Почва, сорняки, бактерии и грибы как условия местообитания сельскохозяйственных культур

Типы почв и почвенные разновидности

В пределах одной климатической зоны почва определяет дальнейшую дифференциацию флоры и фауны. Хороший рост культурных растений, заселение их вредителями вместе с врагами этих вредителей, сообщества сорных растений и обитающих на поверхности почвы или в почве организмов в большой степени зависят от особенностей почвы. Повсеместно можно убедиться, что влияние почвенных условий по сравнению с климатическими бывает тем заметнее, чем меньшее пространственное подразделение изучается.

Что касается типа почвы, как он исторически сформировался, то самыми распространенными почвами в Средней Европе, характерными для влажного климата, считаются буроземы (в широком смысле, включающие также почвы аналогичного происхождения). Под влиянием большого количества осадков они постепенно могут настолько выщелачиваться, что превращаются в подзол, не представляющий ценности для земледелия. Однако с помощью мелиоративных мероприятий, таких, как известкование, удобрение и способствующие накоплению органического вещества севообороты, эти почвы можно улучшить. На известковой или мергельной основе даже в районах избыточного увлажнения образовались плодородные перегнойно-карбонатные почвы, или рендзины. Почвы с наивысшим индексом плодородия - черноземы - могут образовываться в условиях умеренно влажного климата. По сравнению с большими пространствами в Венгрии и в странах Восточной Европы, в Центральной Европе их мало; так они имеются на Магдебургской равнине, где они образовались в теплый послеледниковый период. При очень теплой подпочве, которая создает эпизодическое переувлажнение и иссушение, образуются так называемые псевдоглеевые, или заболоченные, почвы. Кроме названных почвенных типов, существуют минеральные почвы, увлажняемые грунтовыми водами, к которым относятся пойменные почвы, озерные и речные марши.

Бонитировка пахотного или лугопастбищного угодья для сельского хозяйства производится не только по типу почвы, определяемому ее происхождением и развитием, но также исходя из ее стадии развития в настоящее время и почвенной разновидности. Стадией развития называют современную фазу образования или деградации почвы на используемой площади, причем в Германии для пахотных земель различают семь, а для сенокосов и пастбищ - три уровня продуктивности угодий. Разновидность почвы зависит от процентного содержания в ней отмучиваемой глинистой фракции. Почвы, содержащие более 60-65% отмучиваемой фракции, относят в сельском хозяйстве к глинистым, содержащие до 25% - к песчаным (в широком смысле); промежуточные - к супесчаным и суглинистым. Наряду с механическим составом почвы для дальнейшей характеристики используют содержание в ней гумуса и кальция.

Из вышеописанного видна достаточно широкая шкала возможных почвенных разностей в сельскохозяйственном ландшафте. Особенно бросаются в глаза разница в структуре почвы и в содержании в ней гумуса и связанные с этим различия в тепловом и водном режиме между легкими (песчаными) и тяжелыми (суглинистыми и глинистыми) почвами. Для почвенных организмов важнейшее значение имеет объем корнеобитаемого слоя почвы. Обилие или отсутствие организмов в какой-либо почвенной разновидности может быть обусловлено весьма разными причинами. Это могут быть механические свойства почвы, условия аэрации и увлажнения, тепловой режим, а также причины биотического характера.

Зависимость от механических свойств можно иллюстрировать следующим примером. Самка североамериканского щелкуна Limonius agonus для кладки яиц выбирает песчаные почвы, которые благодаря их мелкозернистой структуре обеспечивают максимальное контактное раздражение, поскольку этот жук имеет положительную тигмотактильную реакцию. Вторым решающим фактором является размер песчинок, которые самка может захватывать мандибулами при рытье ямки. Другой щелкун Agriotes mancus, который не обладает тигмотактильностью, никогда не кладет яйца в зернистую почву, а только в тяжелую луговую почву. Точно так же для жужелиц из родов Harpalus и Dyschirius путем опытов было установлено, что некоторые виды предпочитают или, наоборот, избегают почв со строго определенным размером частиц, другие же виды неразборчивы в этом отношении. Различные типы почв виноградников на юге Германии (бурые, перегнойно-карбонатные, лессовые почвы) отличаются по сообществам ногохвосток и клещей, но какой-либо связи их с температурой, влажностью или содержанием гумуса в почве установить не удалось.

Уплотнение почвы сельскохозяйственных угодий, происходит ли оно, как у псевдоглея, в результате застоя воды или в результате применения машин, очень неблагоприятно отражается на микрофауне естественной системы пор. Так как уплотнение приводит к снижению скважности почвы, недостатку кислорода и временному застою воды, то прежде всего сильно сокращается численность популяций нематод, клещей и ногохвосток.

