Дисциплинарный модуль 1. Основы почвоведения
Тема 1. Понятие о почве и почвенном плодородии.
Факторы почвообразования.
Происхождение, состав и свойства почвы
1. Современное состояние земледелия. Задачи научного земледелия
2. Почва, плодородие почвы. Факторы почвообразования
3. Состав и свойства почв
1. Современное состояние земледелия. Задачи научного земледелия
Во второй половине ХХ века человечество осознало со всей очевидностью, что
природные ресурсы планеты Земля ограничены, поэтому необходимо правильно их
использовать.
На протяжении 40 лет (1950-1990) рост производства с/х продукции, как в
России, так и в крае, решался за счет расширения площади пашни. Это отрицательно
сказалось на рациональном землепользовании.
За период с 1940 по 1975 годы площадь обрабатываемых земель в мире возросла с
830 до 1450 млн га, что составляет 10,8% всей площади суши. За всю историю
человечество загубило 2 млрд га пашни. Это в 1,5 раза больше, чем используется
сейчас.
К 2025 году население Земли достигнет 8,5 млрд. человек. Голод уже
представляет постоянную угрозу для многих людей.
В настоящее время в мире на одного человека приходится 0,25 га пашни. В
Европе на душу населения в среднем приходится 0,27 га пашни,
в т.ч.: в Венгрии - 0,47; Болгарии -0,42; Румынии √ 0,41; Польше 0,37;
Франции -0.32; Италии -0,16;. Германии -0,15, Великобритании -0,11.
В Китае √ 0,08; в Японии -0,03
В России - 0,9га, при этом на одного жителя Красноярского края √ 1,0 га, ЦЧЗ
√ 1,3 га.
Специалисты считают, что 0,10 га пашни достаточно, чтобы прокормить одного
человека всеми продуктами питания. Китай, имея всего 0,08 га пашни (8 соток) на
душу населения, смог самостоятельно обеспечить нормальным питанием 1,2 млрд.
человек.
Сельское хозяйство, в том числе земледелие √ самая чувствительная отрасль,
обладающая большой памятью. Сельское хозяйство √ это жизнеобеспечивающая отрасль
страны, так как способствует созданию продовольственной и экономической
безопасности, в то же время является могучим фактором воздействия на окружающую
среду и природу.
Во всех развитых странах есть законы о продовольственной безопасности. Так в
Германии считается, что страна, которая не в состоянии прокормить себя на 85%,
не является суверенной.
В Японии правительство закупает у фермеров рис по цене в 6-8 раз дороже
среднего мирового уровня.
В Финляндии выращенное зерно закупают в 4-5 раз дороже, чем на мировом рынке
зерна.
Сельское хозяйство США ориентировано на мировой уровень. Зерно
рассматривается в качестве стратегического товара на международном рынке. Доля
американского экспорта по пшенице составляет 45%, кормового зерна -70%.
Самоокупаемость сельского хозяйства в современных условиях является
прецедентом даже для стран, обладающих высоким природным потенциалом. В 80-е
годы финансовая поддержка на 1 га с/х угодий в России составила 150-200
долларов, то сейчас, в 2001 году, всего 2 доллара. В странах ЕС дотация
составляет 500 долларов, в США √около 100 долл.
Самоокупаемость при эффективном производстве может быть лишь в том случае,
когда будут установлены паритетные цены на с/х и промышленную продукцию,
справедливо распределены доходы между товаропроизводителями, переработчиками и
торговлей.
В Красноярском крае в последнее десятилетие ХХ века урожайность зерновых
культур достигла 16-18 ц/га, наиболее урожайными были 1993 г -20,7 ц/га; 1997 г
-21,1 ц/га; 2001г. -22,2 ц/га. В сходных по почвенно-климатическим условиям
степных провинциях Канады продуктивность зерновых культур составляет 22 ц/га. В
Америке и странах западной Европы урожайность зерновых значительно возросла и
составила в США √ 47,1 ц/га; в Великобритании -59,2; во Франции 61,0; в Германии
-56,7; в Венгрии- 44,1.
