Структура почвы

Руины или пригодная для жизни среда?

Структура почвы — одно из наиболее часто упоминаемых, но при этом наименее точно понимаемых понятий в сельском хозяйстве. Мы часто говорим о ней в контексте уплотнения, возделываемости или водохозяйства, но реже задаем себе фундаментальный вопрос: что на самом деле означает структура почвы и почему она имеет столь решающее значение с точки зрения плодородия?

Проще говоря, структура почвы — это не что иное, как пространственное расположение частиц почвы — песка, ила, глины — и органического вещества, то есть способ, которым они объединяются в стабильные единицы, так называемые агрегаты. Но этого определения само по себе недостаточно. Структура почвы — это не просто физическое свойство, а среда обитания, которая определяет, как вода, воздух, корни и почвенные организмы могут перемещаться, взаимодействовать и сотрудничать в этой среде.

Руины или пригодный для проживания дом?

Согласно старой, но до сих пор чрезвычайно точной аналогии, сельскохозяйственная почва часто напоминает развалившуюся кучу кирпичей и обломков: кирпичи, древесина, гвозди — всё это там есть, но без какой-либо системы. Напротив, естественная, нетронутая почва — это построенный дом, а точнее, хорошо функционирующий многоквартирный дом: со стенами, коридорами, вентиляционными отверстиями, квартирами и жильцами.

Если взорвать дом, а затем проанализировать его остатки, мы сможем точно сказать, сколько процентов составляет кирпич, бетон или пыль — но мы ничего не узнаем о том, сколько в нём было комнат, сколько человек в нём жило или был ли он пригодным для проживания. То же самое происходит, когда мы пытаемся интерпретировать почву исключительно с физической и химической точки зрения, игнорируя живые организмы. Ведь почва — это не набор веществ, а организованная система, которую можно понять только в целом.

Кто формирует структуру почвы?

Структура почвы не формируется „сама по себе” и не является исключительно результатом механических процессов. Структура — это результат биологической деятельности. Почва — это постоянно меняющаяся живая сеть, которую совместно формируют дождевые черви, личинки насекомых, клещи, коловратки, нитчатые черви, одноклеточные организмы, грибы и бактерии. Эти организмы прокладывают ходы, склеивают частицы, производят органические связующие вещества и постоянно реорганизуют внутреннюю архитектуру почвы.

Например, дождевые черви не только разрыхляют почву, но и образуют стабильные агрегаты благодаря своим экскрементам. А слизистые выделения бактерий (внеклеточные полисахариды) стабилизируют мелкие частицы на микроуровне. Они склеивают крошечные, размером в несколько сотых миллиметра, частицы органического вещества с минеральными компонентами почвы. Грибные нити — особенно микоризные грибы — соединяют эти микроагрегаты в виде физической сети, одновременно вводя в систему углеродные связующие вещества.

От коллоидной химии до биологии

В течение долгого времени в почвоведении структуру почвы пытались объяснить, в первую очередь, с позиций коллоидной химии и физики. Эти подходы важны: поверхностный заряд глинистых минералов, роль катионов или соотношение «вода-воздух» действительно влияют на структуру.

Однако сами по себе они не дают ответа на вопрос, почему структура почвы разрушается под воздействием возделывания или почему она заметно улучшается там, где мы сокращаем механическое воздействие и способствуем развитию биологических процессов.

Решающее значение имеет функционирование биологической системы. Живые организмы не являются пассивными жертвами физического состояния почвы, а являются активными создателями её структуры. Там, где происходит постоянный рост корней, поступление углерода и микробиальная активность, почва способна снова и снова восстанавливать свою структуру.

Иерархия агрегатов

Структура почвы не является однородной. Агрегаты имеют иерархическое строение. Микроагрегаты образуются при участии бактерий, грибов, органических коллоидов и зернистого органического вещества. Из них формируются более крупные макроагрегаты, которые уже создаются дождевыми червями, корнями и почвенными членистоногими. Чем стабильнее эта иерархия, тем лучше водоудерживающая способность, аэрация и несущая способность почвы. Хорошо структурированная почва способна одновременно поглощать большое количество осадков и переживать засушливые периоды.

