Фитомелиорация

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Фитомелиорация почв

2. ФИТОМЕЛИОРАТИВНЫЙ ЭФФЕКТ РАСТЕНИЙ

2.1. Фитомелиоративное улучшение почв

2.2. Роль растений в формировании структуры почвы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

При строительстве одним из важных этапов проектирования является создание рекреационных зон и укрепление грунта. Фитомелиорация - это комплекс мероприятий по улучшению условий природной среды путем культивирования или поддержания естественных растительных сообществ (создания лесополос, кулисных посадок, посева трав.

Неудовлетворительное состояние экосистем, и в частности деградация земель выдвигает задачу разработки методов их ускоренной экологической реставрации. При экологической реставрации деградированных земель можно конструировать различные типы экосистем, оптимизированных по продуктивности, структурно-функциональной организации и устойчивости. Российскими учеными разработаны эффективные методы экологической реставрации нарушенных пастбищных экосистем и доказаны их экономическая, экологическая эффективность и хозяйственная целесообразность [Головин В.И.,1995; Гасанов Г.Н., 2003; Гасанов Г.Н., Мусаев М.Р., Абдурахманов Г.М. и др., 2004]. Роли многолетних трав в формировании физического статуса плодородия почв посвящена обширная литература [Вильяме, 1939; Докучаев, 1949; Костычев, 1951; Вершинин, 1958; Лысак, 1970, 1981; Мукатанов, Харисов, 1996; Середа, 1996; Суюндуков, 2001 и др.].

Одним из методов экологической реставрации деградированных земель является фитомелиорация. Мелиорация - одна из самых древнейших сфер деятельности человека, зародившихся в неолите одновременно с земледелием. Мелиорация по смыслу самого слова имеет целью улучшение земли, окружающей среды. Ее можно добиться с помощью растений, т.е. фитомелиорации. Биологическая мелиорация деградированных земель с использованием экологически специализированных видов ксерофитов, галофитов, псаммофитов и гигрофитов является надежным способом сохранения, обогащения и охраны биоразнообразия природных и сельскохозяйственных экосистем.

Фитомелиорация почв

Фитомелиорация - комплекс мероприятий по улучшению условий природной среды с помощью культивирования или поддержания естественных растительных сообществ. Различают гуманитарную, интерьерную, природоохранную, биопродукционную и инженерную фитомелиорации. В результате широкомасштабной видовой и внутривидовой селекции найдено 15 перспективных видов и экотипов, пригодных как в качестве растений-биомелиорантов, так и для производства энергонасыщенных кормов и лекарственного сырья на вторично засоленных почвах и в условиях орошения соленой водой. Рассоляющий эффект галофитов складывается из следующих элементов. По данным в метровом слое почвы на сильнозасоленных среднесуглинистых почвах полупустынь содержание солей составляет 48 т/га. При фитомассе надземной части 18 - 20 т/га галофиты выносят из почвы 8 - 10 т солей с 1 га в год. Затеняя почву, галофиты препятствуют испарению и связанному с ним подтягиванию солей в верхний слой почвы. Эффект зеленой мульчи составляет 2,5 т/га солей. В итоге, на участке, занятом насаждениями галофитов, процесс выноса солей из почвы достигает 10 - 12,5 тонн в год. В процессе исследований ими показано, что период рассоления почв в мелиоративном севообороте, включающем разные экологические группы галофитов, для условий средней степени засоления составляет 4 - 5 лет, сильной степени засоления - 6 - 7 лет. Особенно перспективным биомелиорантом для эффективного освоения засоленных орошаемых земель оказалась солодка голая, являющаяся одновременно ценной лекарственной и кормовой культурой. В условиях Нижнего Поволжья на засоленных орошаемых землях с близким залеганием грунтовых вод солодка дает с 1 гектара 6 - 8 т сена и 8 - 10 т солодкового корня - ценного сырья для фармацевтической и пищевой промышленности.[3]

Фитомелиоративные меры позволяют управлять и интенсивностью процесса эрозии, который достигает максимума при возделывании пропашных и минимизирован под посевами многолетних трав. Фитомелиорантами являются растения (рапс, горчица, донник, кормовое просо, вико-овсяная смесь) сидеральных и так называемых комбинированных паров, которые позволяют, сохранив ценные качества паров как влагонакопителей и очистителей от сорняков, обогатить почву органическими веществами и резко снизить опасность эрозии, ветровой и водной.

Растения различаются по своему вкладу в плодородие почвы. Фитомелиоративный эффект зависит от продолжительности жизни и продуктивности растений, соотношения подземной и надземной частей биомассы, строения и характера профильного распределения корневой системы и т.д.