Несмотря на то, что биоклиматический потенциал в крае ниже в 2 раза, чем в
России, и в 4 раза, чем в странах Западной Европы, внедрение интенсивных
технологий возделывания яровой пшеницы, ячменя и овса в лесостепи Красноярского
края обеспечивает урожайность 35-45 ц/га высококачественного зерна. Такую
урожайность получают в лучших хозяйствах Назаровского, Ужурского, Шарыповского,
Сухобузимского, Балахтинского и других районов.
Это обстоятельство свидетельствует о том, что потенциальные возможности
земледелия Красноярского края остаются в значительной степени неиспользованными
из-за слабой адаптации технологий возделывания относительно конкретных
агроландшафтов, низкой технологической и организационной культуры.
Основные задачи научного земледелия:
- обеспечить наиболее рациональное использование земельных, водных,
растительных и других ресурсов и всего биоклиматического потенциала (солн.энергии,
тепла, осадков и т.д.).
- создавать наилучшие условия для поступательного устойчивого развития и
высокой продуктивности растениеводства, а также других отраслей с.-х.)
- обеспечить успешное выполнение заказов государства по производству и
продаже зерна и другой продукции
- осуществлять интенсификацию (химизацию, мелиорацию, механизацию и т.д.),
не нарушая экологию, органически вписываться в природные экосистемы, образуя
с ними единую устойчивую и высокопродуктивную агрэкосистему
- повышать плодородие почв и не допускать эрозионных процессов,
химического и другого загрязнения с/х угодий, водных источников и
производимой продукции
- тщательно экономически обосновывать и обеспечивать максимальное
производство высококачественной продукции при наименьших затратах труда и
средств, базироваться на самых прогрессивных формах использования земли и
организации труда.
Современное земледелие √ это наука о наиболее рациональном, экономически,
экологически и технологически обоснованном использовании земли, формировании
высокоплодородных, с оптимальными параметрами (условиями) для возделывания
культурных растений почв.
Учение о плодородии почвы, его расширенном воспроизводстве и сохранении √
основа получения высоких, устойчивых урожаев
Земледелие как наука основывается на новейших достижениях таких важнейших
фундаментальных научных дисциплин, как почвоведение, агрометеорология,
землеустройство, биотехнология, микробиология, механизация, растениеводство,
биохимия, агрофизика, ботаника, физиология растений и др.
Основные
задачи научного земледелия: - обеспечить наиболее рациональное использование
земельных, водных, растительных и других ресурсов и всего биоклиматического
потенциала (солн.энергии, тепла, осадков и т.д.). - создавать наилучшие
условия для поступательного устойчивого развития и высокой продуктивности
растениеводства, а также других отраслей с.-х.) -обеспечить успешное
выполнение заказов государства по производству и продаже зерна и другой
продукции -осуществлять интенсификацию (химизацию, мелиорацию, механизацию и
т.д.), не нарушая экологию, органически вписываться в природные экосистемы,
образуя с ними единую устойчивую и высокопродуктивную агрэкосистему -повышать
плодородие почв и не допускать эрозионных процессов, химического и другого
загрязнения с/х угодий, водных источников и производимой продукции -тщательно
экономически обосновывать и обеспечивать максимальное производство
высококачественной продукции при наименьших затратах труда и средств,
базироваться на самых прогрессивных формах использования земли и организации
труда. Современное земледелие √ это наука о наиболее рациональном,
экономически, экологически и технологически обоснованном использовании земли,
формировании высокоплодородных, с оптимальными параметрами (условиями) для
возделывания культурных растений почв.
Учение о плодородии почвы, его расширенном воспроизводстве и сохранении √
основа получения высоких, устойчивых урожаев. Земледелие как наука основывается
на новейших достижениях таких важнейших фундаментальных научных дисциплин, как
почвоведение, агрометеорология, землеустройство, биотехнология, микробиология,
механизация, растениеводство, биохимия, агрофизика, ботаника, физиология
растений и др.
2. Почва, плодородие почвы. Факторы почвообразования
Все отрасли с/х связаны с использованием почвы, поэтому знание ее свойств,
состава, распространения и путей повышения плодородия √ необходимое условие
развития с/х производства.
