Плодородие почв и сельскохозяйственные растения: экологические аспекты

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

Федеральное государственное автономное образовательное  
учреждение высшего профессионального образования  
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 
Биолого-почвенный факультет 

 
 
В. Ф. Вальков, Т. В. Денисова, 
К. Ш. Казеев, С. И. Колесников, 
Р. В. Кузнецов 
 
 
ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ 
И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ: 
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ростов-на-Дону 
Издательство Южного федерального университета 
2010 

УДК 631.4:577.4:502.7 
ББК 40.3 
        В 16 
 
 
 
 
Ответственный редактор 
доктор биологических наук, профессор Вальков В. Ф. 
 
 
 
 
 
Вальков В. Ф., Денисова Т. В., Казеев К. Ш., Колесников С. И., 
Кузнецов Р. В. 
В 16          Плодородие почв и сельскохозяйственные растения: экологиче- 
ские аспекты / В. Ф. Вальков, Т. В. Денисова, К. Ш. Казеев, С. И. 
Колесников, Р. В. Кузнецов. – 2-е изд. – Ростов н/Д: Изд-во ЮФУ, 
2010. – 416 с. 
              ISBN 978-5-9275-0399-5 
 
В монографии анализируются факторы и условия плодородия почв, 
приводятся экологические требования к почвам сельскохозяйственных 
растений, возделываемых в России и за рубежом. 
Адресована студентам, аспирантам и специалистам в области 
сельского 
хозяйства, 
почвоведения, 
агрохимии, 
биологии, 
землеустройства и агроэкологии и др. 
 
 
 
ISBN 978-5-9275-0399-5                                                   УДК 631.4:577.4:502.7 
ББК 40.3 
 
 
 
 
 
 
© Коллектив авторов, 2010 
© Оформление. Макет. Издательство 
Южного федерального университета, 2010 
 
 



оглавление

ВВеДенИе .........................................................................................
6

1. БИогеоЦеноТИчеСКое плоДоРоДИе .............................
10

1.1.  Экологическая конкретность биогеоценотического 

плодородия почв ........................................................................
10

1.2. плодородие почв лесных биогеоценозов ............................
1

1.3.  плодородие почв травянистых биогеоценозов ..................
2

2.  плоДоРоДИе почВ агРоЦенозоВ ...................................
5

2.1.  виды и формы агроценотического плодородия почв ........
5

2.2.  Экологическая конкретность плодородия почв ..................
7

2.3.  связь плодородия почв с центрами происхождения 

культурных растений .................................................................
9

3.  плоДоРоДИе КаК опТИМУМ оБеСпеченноСТИ 
РаСТенИй гУМУСоМ И элеМенТаМИ пИТанИя .............
67

3.1. гумус и плодородие почв ..........................................................
67

3.2.  Элементный состав почв

и его экологическое значение .................................................
80

3.3.  азотно-фосфорно-калийное питание растений                 

как фактор плодородия почв ...................................................
85

3.4. Тяжелые металлы в почвах .....................................................
90

3.5. радиоактивные элементы в почвах .......................................
98

4. эКологИчеСКИе ФаКТоРы плоДоРоДИя почВ .........
110

4.1. гранулометрический состав почвенной массы ....................
110

4.2. обменная поглотительная способность почв .....................
120

4.3. реакция почвенной среды (pH) ...............................................
122

4.4. солонцеватость почв ................................................................
129

4.5. засоленность почв ....................................................................
12

4.6. карбонатность и выщелоченность почв ...............................
142

4.7.  неспецифические органические соединения                           

и биологическая активность почв ...........................................
148

4.8.  применение показателей ферментативной активности     
в целях мониторинга и диагностики почв юга россии ......
155

5.  ФИзИчеСКИе ФаКТоРы плоДоРоДИя 
почВ: обеспеченность растений водой                                         
и воздухом ....................................................................................
165

5.1. Мощность почв и корнеобитаемой толщи ............................
165

5.2. вода в почвах ...............................................................................
186

5.3. газовая фаза и аэрация почв .................................................... 198

5.4. структура почв .............................................................................
20

5.5. плотность почв ............................................................................
206

5.6. грунтовые воды и их экологическая значимость ..................
21

6.  СоЦИально-эКоноМИчеСКИе аСпеКТы 
плоДоРоДИя почВ агРоЦенозоВ .....................................
218

6.1. Формирование плодородия почв агроценозов ......................
218

6.2.  культура земледелия и уровень социально
экономического развития общества .......................................
222

