Вскопанная почва может содержать или одну влагу, или только воздух. А для нормального развития растений в почве должен поддерживаться баланс воды и воздуха. Такой баланс достижим только при сохранении пористой структуры почвы. Для примера — если намочить водой тряпку (вскопанная почва), то она будет содержать только воду и в ней не будет воздуха. Сухая же тряпка будет иметь только воздух, но в ней не будет воды. Если же намочить водой губку (накопанная почва с пористой структурой), то в ней будут присутствовать и вода и воздух одновременно.
Таким образом, питание растений минеральными элементами напрямую зависит от наличия в почве органики. Поэтому в настоящее время все большую популярность приобретает органоминеральная теория питания растений. По этой теории основой плодородия почвы является гумус.
Гумус
Плодородие почвы определяет гумус. Он составляет 85–90% всей массы органического вещества почвы. В нем аккумулировано значительное количество азота, фосфора и других питательных элементов. Гумус постепенно минерализуется, накопленные в нем питательные вещества служат пищей для растений. Если бы образования гумуса не происходило, то значительная часть ценных минеральных соединений могла бы вымываться из почвы.
Гумус разрыхляет почву, делает ее проницаемой для воздуха. Он нейтрализует реакцию почвы. Гумусовые вещества растворяют минеральные элементы, содержащиеся в почве, и растения питаются этим раствором.
Больше всего гумуса в черноземных почвах. На таких землях собираются самые большие урожаи. Черноземы являются богатством страны, обладающей ими. Всего черноземы занимают 260 млн. га, или 1,7% суши. В России почти половина запасов всех черноземов. Они занимают площадь 120 млн. га, или 7% от всей территории страны, и дают 10% всего объема сельскохозяйственной продукции.
В естественных условиях потери гумуса компенсируются за счет разложения органических остатков отмерших растений. На обрабатываемых землях количество гумуса неуклонно сокращается.
В 1879 году русский ученый–агроном Докучаев брал пробы почвы в определенных точках в Центральном Черноземье для определения содержания гумуса. Через сто лет современные ученые взяли пробы почвы в этих же самых точках. Оказалось, что за 100 лет содержание гумуса в почве в среднем уменьшилось на 30%! Нетрудно подсчитать, что при таких темпах через 200 лет гумуса в Черноземье не останется совсем. То же происходит и в других странах. В США за последние 100 лет произошла потеря гумуса также на 30%.
История человечества насчитывает более 6000 лет культурного земледелия. И все это время плодородие почвы (количество в ней гумуса) сохранялось. И вдруг в 20 веке почвы начали резко обедняться. Ежегодно теряется около 3 млрд. тонн плодородной почвы. Наблюдается прирост оврагов — на 26 тысяч километров в год. Ими уже занято 6 млн. га.
Но самое страшное — это неуклонное сокращение в почве гумуса Это происходит по двум причинам. Первая — из почвы каждый год с урожаем вывозится большое количество органического вещества, которое не восполняется. Вторая — усиленная минерализация гумуса в результате перекопки и отвальной вспашки.
Негативные последствия перекопки почвы
Почти все шесть тысяч лет культурного земледелия почва не перекалывалась и отвальная вспашка на ней не производилась. Почва обрабатывалась сохой, которая делала борозду без переворота пласта. В борозду клали семена, осенью урожай собирали, а солому оставляли на полях, что восстанавливало в почве гумус. Несколько столетий назад изобрели плуг, который осуществлял глубокую вспашку почвы с оборотом пласта. Применение отвальной обработки почвы вначале позволило добиться увеличения урожая. При глубокой вспашке (перекопке) почвы резко усиливается доступ кислорода в глубокие слои почвы и гумус начинает активно минерализоваться. Почва пополняется большим количеством минеральных элементов, что ускоряет развитие растений и увеличивает урожайность. Этим явлением объясняются высокие урожаи, получаемые в первые годы возделывания целинных земель.
В дальнейшем происходит обеднение почвы вследствие сокращения количества гумуса из–за его повышенной минерализации. Уменьшение содержания в почве гумуса приводит к ее уплотнению, и все в целом — к уменьшению урожайности. Эту проблему стали в дальнейшем решать с помощью минеральных удобрений. Глубокая вспашка и перекопка почвы стали рассматриваться как часть традиционной системы земледелия.