1883 год - выход книги В.В.Докучаева "Русский чернозем" - оформление
почвоведения в самостоятельную науку.
Почвой называется самостоятельное природное тело, образовавшееся в результате
изменения верхней части земной коры под длительным и совместным влиянием
растительных и животных организмов, климата, рельефа, а также производственной
деятельности человека.
Почва √ самостоятельное естественно - историческое постоянно изменяющееся
тело природы, среда для растений, главное средство производство и продукт труда.
В отличие от горных пород почва обладает природным свойством плодородием. По
ГОСТу 27593-88 под термином плодородие почвы следует понимать "способность почвы
удовлетворять потребность растений в элементах питания, влаге и воздухе, а также
обеспечивать условия для их нормальной жизнедеятельности".
Плодородие почв имеет две категории, которые различаются между собой
овеществленным результатом прошлой антропогенной деятельности.
Естественное (природное) плодородие является свойством почвы, сформировавшихся в
природных условиях без антропогенного вмешательства (целинные почвы).
Естественно-антропогенное плодородие является свойством почвы, сформировавшейся
в результате взаимодействия природного почвообразовательного процесса и
целенаправленной антропогенной деятельности (распашка целины, периодическая
механическая обработка, мелиорации, применение удобрений, пестицидов и т.п.),
дополняющих друг друга. Примером являются пахотные почвы в агроэкологических
системах, представленных агроландшафтами.
Категории плодородия включают две формы.
Потенциальное (или пассивное) плодородие представляет собой почвенное свойство,
характеризуемое общими запасами питательных веществ, необходимых для растений, а
также физическими, химическими, биохимическими, физико-химическими,
биологическими и другими свойствами почвы.
Действительное (или актуальное, эффективное) плодородие представляет собой
почвенное свойство, характеризуемое обменными запасами питательных веществ,
необходимых для растений, а также агрофизическими, агрохимическими и другими агрономически важными свойствами почвы. Эффективное плодородие, выраженное в
стоимостных показателях, представляет собой экономическое плодородие.
Эта форма имеет, в свою очередь, вид плодородия.
Искусственное плодородие представляет собой свойство почвы, сформированной в
результате целенаправленной антропогенной деятельности. Проявляется при создании
субстратов для теплиц, парников, искусственных почв на ограниченных территориях
(например, огороды).
Плодородие, как часть почвообразовательного процесса, тесно связано с
превращениями, аккумуляцией и передачей энергии и веществ, что происходит в
результате количественных и качественных изменений факторов и условий
плодородия. Эти изменения могут протекать как в благоприятном для развития
плодородия отношении, так и в неблагоприятном.
Урожайность сельскохозяйственных культур является следствием реализации не
только эффективного, но и потенциального плодородия почв, а также
агроклиматических, производственных и других ресурсов. Важнейшая задача
земледелия √ обеспечение стабильного роста урожаев при высоком качестве
продукции на основе сохранения и воспроизводства эффективного и потенциального
плодородия почв.
Факторы почвообразования
Вы знаете, что есть почвы очень плодородные, другие обладают низким плодородием.
В мире выделено 295 типов почв. Основные типы на территории страны: подзолистые,
дерново-подзолистые, серые лесные, черноземы, каштановые и др. Внутри каждого
типа выделяют подтипы, разновидности и виды. В Красноярском крае √ 10 типов и 28
подтипов. В структуре почвенного покрова пашни 61,8% занято черноземами, серыми
лесными -20,9%, дерново-подзолистыми √ 5,4%, дерново-карбонатными -5,5%,
луговыми и пойменными -6,4% (табл.1).
Распределение почв в структуре почвенного покрова пашни по природным зонам края
неодинаковое. В подтаежной зоне преобладают серые лесные, дерново-подзолистые,
дерново-карбонатные и дерново-выщелоченные почвы. В Красноярской,
Ачинско-Боготольской, Назаровской, Чулымо-Енисейской, Канской, Минусинской
лесостепных зонах края в пашне господствуют черноземы.
Как образуется почва? Под действием, каких факторов?