6.3.  ретроспективный анализ урожайности зерновых культур 
на северном кавказе .................................................................. 227

6.4.  агрохимическая и зеленая революции – основа резкого 

подъема плодородия почв ........................................................
229

6.5. о соотношении количества и качества урожая .................... 20

7.  почВенная эКологИя зеРноВых КУльТУР ................... 243

7.1. Хлеба 1-й группы: пшеница, ячмень, рожь, овес ................... 243

7.2.  Хлеба 2-й группы (просовидные): кукуруза, просо,      

сорго, рис, гречиха ......................................................................
256

7.3.  зерно-бобовые культуры: горох, соя, фасоль, нут ......................
269

8.  почВенная эКологИя МаСлИчных РаСТенИй: 
подсолнечник, клещевина, горчица, арахис, сафлор, 
кунжут ..............................................................................................
276

9.  почВенная эКологИя эФИРоМаСлИчных КУльТУР: 
кориандр, анис, тмин, мята перечная, шалфей 
мускатный, лаванда, роза эфиромасличная ......................
289

10.  почВенная эКологИя пРяДИльных КУльТУР: 
хлопчатник, лен, конопля ......................................................
295

11.  почВенная эКологИя СахаРоноСных 
И КРахМалоноСных КУльТУР: сахарная свекла,
сахарный тростник, картофель, батат, маниок, ямс .....
02

12.  почВенная эКологИя БахчеВых КУльТУР:      
арбуз, дыня, тыква ...................................................................
314

13.  почВенная эКологИя ТаБаКа И МахоРКИ
18

14.  ТРеБоВанИя К почВаМ КоРМоВых ТРаВ ....................
2

14.1.  бобовые травы: люцерна, клевер, эспарцет, донник, 

лядвенец, вика ..........................................................................
324

14.2.  злаковые травы: тимофеевка, овсяница, ежа, житняк, 

костер, пырей, суданская трава ............................................


15.  почВенная эКологИя МноголеТнИх плоДоВых 
наСаЖДенИй ............................................................................
9

15.1.  плодовые семечковые культуры: 

яблоня, груша, айва .................................................................
9

15.2.  плодовые косточковые культуры: слива, вишня, 

черешня, абрикос, алыча, персик ........................................
348

15.3.  орехоплодные культуры: грецкий орех, фундук ...............
354

16. почВенная эКологИя ВИногРаДа .............................
57

17.  почВенная эКологИя чая
И СУБТРопИчеСКИх плоДоВых КУльТУР .....................
7

17.1. Чай ................................................................................................
7

17.2.  субтропические плодовые культуры: цитрусовые, 

инжир, гранат, хурма, фейхоа ...............................................
75

18.  ВозДейСТВИе ЦИКлоВ лУны на УРоЖайноСТь 
оВоЩных КУльТУР ................................................................
78

пРИлоЖенИе ...................................................................................
80

лИТеРаТУРа ......................................................................................
9

ВВеДенИе

Почвы представляют собой сложную особую биокосную оболоч
ку земного шара, покрывающую сушу материков. Горные породы, 
подвергаясь воздействию многих поколений живых организмов, 
испытывая длительное влияние атмосферы и гидросферы, преображаются в почвенный покров. Почвы имеют особый органоминеральный состав. В процессе почвообразования происходит 
накопление гумуса и других сложных органических соединений. 
Почвы обогащаются также биогенными вторичными алюмосиликатными и силикатными минералами, биофильными элементами 
и, таким образом, приобретают специфическое свойство – плодородие. Как следствие плодородия, почвенный покров обладает 
способностью обеспечивать рост и продуктивность растений, т. е. 
производить фитомассу. Это свойство почвы служит основным 
условием продуктивности фитоценозов и сельского хозяйства со 
всеми его отраслями. 

В современном почвоведении принято следующее определе
ние почвы. Почва – это обладающая плодородием сложная полифункциональная и поликомпонентная открытая многофазная 
система в поверхностном слое коры выветривания горных пород, 
являющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, 
климата, рельефа и времени. Полифункциональность почвы заключается в том, что она является одновременно природным телом, средой обитания многих живых организмов, средством сельскохозяйственного производства и т. д. Поликомпонентность почвы определяется огромным разнообразием входящих в ее состав 
органических и неорганических веществ. Эти вещества представлены различными физическими фазами (многофазность): твердой (минеральные и органические частицы), жидкой (почвенный 
раствор), газообразной (почвенный воздух) и особо выделяемой 
живой фазой (организмы). Почва является открытой системой, 
поскольку постоянно обменивается веществом и энергией с окружающей ее средой. 

