Родю́чість ґру́нту — здатність ґрунту забезпечувати рослини всіма необхідними умовами росту і розвитку.
Термін найчастіше вживають для опису земель сільськогосподарського призначення.
Ідеальна родючість ґрунту передбачає збалансований склад органічної речовини, поживних речовин, макро- та мікроорганізмів, що в сукупності сприяє міцному росту рослин без необхідності зовнішнього впливу, такого як добрива. Такий ідеальний склад забезпечує належну аерацію, проникнення води та її утримання, та сприяє біорізноманіттю флори, фауни та мікробіоти.
Ґрунт є відносно невідновлюваним ресурсом, оскільки його регенерація відбувається через хімічні та біологічні процеси вивітрювання гірських порід, що вимагає геологічних масштабів часу. Діяльність людини, така як урбанізація, вирубка лісів, індустріалізація та непомірковане сільське господарство, може призвести до ерозії та виснаження ґрунту. Для утворення нового ґрунту може знадобитися від сотень до тисяч і більше років для формування нового ґрунту, що робить його невідновлюваним ресурсом. Але комплексний підхід може відновити родючість ґрунту.
Досягнення та підтримка родючості ґрунту має вирішальне значення для сталого сільського господарства, оскільки це забезпечує довгострокову продуктивність, мінімізуючи погіршення стану довкілля.
Еталон родючого ґрунту — чорнозем. Він поширений на території України.
Характеристика родючого ґрунту Родючий ґрунт зазвичай характеризується такими властивостями:
Багатий на головні елементи, необхідні для живлення рослин: азот, фосфор і калій; і в меншій кількості кальцій, магній, сірка. Містить органічну речовину ґрунту, що покращує його структуру, здоров'я екосистеми та допомагає утриманню вологи. Містить здорову екосистему мікроорганізмів та грибків, корисних для росту рослин. Містить достатню кількість мікроелементів, таких як бор, хлор, кобальт, мідь, залізо, магній, марганець, молібден, сірка і цинк. Кислотність в діапазоні pH від 6,0 до 7,8. Добра структура, що забезпечує необхідний дренаж. Велика товщина верхнього шару ґрунту з непошкодженою протягом тривалого часу структурою. Містить здорову екосистему мілких ґрунтових тварин.
У сільському господарстві родючі ґрунти зазвичай отримуються за допомогою ряду мір збереження та меліорації ґрунтів, таких як сівозміни, органічні добрива і компостування відходів, мінімальний обробіток ґрунту, сидерати, точне землеробство та інші.
Проблематика Родючість ґрунту – основний фактор сільськогосподарського виробництва. Однак, при інтенсивному використанні ґрунту, його показники, такі як вміст органічної речовини, поживних речовин та корисних макро- та мікроорганізмів, гіршають. Окрім того, внаслідок зміни клімату та глобального потепління, частина придатних до сільськогосподарської діяльності земель поступово знижується.
Станом на початок 2020-х в Україні було еродовано 26% ґрунтового покриву, і 15% з них потребували виведення з обробітку і консервації.
За статистикою, в світі кожну 1 хвилину втрачається придатний ґрунт площею 30 футбольних полів. 70% ґрунтів нашої планети вже знищено. З такою швидкістю на Землі придатний для землеробства ґрунт закінчиться за 60 років. Тому, практики покращення родючості ґрунтів та відновлювального землеробства особливо актуальні для забезпечення продовольчої та екологічної безпеки.
Види родючості Для визначення родючості ґрунтів у сільському господарстві виділяють три її види: природну, штучну та ефективну.
Природна родючість - це родючість ґрунту без антропогенного впливу, тобто створений через процеси природного ґрунтоутворення. Ґрунти з природною родючістю збереглись тільки у цілинних ділянках. Кількість родючості визначається як продуктивність фітоценозів в т/га.
Штучна родючість ґрунтів набувається через діяльність людини, а саме обробку ґрунту, меліораційні дії. Частіше така родючість проявляється у штучно створених ґрунтах для теплиць, парників або при рекультивації відвалів.
Ефективна або економічна родючість проявляється у рівні урожайності сільськогосподарських культур. Цей вид родючості залежить від характеру використання природних ґрунтів у господарстві, рівня розвитку науки.
Фактори, що впливають на родючість ґрунту Фактори, що впливають на родючість ґрунту включають фізичні, хімічні та біологічні фактори.
