Теоретические основы механической обработки почвы

Обработка почвы в лесных питомниках - важное звено в технологии выращивания посадочного материала древесных и кустарниковых пород. Она представляет собой механическое воздействие на почву рабочими органами орудий с целью создания благоприятных условий для роста и развития сеянцев и саженцев. Под ростом и развитием (по Чайлохяну М.Х., 1963) понимается следующее содержание. Рост - это необратимое увеличение размеров и массы тела, связанное с новообразованием элементов структуры организма. Развитие- это качественные изменения структуры и функций растений, и его отдельных частей, органов, тканей и клеток, возникающие в процессе жизненного цикла.

Почва обладает различным плодородием, которое тесно связано с ее происхождением, воздействием климата, растений и микроорганизмов, земледельческой культуры. От последней во многом зависит эффективность использования почвы. Эффективное использование заключается в том, чтобы выращиваемые на ней деревья и кустарники накапливали наибольшее количество органического вещества и обладали определенными биологическими свойствами.

Условия жизни сеянцев и саженцев, особенно почвенные, в питомнике регулируются применением комплекса агротехнических мероприятий и прежде всего обработкой почвы. На протяжении выращивания посадочного материала растения меняют требования к условиям. Поэтому система агротехнических мероприятий становится действенным средством управления ростом и развитием посадочного материала. Наибольшего эффекта от агротехнических мероприятий можно добиться только в том случае, если учитывать требования выращиваемого посадочного материала и конкретные условия внешней среды.

Основные задачи обработки почвы следующие: 1) изменение строения пахотного слоя почвы и ее структурного состояния, обеспечивающих оптимальный водный, воздушный, тепловой, питательный режимы; 2) усиление круговорота питательных веществ путем извлечения их из более глубоких горизонтов почвы и воздействия в необходимом направлении на микробиологические процессы; 3) уничтожение сорных растений, возбудителей болезней и вредителей; 4) защита почвы от ветровой и водной эрозии; 5) создание благоприятных условий для заделки семян и улучшения формирования корневых системы деревьев и кустарников; 6) заделка в почву растительных остатков и удобрений.

Потребность в воде у сеянцев и саженцев деревьев и кустарников от весны до середины второй половины вегетационного периода увеличивается, а запасы почвенной влаги, особенно в зоне недостаточного увлажнения, уменьшаются. Регулирование водного режима почвы в питомнике проводят агротехническими приемами. В зонах недостаточного и неустойчивого увлажнения применяют обработку почвы по системе черного пара и глубокую вспашку. Это создает условия для возможно большего поступления в почву атмосферных осадков, особенно весенних во время снеготаяния. Сохранение накопленной влаги в почве достигается системой ее поверхностной обработки, мульчированием и систематическим уничтожением сорняков по мере их появления.

Сорняки являются мощным конкурентом лесных растений не только за влагу, но и за элементы питания и свет. При наличии травянистой растительности активность корней выращиваемого посадочного материала в поглощении влаги и элементов питания снижаются, а также их рабочая поверхность и интенсивность дыхания. Таким образом травянистые растения оказывают отрицательное влияние на рост и развитие древесных пород не только как активные конкуренты за влагу и питательные вещества, но и значительно снижают интенсивность физиологических процессов культивируемых растений. Меры рационального использования влаги направлены на то, чтобы выращиваемый посадочный материал более продуктивно ее расходовал. Сюда относят своевременное и тщательное рыхление почвы, оптимальные сроки и способы посева семян, чередование пород в севообороте, внесение удобрений.

С водным режимом тесно связан воздушный. Изменения количества воды в почве вызывают увеличение или уменьшение объема пор, занимаемых воздухом. Задача регулирования воздушного режима сводится к поддержанию в почве газообмена между атмосферой и почвой. Воздух в почве необходим растениям и микроорганизмам. В пахотном горизонте количество воздуха колеблется от 8 до 36 % общего объема почвы и зависит от объема некапиллярных пор.

При обработке почвы, а также в естественных условиях в почву поступает атмосферный воздух. В большинстве случаев все компоненты воздуха (кислород, азот, углекислый газ, водяные пары) используются в почве. Кислород обеспечивает окисление органических веществ и перевод их в форму, доступную для питания растений, способствует активной деятельности микроорганизмов, а также распространению и усилению деятельности микоризы. Азот воздуха в присутствии кислорода используется нитрифицирующими бактериями (клубеньковыми и свободноживущими), которые образуют нитраты, пополняя запасы азота в почве. Кислород в почве быстро расходуется и при отсутствии газообмена через 2-е сут. полностью потребляется, а концентрация углекислоты резко возрастает. Газообмен между почвой и атмосферой в основном происходит через диффузию газов и зависит от объема свободных пор, которых должно быть не менее 13... 15 % общего объема почвы. В зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения значительный недостаток воздуха наблюдается редко. В зоне избыточного увлажнения растения больше страдают от недостатка воздуха, чем от переувлажнения Регулирование воздушного режима достигается углублением пахотного слоя, размерами посевного и посадочного места, уничтожением корки на поверхности почвы с помощью борон, катков и других орудий, а также гидромелиоративными мероприятиями.