Свойства почв зависят от конкретного сочетания тех условий, при которых
происходит почвообразовательный процесс. В.В.Докучаев первым указал на пять
природных факторов, которые назвал факторами почвообразования, или
почвообразователями.
1.почвообразующие породы
2.живые и отмершие организмы (зеленые растения, микроорганизмы и животные)
3.климат
4.рельеф местности
5.возраст страны
6.производственная деятельность человека
Почвообразующие (материнские) породы
Материнские породы оказывают большое влияние на состав и свойства почв. От
гранулометрического состава материнских пород зависят гран. Состав почв и их
физические свойства; водопроницаемость, влагоемкость, пористость и др.
Химический состав материнских пород влияет на агрохимические свойства почв и
направленность почвообразовательного процесса. Особенно большое значение имеет
карбонатность материнских пород. Почвообразующие породы: лессовидные суглинки и
глины, пески, галечники, супеси, песчано-глинистые отложения и др.
Живые и отмершие организмы (зеленые растения, микроорганизмы и животные). Роль
живых и отмерших организмов (зеленые растения, микроорганизмы и животные) в
почвообразовании очень велика. Растительность определяет количество, состав и
характер остатков, которые служат исходным материалом для образования гумуса,
аккумулируют элементы зольного питания и азот в верхних горизонтах почвы.
Выделяя в процессе своего роста и развития углекислый газ и органические
кислоты, растения способствуют разложению минералов, а участвуя в образовании
структуры почвы, они активно воздействуют на водно-воздушный режим почвы.
Растительность механически закрепляет верхнюю часть почвенного профиля,
предотвращая тем самым процессы эрозии. В то же время зеленые растения √
древесные, травянистые и мхи √ резко отличаются по характеру воздействия на
почву.
Климат. Громадное влияние на почвообразование оказывает климат. Осадки и
температура определяют водный и тепловой режимы почвы. От них зависит ее
влажность, скорость и характер разложения органических остатков, минерализации
гумуса, разрушение минеральной части. Ветер √ вызывает процесс физического
выветривания горных пород и ветровую эрозию почв. Вечная мерзлота,
распространенная на севере европейской и азиатской частей страны, задерживает
влагу в профиле почвы, понижает температуру, тормозит разложение органических
остатков и вызывает заболачивание.
Рельеф. Большое влияние на перераспределение влаги и, следовательно, на характер
водного режима оказывает рельеф: склоны из-за стока теряют часть влаги, в
понижениях же вода в результате этого накапливается в избыточном количестве.
Поэтому в отрицательных формах рельефа часто происходит переувлажнение и
заболачивание почв. Близкое залегание грунтовых вод на пониженных участках
приводит к образованию болот, а при засоленности грунтовых вод в условиях
жаркого климата √ к формированию солончаков. Часто рельеф определяет
интенсивность почвообразовательного процесса: оподзоливание, например, сильнее
происходит на промывных участках, а не на склонах.
Возраст. Под возрастом почв подразумевается время, в течение, которого в данной
местности идет почвообразовательный процесс. В течение длительного времени
территория нашей страны, трижды подвергалась значительным оледенениям, во время
которых ледник "наступал" в основном с севера на юг. После "отступления" ледника
почвообразовательный процесс раньше начинался на тех территориях, которые скорее
освобождались ото льда и воды. Поэтому черноземы, например, по возрасту старше
дерново-подзолистых почв. Наиболее молодые почвы тундры, т.к. там позднее
начался почвообразовательный процесс
Производственная деятельность человека. Осушение или орошение почв,
строительство гидроэлектростанций, вырубка или посадка лесов, создание прудов и
водоемов √ все это воздействует на водный режим территории, а следовательно, и
почв. Лесные полосы и правильное возделывание культур тормозят процессы эрозии,
внесение органических и минеральных удобрений, известкование или гипсование почв
меняют их химический состав, свойства и питательный режим. Обработка почвы,
посев и возделывание с/х культур вызывают изменение комплекса физических,
химических и биологических свойств и т.д. Неправильное проведение мероприятий
приводит к эрозии, заболачиванию засолению.
Рекультивация земель.
