1.1 Изменение плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур под влиянием полимерной мелиорации
Дальнейшая интенсификация земледелия ставит перед сельским хозяйством новые задачи, связанные с необходимостью повышения потенциального и эффективного плодородия почвы.
В этой связи основной задачей становится развитие фундаментальных исследований по вопросам количественного учета компонентов почвенного плодородия, установление оптимальных параметров их гидротермических, физических, физико-химических и биологических свойств в разных почвенно-климатических зонах, позволяющих реализовать возможности высокопродуктивных сельскохозяйственных культур интенсивного типа.
Важнейшей задачей становится глубокое познание негативных процессов, развивающихся в почвах при интенсификации их использования, существенно ограничивающих продуктивность сельскохозяйственной культуры.
В связи с требованием совершенствования зональных, региональных и локальных почвозащитных систем земледелия возникает необходимость изучать генезис и географию проявления таких явлений как эрозия, дегумификация, переуплотнение, декальцификация, обесструктуривание, усиление вторичного засоления, несбалансированность агрономически значимых химических и физических свойств, потеря биогенности и другие виды деградации почв. Разработка и внедрение в практику сельского хозяйства комплекса мер по снижению негативных качеств почв будут способствовать решению одной из важнейших проблем – росту продуктивности земледелия.
Направление по оптимизации физических свойств почв полимерными материалами зародилось в конце XIX начале XX веков в опытных работах российских и зарубежных почвоведов, изучавших воздействие органических коллоидов на минеральные компоненты почв и грунтов. В экспериментах А.А. Фадеева и В.Р. Вильямса (1902) аммиачная гумусовая вытяжка из чернозема была применена для агрегирования смеси кварцевого «воробьевского» песка и «гжельской» глины. Сходные опыты проводил Н.И. Саввинов (1936), используя с этой целью щелочную вытяжку из торфа (Н.Л. Качинский, 1963). В 30-40х годах прошлого столетия обширные исследования в области искусственного оструктуривания почв были предприняты в нашей стране в Агрофизическом институте под руководством академика А.Ф. Иоффе и ведущих специалистов – П.В. Вершинина, Ф.Е. Колясева и других. Синхронно аналогичные работы проводились в США, Германии и Великобритании на Ротамстедской опытной станции. В качестве препаратов-структоров использовались гумусовые вытяжки из черноземов, битумы, торфяной клей, смоляной клей, силикат натрия, лигносульфонаты, кремнийогранические соединения, стеариновые и альгиновые кислоты (П.В. Вершинин, 1958; Н.А. Качинский, 1963). Однако для получения эффективных результатов требовалось вносить значительные дозы этих препаратов (1 % и более от массы почвы), что на фоне небольших и неустойчивых прибавок урожая и кратковременности действия не позволило использовать их в сельском хозяйстве (Г.Л. Масленкова, 1966; А.С. Баштурова, 1984; В.В. Блисковский, Д.А. Минеев, 1986; А.М. Артюшин, 1991; П.И. Гречин, 1993).
Отказ от использования этих, да и многих других почвенных кондиционеров низкой продуктивностью растений не всегда оправдана. Помимо повышения урожайности, в задачу устойчивого земледелия входит поддержка структуры и плодородия почвы на заданном уровне, на что также необходимо затрачивать немало сил и средств, преследуя не сомнительную выгоду, а заботу о состоянии почвы. В последующем исследователи неоднократно возвращались к вопросам использования природных органических полимеров, их химических модификаций, а также отходов нефтепереработки и целлюлознобумажной промышленности, например, при закреплении песков битумными, асфальтовыми и латексно-масляными эмульсиями, смоляными адгезивами, нефтепродуктами (И.Б. Ревут, 1972). Множество органических веществ оказалось пригодным для мульчирования поверхности почв с целью оптимизации ее теплового и водновоздушного режимов. С вовлечением в сельское хозяйство органогенных торфяных почв в передовых европейских странах стали использовать альтернативные технологии в виде мульчирования минеральными материалами – пескования, покровной, римпауновской культуры и других комбинаций торфа с песком, направленных на сохранение плодородия осушенных земель (Зайдельман и др., 2005).
Современные успехи в области полимеров позволяют открыть новый путь улучшения агрофизических свойств почв, накопления и рационального использования влаги при формировании урожая сельскохозяйственных культур.