В почвах происходят различные явления очень интенсивного 

разрушения сложных химических соединений как органической, 
так и минеральной природы. Результатом всех биологических 
превращений органических веществ растительных, животных 
остатков и почвенного гумуса является их минерализация, т. е. 
переход в почвенные растворы простых химических соединений, 

солей, кислот. Минерализация сопровождается выделением углекислого газа и воды. Разрушаются также силикатные и алюмосиликатные минералы, которые достались в наследство почве от 
материнской породы. В биосфере вряд ли можно найти еще место, 
где биогеохимические процессы разрушения веществ разной природы проходят столь интенсивно.

Соотношение химических элементов в живом веществе и гор
ных породах различно. В почвах постоянно аккумулируются, одновременно закрепляются и переходят в подвижное состояние химические элементы, обеспечивающие жизнь. Важнейшая особенность почвы, основа ее плодородия – избирательное оптимальное 
присутствие необходимых для жизни элементов в почвенных горизонтах, где сосредотачивается основная масса корневых систем 
фитоценоза. Это возможно только при участии живых организмов 
и, главным образом, растений. Их корни ищут эти элементы глубоко в породах, перехватывают каждую частицу вещества, необходимого для жизни. Нежные корневые волоски смогут выбрать 
нужный химический элемент, они его поглотят, усвоят. В этом 
заключается важнейшая закономерность биологического поглощения, здесь начинается великолепный процесс биологической 
аккумуляции химических элементов жизни.

Растения, накапливая в своем веществе элементы-биофилы, 

затем передают их почвенному гумусу и другим соединениям, тем 
самым постоянно улучшая среду своего обитания. Почвы с гумосферой, представляющей генетические горизонты Ао – лесная 
подстилка или степной войлок, АоА1 – грубогумусовый аккумулятивный и А – гумусово-аккумулятивный, закрепляют нужные 
для жизни химические элементы и становятся начальным звеном 
последующего усвоения и миграции этих элементов по цепям питания многих групп организмов. Но, в конце концов, они снова 
приходят к почве.

Разнообразие жизни на планете Земля зависит от широкой 

неоднородности биоклиматических условий. Приток солнечной 
энергии на земной поверхности изменяется от 5 °С в полярных 
областях до 14 000 °С в тропиках, если этот приток солнечной 
энергии выразить в среднегодовой сумме температур выше +10 °С, 
как это чаще всего делают географы-агробиологи. Количество выпадающих осадков также меняется в пределах от 5 мм, например 
в некоторых частях Сахары, до 14 000 мм в предгорьях Гималаев. 
Такая неоднородность биоклиматических условий в сочетании 
с геоморфологическим разнообразием поверхности Земли опре

деляет сложное переплетение жизненных процессов и явлений 
физического, химического и иного преобразования литосферы. 
Формируют широкое разнообразие почв, часто резко контрастных 
по своему строению и качествам. Но все почвы объединяет общее 
свойство – плодородие.

Плодородие – это способность почвы удовлетворять потреб
ность конкретных растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы воздухом и теплом. Питание, вода, 
воздух, тепло – главнейшие слагаемые плодородия почв. Здесь 
необходимо подчеркнуть следующее. Под почвенным питанием 
понимается обеспечение растений минеральными формами P, K, 
Ca, Mg, Na и практически всеми другими химическими элементами, имеющимися в природе. В то же время основная масса живого 
вещества планеты построена из химических элементов, имеющих 
атмосферное происхождение. Ведущие компоненты атмосферы: 
N2, CO2, H2O – это газы. Именно из них строятся органические 
вещества живых организмов, в которых по массе господствуют C, 
O, H, N. Академик В. И. Вернадский подчеркивал, что «...почти 
все вещества организмов создаются из газов. Еще ярче эта связь 
выражена в факте, что все земные газы (исключая вулканические 
эманации) так или иначе связаны с организмами и процессами 
жизни». 

Кислород – продукт фотосинтеза растений. Весь кислород ат
мосферы происходит из молекул воды. Вода тоже предоставляет 
живым организмам водород. Кислород и углерод живого вещества 
происходят из углекислоты. CO2 при, в общем-то, незначительном содержании в атмосфере (0,03 %) – фундамент всей жизни 
планеты. «Без угольной кислоты не было бы жизни», – пишет 
В. И. Вернадский. Далее отмечает: «Зеленая растительность перерабатывает и поглощает главным образом углекислоту, происходящую от дыхания почвы. Дыхание почвы есть биохимический 
процесс, связанный с выделением углекислоты бактериями, почвенной микрофауной и грибами».