3. Cостав и свойства почв
Состав почвы. Почва состоит из твердой части, в которой содержится воздух,
влага и живые макро- и микроорганизмы, ее можно считать четырехфазной системой.
Твердая фаза пахотных почв состоит из минерального и органического вещества.
Основную часть твердой фазы большинства пахотных почв составляют неорганические
(минеральные ) частицы. Минеральные частицы представляют собой продукты
выветривания горных пород, их химический состав зависит от состава исходного
материала. Больше всего в почве содержится кислорода (О2 ) √ 46.7 %, кремния (Si)
√ 27,75. значительная доля алюминия (AL) √ 8,15, железа (Fe) √ 5%, кальция (Са)
√ 3,6%, натрия (Na) √ 2,8 %, калия (К) √ 2,6%, магния (Mg) √ 2,1%. Очень мало
содержится фосфора, марганца. серы, углерода. В состав минеральной части почвы
преобладают почвообразующие минералы - кварц и силикаты. И она относительно
бедна элементами питания растений, минеральные частицы почвы отличаются не
только по химическому составу, но и по величине и форме. Обломки горных пород и
минералов представлены камнями (диаметром более 3 мм) и гравием (частицы
диаметром 3-1 мм). Они не обладают связностью, водопроницаемость очень велика, а
капиллярность и влагоемкость почти отсутствуют. Размеры минеральных частиц и их
соотношение характеризуют гранулометрический состав почвы. Гранулометрический
состав √ относительное содержание в почве и породе механических элементов
(фракций). Механические частицы почвы > 1 мм называются скелетом почвы, частицы
< 1 мм √ мелкозем. Мелкозем подразделяют на физический песок (больше 0,01 мм) и
физическую глину (частицы менее 0,01 мм). В зависимости от содержания
физического песка и физической глины почвы подразделяются на глинистые,
суглинистые, супесчаные, песчаные.
| песчаная |
суглинистая |
глинистая |
| рыхлая |
связная |
легко-
сугли-
нистая |
средне-
сугли-
нистая |
тяжело-
сугли-
нистая
| легко-
глинистая |
средне-
глинистая |
тяжело-
глинистая |
Илистая фракция (частицы размером 0,001 -0,0001 мм) состоит из первичных и
вторичных минералов. В ней сосредоточено больше всего гумуса и элементов
зольного и азотного питания растений. Она отличается высокой связностью,
пластичностью и влагоемкостью. Илистой фракции принадлежит главная роль в
физико-химических процессах, протекающих в почве, и в создании почвенного
плодородия.
В органическую часть почвы входят мертвые остатки растений, животных,
микроорганизмов, внесенные органические удобрения в разной степени разложения,
кроме того, в ней содержатся различные соединения - продукты жизнедеятельности
почвенной фауны.
Почву населяют живые макро- и микроорганизмы (бактерии, грибы, актиномицеты),
которые для своих жизненных процессов берут энергию из органических веществ, так
как не способны усваивать солнечную энергию. Почвенные микроорганизмы разрушают
их, в результате процесса разложения образуются сложные органоминеральные
соединения - гумус, или перегной. Процесс превращения органических остатков в
гумус, протекает по-разному и зависит от многих факторов (температуры, влажности
почвы, ее химических свойств, состава, а также характера поступления влаги).
Разложение органических остатков осуществляется двумя группами микроорганизмов:
аэробными, которые живут и размножаются только при доступе кислорода, и
анаэробными, жизнедеятельность которых протекает без доступа кислорода или при
очень малом его доступе. Разрушение органического вещества начинают анаэробные
микроорганизмы, а продолжают и заканчивают аэробные. Все мертвые органические
вещества почвы под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов подвергаются
непрерывному разрушению вплоть до минерализации Одновременно происходит и
образование гумуса - процесс гумификации. В простейшем виде эти процессы можно
представить следующей схемой:
При этом разложение и минерализация - процессы экзотермические, связанные с
выделением энергии, гумификация же- процесс эндотермический, связанный с
поглощением энергии. Гумус представляет собой сложный комплекс высокодисперсных
молекулярно растворимых в воде гумусовых соединений коричневого, бурого и
желтого цвета, выделяемых из почвы растворами щелочей, нейтральных солей или
органических растворителей.