Жизнь в крошках почвы

Грунтные комки не пусты. На самом деле это микросреды обитания, в которых живут колонии бактерий, грибные нити, одноклеточные и многоклеточные хищники, мелкие членистоногие, личинки, дождевые черви и трубчатые черви. Эти организмы регулируют круговорот питательных веществ и обеспечивают их доступность для растений. При этом структура комков защищает органический углерод от быстрого разложения. Если крошка рассыпается, эта среда обитания исчезает. Почва биологически обедняется, содержание гумуса в почве снижается, и система все больше зависит от внешних источников.

Как можно определить структуру почвы?

Структуру почвы можно оценить не только в лабораторных условиях. С помощью нескольких простых полевых исследований, которые может провести любой желающий, можно получить представление о том, насколько стабильна крошащаяся структура почвы и насколько она способна противостоять разрушительному воздействию воды.

Испытание на уплотнение – проверка устойчивости конструкции

Тест на размывание (также известный как испытание на стабильность агрегатов) — это простой метод оценки состояния почвы, который можно проводить даже в полевых условиях. В ходе испытания мы наблюдаем, насколько ком земли, погруженный в воду, остается целым, что указывает на структурную стабильность почвы и ее устойчивость к эрозии.

Для проведения эксперимента наполните водой высокую банку для консервирования. Из мешка из рашеля вырежьте кусок размером примерно 20 × 20 сантиметров, а затем закрепите его резинкой на горлышке банки так, чтобы сетка свисала в воду примерно на 5 сантиметров. Осторожно положите на сетку ком сухой почвы, который полностью покроется водой. Затем понаблюдайте, что происходит. В начале эксперимента естественно, что несколько мелких частиц отрываются и падают в воду. Ключевой вопрос заключается в том, остановится ли этот процесс. Если после этого ком почвы остается целым, а вода в стакане остается чистой, значит, биология почвы работает хорошо: связующие вещества, вырабатываемые микроорганизмами и грибами, способны удерживать частицы почвы вместе.

Если же процесс распада происходит непрерывно, вплоть до полного рассыпания комка, а вода становится мутной и окрашивается в цвет из-за медленно оседающих глинистых частиц, это свидетельствует о слабой структуре. Такая почва легко уплотняется, не противостоит ни вытаптыванию, ни эрозии, ни возможному проникновению дождевой воды компрессионного эффекта. В результате на поле после нескольких дождей поверхность почвы на хорошо вспаханном поле покрывается коркой и начинает растрескиваться.

Тест с использованием банок для консервирования и почвенной крошки — исследование водостойких агрегатов

Тест с почвенной крошкой в банке — это быстрый и наглядный способ проверки водостойких агрегатов. Для этого возьмите небольшую банку или стакан и наполните его водой на 2–3 сантиметра. Осторожно бросьте в него кусочек почвы диаметром примерно 1 сантиметр. В течение минуты наблюдаем, что происходит с крошкой. Если она быстро распадается в воде, это указывает на то, что структура почвы несоответствующая, в ней не функционирует биологическая сеть, которая удерживала бы почвенные частицы вместе.

Если крошка не рассыпается даже через минуту, это уже само по себе хороший знак. В этом случае слегка встряхните бутылку. Если крошка и тогда не рассыпается, это означает, что клейкие вещества, вырабатываемые микроорганизмами, составляющими почву, устойчивы к воздействию воды, а структура почвы стабильна.

Эти простые исследования позволяют получить четкое представление о структуре нашей почвы как на более плотных, так и на менее плотных грунтах. Они показывают, как решения по обработке почвы, принятые в последние годы, повлияли на внутреннюю организацию почвы и смогла ли почвенная микрофлора компенсировать физическую нагрузку. Хорошая новость заключается в том, что, если мы понимаем биологические процессы в почве, мы можем исправить повреждения, возникающие в ее структуре, и за несколько лет создать хорошо аэрируемую, водоудерживающую, устойчивую к эрозии и способную поддерживать естественный круговорот питательных веществ в течение нескольких лет.

Что мы можем сделать как фермеры?

Биологическое улучшение структуры почвы — это не результат быстрых мер, а продуманный, спланированный и постоянно адаптирующийся процесс. Биологическое ведение сельского хозяйства и восстановительное сельское хозяйство не предлагает готовых рецептов и не сводится к нагромождению технологических элементов. Первым и важнейшим шагом в этом процессе является изменение образа мышления. Структура естественных почв стабильна не потому, что их обрабатывают правильно или рационально, а потому, что в них в течение длительного времени могла беспрепятственно функционировать живая сеть, которая связывает почвенные частицы, реорганизует их и постоянно поддерживает.

