Использование фитомелиоративного эффекта является перспективным направлением улучшения физического состояния почв как важнейшей составляющей их плодородия. Эффективность улучшения состояния почв меняется по ряду однолетние бобовые травы - многолетние злаковые травы - многолетние бобовые травы - травосмеси в севооборотах - травосмеси длительного использования на внесевооборотных участках - агростепи.
Наиболее быстро восстанавливаются такие физические свойства почв, как плотность, пористость, структурный состав. Более длительное фитомелиоративное воздействие требуется для восстановления водопрочности агрегатов. Эффективность фитомелиоративного улучшения почв связана с биологической продукцией растений, которая в свою очередь отражает климат. По этой причине наиболее эффективны фитомелиоративные мероприятия в условиях черноземов выщелоченных и наименее - на черноземах южных.
«Экспресс» методом улучшения физического комплекса почв является включение в состав севооборотов посевов многолетних трав на 2-3 года, причем травосмеси более эффективны, чем чистые посевы злаковых или бобовых трав. Для улучшения деградированных почв наиболее приемлемы приемы восстановления плодородия при длительном использовании многолетних трав с выведением их посевов из севооборотов, когда под пологом трав начинается восстановительная сукцессия за счет появления видов естественных степных сообществ. Еще более эффективным является метод «агростепей», при котором за короткое время резко увеличивается масса корней и обеспечивается равномерность их распределения по почвенному профилю.
Традиционное восстановление плодородия почв под залежной сукцессией также является эффективным и дешевым, хотя и длительным фитомелиоративным приемом восстановления почв.
Известно, что плодородие почвы в значительной степени определяется возделываемыми культурами. Монокультура, к примеру, способствует истощению почвы. Даже в условиях севооборотов, если в нем чередуются только однолетние растения, происходит ухудшение физических свойств почвы и обеднение ее гумусом.
Многолетними исследованиями установлено, что применение севооборотов с преобладанием зерновых культур даже при ежегодном внесении навоза дозой в 5 т/га и минеральных удобрений приводит к значительному снижению содержания гумуса в почве. В то же время введение в севооборот только одного поля трав уже приводит к стабилизации его содержания. Севообороты с многолетними травами 2-3-х и более лет использования способствуют значительному восстановлению многих параметров почвенного плодородия.
Установлено, что размер накопления растениями органического вещества определяется сроком и интенсивностью их жизни. Деятельный перегной и прочная структура максимально образуются в период жизни и роста растений, т.е. в тот период, когда основная масса корней не подвергается разложению. Поэтому совершенно очевидно, что в агроэкосистемах это зависит как от биологических особенностей возделываемой культуры, так и от технологии выращивания и использования той или иной части урожая в качестве хозяйственно-ценной.
Наиболее почворазрушающими являются пропашные культуры, т.к. при современной технологии их возделывания основная, предпосевная подготовка и обработка междурядий способствуют распылению структуры верхних слоев почвы, созданию аэробных условий, способствующих разложению гумусовых веществ. Обогащение органическим веществом и улучшение структурно-агрегатного состава под пропашными культурами происходит только в почве, которая непосредственно прилегает к корням растений. Однако этого далеко недостаточно для компенсации потерь, связанных с технологией возделывания.
Зерновые культуры несколько лучше влияют на названные параметры плодородия почвы вследствие равномерного распределения корневой системы и более плотного сложения. Однако относительное распределение травостоя по площади и повышение проективного покрытии способствует повышению почвоохранной роли смешанных посевов, а также снижению засоренности посевов. К тому же бобовые компоненты накапливают значительное количество азота, который благотворно сказывается даже в урожае и качестве урожая небобового компонента смеси. Следует отметить, что вопрос технологии возделывания поликультур, взаимоотношения растений в посевах, влияния их на плодородие почвы до сих пор остается недостаточно изученным.
Благодаря мощному развитию корневой системы, во много раз превышающей по длине и массе, корневую систему однолетних сельскохозяйственных культур, в севооборотах с многолетними травами они накапливают много органического вещества - материальную основу гумусообразования. Кроме того, ризосферные бактерии, используя корневые выделения растений в период их жизни, образуют большое количество деятельного перегноя. Известно, что количество ризосферных бактерий в 1 г почвы под многолетними травами в сотни раз больше, чем под зерновыми колосовыми культурами.
В севооборотах с многолетними травами происходит не только простое воспроизводство плодородия почвы. Часто отмечается значительное накопление органического вещества и улучшение свойств почвы по сравнению с исходными, что позволяет в дальнейшем использовать ее вновь как пашню. Так, под многолетними травами отмечено значительное повышение содержания гумуса, улучшение структурно-агрегатного состава, что приводит к повышению противоэрозиониой устойчивости почвы.