Большое значение при выращивании посадочного материала имеет тепловой режим почвы. Для каждой породы необходимы определенные температурные условия, меняющиеся по фазам роста сеянцев и саженцев. Температура почвы при этом играет важную роль. Сроки посева, послевсходовое формирование корневой системы и надземной части сеянцев тесно связаны с температурным режимом почвы. Минимальные и максимальные температуры в период прорастания семян и появления всходов у разных видов деревьев и кустарников неодинаковы. Большое значение имеют температурные условия в жизнедеятельности микроорганизмов почвы. При оптимальных температурах наиболее активно проходят процессы образования доступных форм питательных веществ, связывания атмосферного азота клубеньковыми и свободноживущими бактериями.

Поступление тепловой энергии солнца в почву может быть увеличено ее обработкой и регулированием водно-воздушного режима. Вспаханная почва больше аккумулирует тепла, она менее теплопроводна и более теплоемка, чем необработанная. Внесение органических удобрений в северных районах улучшает тепловой режим почвы.

Питательный режим сеянцев и саженцев при выращивании их в питомнике имеет важное значение. Потребность в элементах питания зависит от вида посадочного материала, породы, срока выращивания. Удовлетворение сеянцев и саженцев питательными веществами в известной степени достигается за счет обработки почвы. Регулирование режима питания может идти следующими путями: 1) искусственным пополнением почвы питательными веществами; 2) превращением элементов пищи, находящихся в почве, из недоступной в усвояемую растениями форму; 3) созданием условий для лучшего использования растениями питательных веществ; 4) борьбой с потерями питательных веществ из почвы.

Пополнение почвы питательными веществами происходит путем внесения удобрений и фиксации атмосферного азота бактериями. Например, при благоприятных условиях азотобактер может связывать до 50 кг азота на 1 га, а клубеньковые бактерии - до 300 кг на 1 га. К благоприятным условиям относятся слабокислая нейтральная реакция почвы, хорошая аэрация, оптимальная температура, высокое содержание фосфора и калия.

Большая часть запасов пищи в почве находится в недоступном для растений состоянии. Обработка почвы улучшает почвенный микроклимат (усиливает аэрацию почвы, улучшает ее температурные режимы и т.п.) и активизирует работу полезной почвенной микрофлоры. Это способствует переводу питательных веществ из неусвояемой для растений формы в усвояемую. При этом органическое вещество почвы, остатки растений проходят сложный процесс гумификации. Белковые вещества подвергаются гидролизу и микробиологическому разложению. Особая роль в переводе недоступных форм органических веществ почвы в форму, доступную для сеянцев и саженцев ели, лиственницы, сосны, дуба и других пород, обладающих микотрофным типом питания, принадлежат микоризе.

С целью оптимизации почвенной экологии путем накопления и сохранения влаги в почве, ее разрыхления, обеспечения воздухообмена можно применять полимерные структурообразователи (адсорбенты), которые при их высокой гигроскопичности одновременно являются и регуляторами влажности. Например, 1 грамм водорастворимого эфироцеллюлозного полимера (натриевая соль карбоксиметил целлюлозы Nа - КМЦ) способен впитать 80... 100 г воды. Эти вещества при увлажнении почвы поглощают влагу, многократно увеличиваясь в объеме и тем самым создают запас влаги, но затем постепенно ее высвобождают. В результате этого устраняется опасность гибели растений от недостатка воды. При этом освобождается часть занимаемого полимером места, способствуя разрыхлению почвы и лучшему проникновению в нее воздуха. Полимерные адсорбенты сокращают вымывание удобрений, поглощают излишнюю воду во влажных условиях и обеспечивают сохранение ее в засушливых. Последнее позволяет сократить количество поливов. Обобщая вышесказанное, можно сделать вывод о том, что водный, воздушный, тепловой и питательный режимы почвы взаимосвязаны и оказывают решающее влияние на выращивание посадочного материала. Поэтому задачу получения большего выхода посадочного материала с высокими качественными показателями можно в значительной мере решить за счет правильного выбора системы обработки почвы.