Средние урожаи озимой пшеницы в западной Европе при различных системах земледелия (по Д. Н. Прянишникову)

Исторический период	Урожайность, т/га
Зерновое трёхполье (до конца XVIII столетия)	0,7…0,8
Господство плодосмена (1840…1885 гг.)	1,6…1,7
Минеральные удобрения и плодосмен (1900…1930 гг.)	2,5…3,0
Интенсивные технологии (современный период)	6,0…7,0

Закон видового разнообразия культур или мозаичности агроценозов. Наиболее высокая и устойчивая продуктивность агроценозов достигается при их достаточном видовом разнообразии. Этот закон также лежит в основе учения о севооборотах.

Закон технологического разнообразия. Постоянное длительное применение на поле одной и той же технологии (одних и тех же пестицидов, удобрений, обработки почвы и других приёмов) усиливает одностороннее негативное воздействие на почвенное плодородие и поэтому необходимо иметь севооборот с различными культурами и их агротехнологиями.

Законы земледелия действуют везде, но в разных природных условиях для их соблюдения требуются различные агротехнические мероприятия. Поэтому в каждой природной зоне должна применяться своя система земледелия, выработанная на основе общих закон земледелия, но с учётом местных условий.

 

Во́дный режи́м почв — совокупность процессов поступления, передвижения и расхода влаги в почве.

Основной источник почвенной влаги — атмосферные осадки, количество и распределение которых во времени зависят от климата данной местности и метеорологических условий отдельных лет. В почву поступает меньше влаги, чем выпадает её в виде осадков, так как значительная часть задерживается растительностью, в особенности кронами деревьев. Вторым источником поступления влаги в почву является конденсация атмосферной влаги на поверхности почвы и в её верхних горизонтах (10—15 мм). Туман может оказывать значительно больший вклад в сумму осадков (до 2 мм/сутки), хотя и является более редким явлением. Практическое же значение тумана проявляется преимущественно в прибрежных районах, где в ночное время над поверхностью почвы собираются значительные массы влажного воздуха.

Часть поступившей на поверхность почвы влаги образует поверхностный сток, который наблюдается весной во время снеготаяния, а также после обильных дождей. Величина поверхностного стока зависит от количества выпавших осадков, угла наклона местности и водопроницаемости почвы. Выделяют также боковой (внутрипочвенный) сток, возникающий из-за различной плотности почвенных горизонтов. При этом вода, поступившая в почву, фильтруетсячерез верхние горизонты, а дойдя до горизонта с более тяжёлым гранулометрическим составом, формирует водоносный горизонт, называемый почвенной верховодкой. Часть влаги из верховодки всё же просачивается в более глубокие слои, достигая грунтовых вод, которые в своей совокупности образуют грунтовый сток. При наличии же уклона местности часть влаги, сосредоточенной в водоносном горизонте, может стекать в пониженные участки рельефа.

Помимо стока, часть почвенной влаги расходуется на испарение. Из-за своеобразия и непостоянства свойств почвы как испаряющей поверхности, при одинаковых метеорологических условиях скорость испарения меняется сообразно изменению влажности почвы. Величина испарения может достигать 10—15 мм/сутки. Почвы с близким залеганием грунтовых вод испаряют гораздо больше воды, чем с глубоким.

Воздушный режим почв — это изменение состава и концентрации почвенного воздуха в профиле почвы во времени (за определенный промежуток времени).

Для нормальной жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, протекания биохимических и химических реакций, создающих питательную среду в почвенных растворах, развития корневой системы растений требуется активный газообмен (аэрация почв), в котором важную роль играют кислород и углекислый газ.

Воздушный режим почв характеризуется обычно суточной, сезонной, годовой и многолетней динамикой O₂ и СO₂. Динамика CO₂ и O₂ связана с жизнедеятельностью почвенных животных, микроорганизмов и растений, а также газообменом почвы с атмосферным воздухом.

Газообмен в почве осуществляется по порам аэрации в результате диффузии O₂ в почву и CO₂ из почвы. Процесс выделения CO₂ и потребления O₂ почвой называется почвенным дыханием.

Микроорганизмам принадлежит главная роль в почвенном дыхании.

