный раствор и способствуют переводу соединений фосфора в растворимое состояние. Так же действуют и корневые выделения, содержащие органические кислоты.

Особенно большую роль в питании растений выполняют бактерии, которые развиваются в клубеньках, образующихся на корнях бобовых и некоторых других растений и способны использовать атмосферный азот. Результаты проведенных исследований позволяют оценить значимость симбиотической фиксации азота бобовыми культурами. Е. М. Ми-шустин (1972) приводит следующие ориентировочные величины: люцерна за три года использования связывает в среднем 300 кг / га азота, а в некоторых случаях - 500-600 кг / га. Около 100 кг / га (до 150-200) остается в почве после трехлетнего пребывания этой культуры на поле. Клевер луговой за два года использования связывает с помощью клубеньковых бактерий в среднем 150 кг / га азота, из них 75-100 кг / га остается в почве. При самых благоприятных условиях эти величины возрастают в 1,5-2 раза. Люпин за вегетацию связывает до 150 кг / га азота, в почве же остается около 30 кг / га. Клубеньковые бактерии зернобобовых культур фиксируют 50-60 кг / га азота за вегетационный период и почти не увеличивают его запасов в почве, но и не тратят их.

Эти различия объясняются неодинаковым распределением азота в органах названных бобовых растений. В люцерны и клевера около 40% связанного атмосферного азота содержится в корнях, тогда как в зернобобовых он почти весь концентрируется в наземных органах, особенно в семенах.

Опытами и практикой доказано, что избыток азота в почве препятствует развитию пузырьков на корнях бобовых растений. Итак, чтобы использовать накопленный бобовыми культурами азот, необходимо за ними высевать растения, относящиеся к другим семьям, особенно високовибагливи к азотного питания.

Таким образом, чередование бобовых и небобовых растений не только способствует лучшему использованию питательных веществ почвы или удобрений, но и пополняет их запасы. Севооборота, которые включают бобовые, меньше нуждаются в азотных удобрений по сравнению с севооборотами без них при одинаковых урожаях одноименных культур. Для лучшего использования питательных веществ полезно чередовать растения с разной корневой системой и разной способностью использовать трудноусвояемые соединения. Эффективность такого дежурства, так же как и изменение бобовых и небобовых культур, во многом зависит от применения удобрений. Она выше, если удобрения не вносятся, поскольку здесь все преимущества и биологические особенности растений проявляются сильнее.

Для условий орошаемого земледелия важно и то, что разные растения неодинаково реагируют на повышение концентрации солей в почвенном растворе. Чувствительны к повышенному содержанию солей в почве клевер луговой, бобы, люпин, горох, соя. Повышенную устойчивость против засоления имеют донник, лядвенец рогатый, горчица, овсяница тростниковая, пырей сизый, суданская трава.