Фізичні фактори
Клімат Серед особливостей клімату, температура і опади впливають на родючість ґрунту і на врожайність сільськогосподарських культур. Парникові гази мають великий вплив на клімат, чим впливають на температуру і кількість опадів.
Підвищення температури і низька кількість опадів спричиняє посуху, що негативно впливає на родючість ґрунту і врожайність, так само, як і велика кількість опадів та повені.
Висока температура негативно впливає на вміст органічних речовин у ґрунті та на діяльність мікроорганізмів.
Текстура ґрунту
Текстура ґрунту визначається співвідношенням часток піску, мулу та глини, і істотно впливає на родючість ґрунту та врожайність. Це впливає на водоутримувальну здатність, дренаж, аерацію та утримання поживних речовин. Наприклад, глинисті ґрунти зберігають більше вологи та поживних речовин, ніж піщані.
Структура ґрунту
Структура ґрунту залежить від текстури ґрунту, а саме, від того, які стійкі агрегати утворюються з частинок ґрунту, таких як пісок, мул та глина. "Цементуючим" матеріалом є гумус і полісахариди, що виробляються мікробами. Грибки мають найбільший агрегуючий вплив, потім стрептоміцети, потім бактерії, що продукують камедь, а потім дріжджі.
Структура ґрунту має великий вплив на родючість ґрунту. Органічна речовина та методи землеробства впливають на структуру ґрунту. Ґрунт, який отримує добре розкладені органічні добрива, матиме кращі ґрунтові агрегати. Діяльність мікроорганізмів сприяє поліпшенню структури. Структура ґрунту впливає на рух води і повітря в ньому. Зерниста структура з діаметром агрегатів в пів сантиметра є прикладом хорошої структури.
Здатність до утримання води Це здатність ґрунту утримувати в собі воду проти сили тяжіння та робити її доступною для рослин. Ґрунти з високою водоутримувальною здатністю можуть утримувати вологу довше, зменшуючи потребу в частому зрошенні та забезпечуючи стійкий ріст навіть в посушливі періоди. Ця здатність також допомагає запобігти ерозії ґрунту та вимиванню поживних речовин.
Електропровідність Електропровідність ґрунту – це здатність ґрунту проводити електричний струм. Вона залежить від різних факторів, основними з яких є вологість та вміст солей.
Одиницею вимірювання є децисименс/м (дс/м). Засолені ґрунти мають більше 4 дс/м, а лужні солонці — менше 4 дс/м.
В засолених ґрунтах переважно присутні солі кальцію, магнію, калію та натрію. Накопичення цих солей і погане проходження води, чи сильне випаровування, сприяють розвитку засолених ґрунтів, родючість яких низька.
Щільність ґрунту Щільність ґрунту вираховують діленням сухої маси ґрунту на його об'єм. Вимірюється в г/см3. Ґрунти, в яких переважають мул і глина, мають низьку щільність, а ті, в яких переважає пісок, мають високу щільність. Текстура і структура впливають на щільність ґрунту. Щільність понад 1,6 г/см3 є несприятливою для росту коренів і руху води.
Хімічні фактори
pH ґрунту
Рівень pH ґрунту є важливим фактором його родючості. Він визначає те, як хімічні реакції та процеси протікають в ґрунті.
pH ґрунту вимірюється за шкалою від 0 до 14, де 7 – нейтральний, нижче 7 – кислий, вище 7 – лужний. Для більшості рослин оптимальним є pH 5,5-6,5.
Розчинність поживних речовин вища в кислих грунтах. Доступність таких елементів, як азот, фосфор, калій, кальцій, магній, сірка, молібден та бор знижується у сильно кислих ґрунтах. А доступність заліза, марганцю, цинку, міді та кобальту вища в ґрунтах з кислим pH.
Ємність катіонного обміну Ємність катіонного обміну ґрунтів – здатність ґрунту утримувати молекули позитивно заряджених іонів – катіонів (Ca2+, Mg2+, K+ та інші), і передавати їх рослинам за потреби. Цей показник відображає здатність протистояти коливанням pH ґрунту та доступності поживних речовин.
Глина та органічні речовини є основними джерелами ємності катіонного обміну. Ємність катіонного обміну ґрунту прямо пропорційна кількості поживних речовин, які він може утримувати, тобто, чим вона вища, тим вищий рівень родючості.