Вклад культурных растений определяется, кроме того, технологией выращивания растений. Так, при возделывании пропашных культур многократная обработка способствуют распылению структуры верхних слоев почвы, созданию аэробных условий, способствующих разложению гумусовых веществ. Из-за низкого проективного покрытия почвы под посевами пропашных культур слабо защищены от развития эрозионных процессов. Поэтому их следует относить к разряду почворазрушающих.

В то же время многолетние травы (и отчасти -- однолетние бобовые, обогащающие почву азотом) ввиду хорошо развитой корневой системы, а также благодаря ее более продолжительной деятельности, способствующей образованию гумуса, обладают мощным фитомелиоративным эффектом. Кроме того, высокое проективное покрытие многолетних трав и мощная корневая система с сильно разветвленной сетью мелких корешков удерживают частицы почвы от вымывания и выдувания. Поэтому их рассматривают как почвовосстанавливающие культуры.

Однолетние зерновые культуры занимают промежуточное положение, причем у озимых, которые длительное время сохраняют почву к стабильном состоянии, способны заглушать сорняки и оставляют много пожнивных и корневых остатков, больше сходства с почвовосстанавливающими многолетними травами, у яровых - с пропашными.

Фитомелиорантами являются растения комбинированных паров (рапс, горчица, донник, кормовое просо, которые позволяют, сохранив ценные качества паров как влагонакопителей и очистителей от сорняков, обогатить почву органическими веществами и резко снизить опасность эрозии, ветровой и водной. Отрицательные изменения почвы можно устранить при использовании сидератов, которые способствуют поступлению в почву органического вещества, а также улучшению физических свойств почвы и повышению урожайности последующих культур.

Плодородие почвы в значительной степени зависит от системы земледелия. Монокультура, бессменные посевы, к примеру, способствуют одностороннему истощению почвы. В условиях севооборотов, если в них чередуются только однолетние растения, происходит ухудшение физических свойств почвы и обеднение ее гумусом. В настоящее время в Зауралье РБ распространены преимущественно полевые зерпопаровые и зернопаропропашные севообороты с преобладанием зерновых культур.

Установлено, что размер накопления растениями органического вещества определяется сроком и интенсивностью их жизни. Деятельный перегной и прочная структура максимально образуются в период жизни и роста растений, т.е. в тот период, когда основная масса корней не подвергается разложению. Поэтому совершенно очевидно, что в агроэкосистемах это зависит как от биологических особенностей возделываемой культуры, так и от технологии выращивания и использования той или иной части урожая в качестве хозяйственно-ценной. Особое место занимают однолетние травы, дающие отаву, у которых корневая система остается живой и деятельной после скашивания надземной массы (вика, суданская трава и др.). Под ними происходит значительное повышение водопрочности агрегатов и повышение содержания органического вещества. Известно, что корневая система растений выступает в роли мощного агента структурообразования, пронизывая почву во всех направлениях густой сетью мелких корешков.

 2. ФИТОМЕЛИОРАТИВНЫЙ ЭФФЕКТ РАСТЕНИЙ

2.1 Фитомелиоративные приемы восстановления почв

Использование фитомелиоративного эффекта является перспективным направлением улучшения физического состояния почв как важнейшей составляющей их плодородия. Эффективность улучшения состояния почв меняется по ряду однолетние бобовые травы - многолетние злаковые травы - многолетние бобовые травы - травосмеси в севооборотах - травосмеси длительного использования на внесевооборотных участках - агростепи.

Наиболее быстро восстанавливаются такие физические свойства почв, как плотность, пористость, структурный состав. Более длительное фитомелиоративное воздействие требуется для восстановления водопрочности агрегатов. Эффективность фитомелиоративного улучшения почв связана с биологической продукцией растений, которая в свою очередь отражает климат. По этой причине наиболее эффективны фитомелиоративные мероприятия в условиях черноземов выщелоченных и наименее - на черноземах южных.

«Экспресс» методом улучшения физического комплекса почв является включение в состав севооборотов посевов многолетних трав на 2-3 года, причем травосмеси более эффективны, чем чистые посевы злаковых или бобовых трав. Для улучшения деградированных почв наиболее приемлемы приемы восстановления плодородия при длительном использовании многолетних трав с выведением их посевов из севооборотов, когда под пологом трав начинается восстановительная сукцессия за счет появления видов естественных степных сообществ. Еще более эффективным является метод «агростепей», при котором за короткое время резко увеличивается масса корней и обеспечивается равномерность их распределения по почвенному профилю.

Традиционное восстановление плодородия почв под залежной сукцессией также является эффективным и дешевым, хотя и длительным фитомелиоративным приемом восстановления почв.

Известно, что плодородие почвы в значительной степени определяется возделываемыми культурами. Монокультура, к примеру, способствует истощению почвы. Даже в условиях севооборотов, если в нем чередуются только однолетние растения, происходит ухудшение физических свойств почвы и обеднение ее гумусом.