На долю корней растений приходится только около 1/3 общего потока CO₂ из почвы. Суточная и сезонная динамика эмиссии CO₂ с поверхности почвы показана на рисунке ниже.

Интенсивность дыхания почвы в течение суток связана, как правило, с ходом температуры почвы и биологической активностью микроорганизмов. Характерны дневные и вечерние максимумы выделения CO₂ почвой.

Увеличение влажности почвы приводит к уменьшению ее пористости и аэрации, а значит, снижению доступа кислорода для дыхания почвенных микроорганизмов и протекания реакций, а также сокращению выделения углекислого газа в атмосферу.

Чем больше зона аэрации и интенсивнее газообмен в почве, тем лучше условия для развития корневой системы древесной растительности, а, значит, для продуктивности древостоя.

В течение сезона наибольшая интенсивность дыхания почвы наблюдается в середине лета, а наименьшая — зимой при снежном покрове. Максимальное значение дыхания — более 1 г/(м²⋅ч) — отмечено в периоды поступления в теплую влажную почву свежего растительного субстрата (опад, органические удобрения).

Сезонная динамика CO₂ активно проявляется в верхней толще почвы. В ней сосредоточены основные биогенные источники и в наибольшей степени изменяются температура и влажность.

Величина суммарной эмиссии (выделения) из почвы CO₂ за год зависит главным образом от продолжительности вегетационного периода и рассчитывается в тоннах углерода с одного гектара в год — 1 т С/(га год). Минимальная среднегодовая эмиссия CO₂ наблюдается в почвах тундры — 0,3—0,7 т С/(га год), максимальная — в чернозёмах — 6—8 т С/(га год). Подзолистые почвы выделяют в среднем 1,5—3,0 т С/(га год).

Газы непрерывно образуются в почвах в результате микробиологической деятельности, биохимических и химических процессов, выполняющих исключительно важную роль в регулировании состава и концентрации газов в атмосфере.

Относительный вклад почв в глобальную эмиссию и поглощение газов (по А.В. Смагину, 2005)

Помимо углекислого газа и кислорода в газообмене участвуют метан и оксид азота, эмиссия которых из почвы в атмосферу вносит свой вклад в процессы, вызывающие глобальное потепление.

От температуры почвы зависят поступление воды в корни растений, минеральное питание, рост и дыхание корней.

С температурой почвы связаны скорость и интенсивность почвенных процессов, определяющих ее плодородие. К ним относятся разложение и гумификация растительных остатков, структурообразование, передвижение почвенных растворов, обменные реакции между твердой и жидкой фазами. Температура почвы влияет на состав почвенного воздуха, а также на температуру приземного слоя воздуха. Большая теплоемкость, медленное накопление энергии и постепенная теплоотдача обеспечивают относительную стабильность температурного режима почвы для роста и развития растений, отсутствие резких колебаний температуры.

Тепловой (температурный) режим почв — это изменение температуры на разных глубинах почвенного профиля в разные сроки. Различают суточный и годовой ход температуры почвы. Каждый тип почвы имеет свой характерный ход температуры на разных глубинах. Основной показатель теплового режима почвы — средняя температура на глубине 20 см.

Суточная динамика температуры почвы наиболее выражена в слое 0—50 см, причем колебания температуры на поверхности почв максимальны. Днем тепловой поток направлен сверху вниз, ночью — снизу вверх. Глубже 0,5 м колебания суточных температур практически затухают. Годовой ход температуры почв имеет большую амплитуду колебаний, чем суточный, и распространяется на глубину до 3—4 м. На глубине 6 м годовая температура колеблется меньше, чем на 1 °С. Равновесие между температурой приземного воздуха и почвы устанавливается с запозданием, которое возрастает с глубиной. Максимум температуры на глубине 3 м устанавливается на несколько месяцев позже, чем на поверхности.

Температурный режим почв связан с географическим положением и тепловыми свойствами. На годовой ход температуры почв оказывают влияние растительный покров, экспозиция склона, мощность снежного покрова, влажность. В зависимости от значений среднегодовой температуры, длительности и глубины промерзания почвы выделяются четыре типа теплового (температурного) режима почвы: мерзлотный, длительно-сезонно-промерзающий, сезонно-промерзающий и непромерзающий.