Поживні речовини Рослинам необхідні 18 елементів періодичної таблиці для виживання. Їх поділяють на 2 групи:
макроелементи (N, P, K; Ca, Mg, S), мікроелементи (Fe, Mn, B, Zn, Cu, Mo, Cl, Na, Ni, Si, Co, Se).
Макроелементи Основні 3 макроелементи, які необхідні в найбільшій кількості для рослин, це азот, фосфор та калій.
Азот (N) необхідний для синтезу хлорофілу, білків, нуклеїнових кислот. Він сприяє інтенсивному вегетативному росту, покращує розвиток листя та стебла, та сприяє загальному здоров'ю рослин. Фосфор (P) необхідний для передачі енергії всередині рослини, бо він є компонентом АТФ, основної енергетичної молекули клітин. Калій (K) регулює різні фізіологічні процеси в рослинах, включаючи фотосинтез, поглинання та транспортування води, активацію ферментів і синтез білка.
Кальцій, магній та сірка потрібні в меншій кількості, ніж N, P, K, але в більшій, ніж мікроелементи.
Кальцій (Ca) сприяє структурі та стабільності клітинної стінки, сприяючи росту та поділу клітин. Кальцій також регулює активність ферментів і впливає на засвоєння поживних речовин. Магній (Mg) є центральним компонентом молекули хлорофілу, необхідним для фотосинтезу. Він активує ферменти, що беруть участь у вуглеводному обміні та засвоєнні поживних речовин. Він також бере участь у синтезі білків. Сірка (S) входить до складу амінокислот, вітамінів і коферментів, необхідних для метаболізму рослин. Вона бере участь у синтезі білків, ферментів, хлорофілу; відіграє роль у метаболізмі азоту та сприяє механізмам захисту рослин від патогенів.
Мікроелементи
Залізо (Fe) необхідне для синтезу хлорофілу та транспорту енергії всередині рослини. Дефіцит заліза призводить до хлорозу, коли листя жовтіє через недостатнє вироблення хлорофілу. Манґан (Марганець, Mn) бере участь в фотосинтезі, активації ферментів і синтезі хлорофілу. Він відіграє важливу роль у розщепленні вуглеводів і метаболізмі азоту. Дефіцит марганцю призводить до міжжилкового хлорозу та зниження росту. Цинк (Zn) необхідний для активації ферментів і синтезу білка. Він відіграє важливу роль у регуляції фітогормонів, формуванні пилку та розвитку насіння. Дефіцит цинку викликає затримку росту, викривлення листа та затримку цвітіння. Мідь (Cu) бере участь у різних ферментних реакціях, у тому числі пов'язаних з фотосинтезом, диханням та синтезом лігніну. Мідь сприяє поглинанню та транспортуванню заліза в рослині. Дефіцит міді призводить до в'янення, викривлення листа та зниження продуктивності насіння. Бор (B) необхідний для формування клітинної стінки, подовженню пилкової трубки та синтезу вуглеводів. Він бере участь у транспортуванні цукру та регуляції засвоєння кальцію. Дефіцит бору викликає ламкість листя, порожнисті стебла та поганий розвиток плодів. Молібден (Mo) є компонентом ферментів, які беруть участь у метаболізмі азоту, зокрема в перетворенні нітратів на аміак у рослинах. Він необхідний для фіксації азоту в бобових і відіграє важливу роль у формуванні пилку. Дефіцит молібдену призводить до пожовтіння старих листів. Хлор (Cl) бере участь у фотосинтезі, осмотичній регуляції та функції продихів. Він відіграє важливу роль у підтримці клітинного тургору та іонного балансу в клітинах рослин. Дефіцит хлору зустрічається рідко. Нікель (Ni) є кофактором для певних ферментів, які беруть участь в метаболізмі азоту, активності уреази та гідрогенази. Він необхідний для засвоєння та рециркуляції азоту в рослинах. Кремній (Si) зміцнює клітинні стінки, підвищує жорсткість рослин та їх стійкість до біотичних і абіотичних стресів, таких як шкідники, хвороби та посуха. Натрій (Na) відіграє незначну роль у фізіології рослин, головним чином як осмотичний регулятор у галофітів. Кобальт (Co) необхідний для фіксації азоту в бобових.