Многолетними исследованиями установлено, что применение севооборотов с преобладанием зерновых культур даже при ежегодном внесении навоза дозой в 5 т/га и минеральных удобрений приводит к значительному снижению содержания гумуса в почве. В то же время введение в севооборот только одного поля трав уже приводит к стабилизации его содержания. Севообороты с многолетними травами 2-3-х и более лет использования способствуют значительному восстановлению многих параметров почвенного плодородия.

Установлено, что размер накопления растениями органического вещества определяется сроком и интенсивностью их жизни. Деятельный перегной и прочная структура максимально образуются в период жизни и роста растений, т.е. в тот период, когда основная масса корней не подвергается разложению. Поэтому совершенно очевидно, что в агроэкосистемах это зависит как от биологических особенностей возделываемой культуры, так и от технологии выращивания и использования той или иной части урожая в качестве хозяйственно-ценной.

Наиболее почворазрушающими являются пропашные культуры, т.к. при современной технологии их возделывания основная, предпосевная подготовка и обработка междурядий способствуют распылению структуры верхних слоев почвы, созданию аэробных условий, способствующих разложению гумусовых веществ. Обогащение органическим веществом и улучшение структурно-агрегатного состава под пропашными культурами происходит только в почве, которая непосредственно прилегает к корням растений. Однако этого далеко недостаточно для компенсации потерь, связанных с технологией возделывания.

Зерновые культуры несколько лучше влияют на названные параметры плодородия почвы вследствие равномерного распределения корневой системы и более плотного сложения. Однако относительное распределение травостоя по площади и повышение проективного покрытии способствует повышению почвоохранной роли смешанных посевов, а также снижению засоренности посевов. К тому же бобовые компоненты накапливают значительное количество азота, который благотворно сказывается даже в урожае и качестве урожая небобового компонента смеси. Следует отметить, что вопрос технологии возделывания поликультур, взаимоотношения растений в посевах, влияния их на плодородие почвы до сих пор остается недостаточно изученным.

Благодаря мощному развитию корневой системы, во много раз превышающей по длине и массе, корневую систему однолетних сельскохозяйственных культур, в севооборотах с многолетними травами они накапливают много органического вещества - материальную основу гумусообразования. Кроме того, ризосферные бактерии, используя корневые выделения растений в период их жизни, образуют большое количество деятельного перегноя. Известно, что количество ризосферных бактерий в 1 г почвы под многолетними травами в сотни раз больше, чем под зерновыми колосовыми культурами.

В севооборотах с многолетними травами происходит не только простое воспроизводство плодородия почвы. Часто отмечается значительное накопление органического вещества и улучшение свойств почвы по сравнению с исходными, что позволяет в дальнейшем использовать ее вновь как пашню. Так, под многолетними травами отмечено значительное повышение содержания гумуса, улучшение структурно-агрегатного состава, что приводит к повышению противоэрозиониой устойчивости почвы.

2.2 Роль растений в формировании структуры почвы

Обязанная своим формированием климату, рельефу, геологической породе почва несет на себе следы влияния всех этих экологических факторов, которые объединены в биогеоценотический комплекс, экосистему, где почва является связующим между ее компонентами звеном.

Организатором такой экосистемы являются растения. Именно они производят ту первичную продукцию, которая служит началом трофических цепей, непосредственным источником энергии для почвообразования. Растения усваивают часть солнечной энергии, которая затем определяет всю жизнь биосферы. Остальные живые организмы лишь трансформируют запасенную растением солнечную энергию [13].

В естественных экосистемах растительность обеспечивает регулярный приток и постоянство приходной части баланса органического вещества. Почвы, находящиеся под лесом, луговой и степной растительностью, отличаются от пахотных значительно лучшим структурным состоянием и сравнительно хорошей водопрочностью структурных отдельностей. При пахотном использовании почвы с возделыванием культурных растений этот баланс нарушается. Сельскохозяйственные культуры оказывают неодинаковое воздействие на свойства и плодородие почв и поэтому не любое из них может быть фитомелиорантом.

Пропашные культуры, к примеру, за счет системы обработки почвы с постоянным рыхлением и усилением процессов разрушения органического вещества и ухудшения физического состояния почвы наносят больше вреда, чем приносят пользы. По этой причине они относятся к почворазрушающим. В то же время многолетние травы обладают мощным фитомелиоративным эффектом и потому рассматриваются как почвовосстанавливающие. Однолетние зерновые культуры занимают промежуточное положение и вследствие равномерного распределения корневой системы и более плотного сложения благотворно влияют на свойства почв. Однако относительная непродолжительность жизни снижает их положительное влияние на почву. Кроме того, корневая система злаков начинает отмирать уже с момента их цветения [12]. Поэтому озимые, которые длительное время сохраняют почву в стабильном состоянии, заглушают сорняки и оставляют много пожнивных и корневых остатков, больше сходства имеют с почвовосстанавливающими многолетними травами, а яровые - с пропашными.