Как земледельцы, мы не создаем структуру почвы. Эту работу выполняют живые организмы, и только они способны на это. Наша роль заключается в том, чтобы создать для них условия, при которых они смогут выполнять эту работу.

Снижение воздействия

A Почва Перекопка — это физическое воздействие, которое нарушает функционирование биологической системы. Каждая операция обработки разрушает грибные нити, систему ходов и микросреды обитания, отвечающие за стабильность почвенных агрегатов. В процессе обработки преобразуется не только поверхность почвы, но и разрушается ее внутренняя структура, гумус выжигается, а живые организмы гибнут.

Сокращение обработки почвы — или, в случае нулевой обработки, полный отказ от неё — даёт почве время на самоорганизацию. Это позволяет живым организмам восстановить те связи, без которых невозможны прочная структура, водоустойчивая рыхлость и устойчивость почвы.

Помимо механического воздействия, чрезмерное использование химических веществ также оказывает пагубное влияние на почвенную микрофлору и, как следствие, на структуру почвы. Внедрение системы сельского хозяйства, направленной на восстановление почвы, постепенно позволяет сократить использование удобрений и пестицидов, что не только экономит наши деньги, но и восстанавливает естественную работоспособность почвы. По мере укрепления почвенной жизни питательные вещества становятся все более доступными биологическим путем: микроорганизмы, грибы и взаимоотношения между корнями и микробами регулируют поток питательных веществ. Это означает более сбалансированное питание, меньшие потери, меньшее вымывание и меньший стресс для растений.

Использование покровных растений

Наличие живых корней в почве обеспечивает постоянную связь с почвенной микробиотой. Углеродсодержащие соединения корневых выделений служат основным источником энергии для микроорганизмов, а также, действуя как связующее вещество, непосредственно способствуют образованию агрегатов.

A покровные растения их корни проникают в почву на разную глубину и в разных направлениях, осваивая и заселяя ранее неактивные объёмы почвы. Надземная биомасса покровных растений, так же как и их корни, является важным источником органического вещества для разлагающих организмов. Кроме того, покров защищает поверхность почвы от воздействия дождя и солнечного света, а также от эрозии, что также способствует беспрепятственному восстановлению структуры почвы.

Повышение разнообразия

Структура почвы тем стабильнее, чем разнообразнее жизнь в ней. Различные виды растений обладают разной структурой корневой системы, выделяют разные корневые выделения и взаимодействуют с разными микробиологическими сообществами. Именно это разнообразие делает систему устойчивой к экстремальным явлениям.

Монокультура приводит к однообразию не только на поверхности, но и в почве. С уменьшением биологического разнообразия структура почвы становится более уязвимой. Разнообразие, напротив, обеспечивает функциональную стабильность: если один элемент выпадает из системы, другие способны взять на себя его роль.

Отпечаток наших решений под поверхностью земли

Когда мы бросаем крошку почвы, доверенной нашему попечению, в наполненную водой банку, её структура рассказывает нам историю. Историю о том, сколько жизни, связей и взаимодействий происходит под поверхностью. Хотя эти процессы, функции и связи часто невидимы, они тем более значимы. Мы, работающие с землей, каждым своим решением вписываемся в эту историю: возделыванием, выбором растений, перекопкой или, наоборот, отказом от нее.

Мы можем решить, что будем обращаться с этим как с руинами и постоянно пытаться их починить. Или же мы можем решить, что будем ухаживать за средой обитания, способной самостоятельно поддерживать себя, адаптироваться и обновляться, если мы будем с ней сотрудничать. Разница измеряется не только в количестве урожая и устойчивости почвы, но и в том, какую пахотную землю мы оставим после себя — и какую историю о нас расскажет жизнь, протекающая под поверхностью.

АВТОР: ВИТАЛИЯ ВИГ • ПОЧВОВЕД, ОТВЕТСТВЕННАЯ ЗА ОБРАЗОВАТЕЛЬНУЮ ПРОГРАММУ АССОЦИАЦИИ ФЕРМЕРОВ-ПОЧВОВОЗОБНОВИТЕЛЕЙ, ОСНОВАТЕЛЬ АССОЦИАЦИИ TERRAVITKA