Сорняки

В Центральной Европе при классификации сообществ сорных растений на пашне, как правило, принято строго различать озимые и яровые культуры или пропашные и колосовые культуры. Несомненно, между ними могут быть заметные отличия, но, тем не менее, это по существу всего лишь разные аспекты. Более основательно разграничение, проводимое по линии наименьших коэффициентов общности. В этом случае можно разделить растительные сообщества на сообщества тяжелых 'и богатых питательными веществами пахотных почв, с одной стороны, и на сообщества суглинистых и даже легких песчаных почв, с другой. В Шлезвиг-Гольштейне, например, противоположными являются сообщества с Veronica persica - Galium aparine и сообщество с Erodium cicutarium - Lycopsis arvensis. Если даже в деталях состав таких сообществ в разных частях Средней Европы и колеблется, то все равно их основа остается повсюду одинаковой. На юге Германии была установлена совершенно явная зависимость сообществ сорных растений от разновидности почвы, которая была более четко выражена, чем зависимость от характера использования. Об аналогичных наблюдениях сообщалось и из США.

Бактерии и грибы

Анализ 144 почвенных проб, взятых в различных районах Германии, показал, что видовой состав фикомицетов зависит не от географического положения, а от степени увлажненности местообитаний в одном и том же районе. В порядке снижения обилия фикомицетов на первом месте были берега рек и пастбища для крупного рогатого скота, за ними следовали садовая земля, пашня, сенокосы, лес и, наконец, суходольная необрабатываемая пустошь. Для многих из обитающих в почве возбудителей болезней культурных растений наилучшие условия существования создаются при высокой водоудерживающей способности верхних слоев почвы. Кроме двух фикомицетов - Puthium de Baryanum и Aphanomyces laevis, вызывающих грибной корнеед и афаномикозную гниль свеклы, в качестве примеров можно указать снежную плесень ржи (Calonectria graminicola = Fusarium nivale), гниль корневой шейки, или церкоспореллез зерновых (Leptosphaeria = Cercosporel-la herpotrichoides), и бактериального возбудителя черной ножки картофеля (Erwinia carotovora). Парша картофеля, Strepto-myces scabies, гораздо лучше развивается во влажных областях как раз на легких песчаных почвах, потому что нуждается в тепле и кислороде. Точно так же и бактериальный рак томатов, Corynebacterium michiganense, поражает томаты в полевых условиях преимущественно на легкой почве.

Часто паразит становится тем более агрессивным, чем менее благоприятна почва для его растения-хозяина. Красный клевер, плохо растущий на почвах рыхлого сложения, особенно страдает от поражения раком (Sclerotinia trifoliorum). Черная парша картофеля, Rhizoctonia solani опасна прежде всего там, где почва мало пригодна для картофеля - слишком тяжелая, или если на легкой почве условия для картофеля экстремальны. На легких почвах сильнейшее поражение паршой наблюдается, с одной стороны, на сухих буграх, а с другой - в сырых низинах.

Оптимальные условия для прорастания спор твердой головни пшеницы (Tilletia caries) имеются на почвах, где влажность соответствует типу почвы. Если суглинок и супесь имеют невысокую, песок - среднюю, а торфянистая почва и компост - от средней до высокой влажность и при этом температура благоприятна, то влияние разновидности почвы уже не сказывается. Однако оно сказывается при влажности ниже оптимальной. Возможно, что это справедливо и в других случаях.

Возбудитель офиоболезной гнили корней пшеницы - гриб Ophiobolus graminis одинаково хорошо чувствует себя на самых разных почвах. Но наибольший вред он приносит именно на более легких почвах. Дело в том, что там, как об этом позже будет подробно говориться, микрофлора в ризосфере зерновых более бедна, а эти микроорганизмы выделяют вещества, подавляющие рост Ophiobolus. Частичная стерилизация почвы путем нагревания ее до 50-100°С, которая уничтожает этих антагонистов, приводит к стимуляции роста Ophiobolus также и на тяжелых почвах. Примечательно, что на легкой почве, где действие антагонистов незначительно, самое сильное поражение бывает при низкой влажности. В перегнойных почвах, напротив, поражение усиливается с увеличением влажности в той же мере, в какой снижается концентрация веществ-ингибиторов. Кроме того, корни пшеницы, вероятно, также непосредственно ослабляются веществами, выделяемыми такими сапрофитными грибами, как Helminthosporium sativum, Cladosporium herbarium, Alternaria и Penici-liumt часто встречающимися в сообществе с Ophiobolus. Также и в этом отношении легкие почвы с меньшей водоудерживающей способностью усиливают ущерб, наносимый офиоболезом.

Литература

Тишлер В. Сельскохозяйственная экология. М., Колос, 1971.

Основы общей и сельскохозяйственной экологии: Ю. А. Захваткин - Санкт-Петербург, Мир, 2003 г.- 360 с.

Лекции по экологии: О. В. Богданкевич - Москва, ФИЗМАТЛИТ, 2002 г.- 208 с.