Первоисточник H2O – соленые воды Океана. Однако вся прес
ная вода, без которой немыслима жизнь, имеет атмосферное происхождение. Это не что иное, как конденсированная из газообразного состояния атмосферная влага. Среднее ее содержание в 
атмосфере около 3 %.

Наконец, азот как компонент живых организмов имеет атмо
сферное происхождение, хотя и усваивается в большинстве своем 
из минеральных соединений почвы. В минеральных породах ли

тосферы азота не было. Организмы, фиксирующие азот из атмосферы, обогащают им почву.

Таким образом, атмосферу можно представить как относи
тельно инертное азотное вместилище, в котором энергично циркулируют O2, CO2, H2O. Циркуляция этих газов – часть, причем 
господствующая по массе, биологического круговорота веществ 
и энергии, охватывающего всю нашу планету Земля и обеспечивающего биосфере стабильное состояние многие и многие тысячелетия.

Почва считается плодородной, если растения на ней не 

страдают от холода и перегрева, а корневые системы получают в нужном количестве элементы питания, воду, не 
испытывают недостатка в кислороде воздуха. Недостаток 
или избыток одного из слагаемых компонентов плодородия 
ограничивает возможности получения урожая и часто приводит к гибели растений. 

Плодородие почвы – интегрирующая системная способность 

почвенных процессов и свойств с заложенным в нем результатом 
длительного периода почвообразования, это многопараметрные 
свойства, включающие как количественные, так и качественные 
характеристики, отражающие особенности функционирования 
конкретной почвы, ее внутреннюю структуру и внешние связи.

В многогранном понятии плодородия каждая его составляю
щая важна и незаменима. А поэтому не следует искать главное. 
Выделим лишь крайне разносторонние функции живого и мертвого органического вещества, продуктов жизнедеятельности, 
трансформации органических соединений, их минерализации и 
новообразования, где вещественно и энергетически преобладает 
фотосинтез зеленых растений. В этой сложнейшей цепи круговорота и превращения материи выделяется группа специфических 
органических соединений почвы – ее гумус. Специфических потому, что они присущи в природе только почвам. От возникновения 
гумуса, цикла его существования и исчезновения (минерализации) зависит разностороннее явление – плодородие почвы.

1. БИогеоЦеноТИчеСКое плоДоРоДИе

1.1. экологическая конкретность 
биогеоценотического плодородия почв

Классическое определение понятия плодородия почвы не подле
жит сомнению: плодородие – это способность почвы удовлетворять 
потребности конкретных растений в элементах питания, воде, воздухе и тепле. Однако при анализе проблемы плодородия необходимо четко разделять два подхода:
1.  Почва – компонент биогеоценоза, составная часть ландшаф
та и одновременно самостоятельное естественно-историческое 
образование на поверхности суши Земли. В этом случае почва рассматривается как биогеоценотическое понятие.
2.  Почва – средство производства в сельском хозяйстве, орудие 

труда и предмет труда, создающие конкретные потребительские стоимости. В этом случае почва выступает как компонент агроценоза вместе с человеком его деятельностью, а 
плодородие рассматривается как агроценотическое понятие, 
как средство производства в сельском хозяйстве.

Представление о плодородии в этих двух случаях весома не
однозначны. Так уже сложилось в научном и практическом восприятии, но плодородие имеет прежде всего земледельческие аспекты, выражаемые в количестве и качестве урожая. Стало аксиомой положение: нет вообще плодородных почв, а есть почвы, 
конкретно плодородные для тех или иных растений (зерновые 
культуры, плодовые, виноград, картофель, рис и т. д.), В этой 
связи прочно укоренилось понятие о видах плодородия (потенциальное, эффективное, экономическое) и формах его появления 
(в урожайности сельскохозяйственных растений и в характеристиках почвенной массы).

В земледелии и почвоведении с давних времен феномен пло
дородие всегда приписывался почве, ее способности обеспечивать 
растения элементами питания, водой, воздухом и соответствовать 
экологическим особенностям возделываемых культур. Однако само 
плодородие почвы имеет биогеоценотическую природу и не мыслимо вне прошлых и настоящих связей с комплексом биологических 
процессов в их системной взаимосвязанной форме при ведущей вещественно-энергетической роли растительных организмов. Именно 
растения создают и затем поддерживают и используют плодородие,