Российские ученые А.А. Шмук, И. В. Тюрина, М.М.Кононова и другие установили, что
гумусовые вещества почвы состоят из двух групп кислот - гуминовых и фульвокислот,
Группы связаны между собой переходными формами, составляя сложный комплекс
перегнойных веществ. Гуминовые кислоты отличаются от фульвокислот тем, что они
богаче углеродами и азотом, но беднее кислородом при почти одинаковом количестве
водорода. Гуминовая кислота черного или черно-коричневого цвета с высоким
содержанием углерода (60- 62%)- Ульминовая кислота бурого цвета с содержанием
углерода (52-55%). Эти кислоты растворяются в щелочах.
Гумины представляют собой гуминовые кислоты, потерявшие способность растворяться
в щелочах вследствие дегидратации, старения и образования прочной связи с
почвой. Все гуминовые кислоты аморфны, их молекулы имеют рыхлое "губчатое"
строение с большим количеством внутренних пор, поэтому кислоты обладают
сорбционными свойствами и гидрофильностью.
По исследованиям И. В. Тюрина и В. В. Пономаревой, фульвокислоты представляют
собой группу высокомолекулярных веществ желтого или светло-бурого цвета. Они
отличаются от гуминовых более низким содержанием углерода (44-49%), способностью
растворяться в минеральных кислотах и разрушительным действием на минералы.
Гумус - основной источник питательных веществ для растений, он содержит 3,5-5%
азота, который составляет 98-99% всего азотного фонда почвы, остальное
количество находится в аммиачной и нитратной формах. Количество азота в разных
почвах неодинаково и зависит от соотношения в гумусе гуминовых и фульвокислот:
чем больше в его составе гуминовых кислот, более богатых азотом, тем выше
содержание азота. Поэтому черноземные почвы, гумус которых насыщен гуминовыми
кислотами, особенно в условиях засушливого климата, содержит больше азота по
сравнению с дерново-подзолистыми почвами и сероземами, в которых преобладают
фульвокислоты. Гумус является главным источником энергии для почвенных
микроорганизмов. При его разложении выделяются в виде минеральных растворимых
соединений почти все элементы пищи растений, включая микроэлементы.
Биологические факторы почвенного плодородия √ содержание и состав органического
вещества почвы, ее биологическая активность, почвенная биота и чистота от
сорняков, болезней и вредителей.
Содержание и запасы органического вещества в почвах традиционно служат основными
критериями оценки почвенного плодородия, а в последние годы все больше
рассматриваются с точки зрения экологической устойчивости почв как компонента
биосферы.
Нормативы оценки содержания гумуса почв
| Группа |
Содержание гумуса |
Гумус, % |
Оценка плодородия |
| 1 |
очень низкое |
< 2,0 |
низкое |
| 2 |
низкое |
2,1- 4,0 |
| 3 |
среднее |
4,1 - 6,0 |
среднее |
| 4 |
повышенное |
6,1 √ 8,0 |
| 5 |
высокое |
8,1 √ 10,0 |
высокое |
| 6 |
очень высокое |
> 10 |
Органическое вещество в целом и отдельные его группы влияют на агрономические
свойства и режимы почв, также определяют пищевой режим почв, оказывают прямое
влияние, являясь источником элементов питания и косвенное √ на физико-химические
и водно-физические свойства почвы. Органическое вещество определяет емкость
поглощения катионов. С ним связано образование агрономически ценной структуры
почвы, увеличение влагоемкости. Влияние органического вещества почвы на
урожайность проявляется через сложные системные взаимодействия. Необходимо
учитывать, что само по себе гумусное состояние является не только причиной того
или иного уровня плодородия, но и следствием большой совокупности природных
факторов, определяющих это состояние.
Наиболее целесообразно, для выявления агрономической ценности гумуса и его
составляющих, разделить все органические соединения на две большие части: группа
консервативных устойчивых веществ и группа лабильных соединений.
| Органические вещества |
Группа консервативных устойчивых веществ
(гуминовые кислоты,
гуматы, гумин, др. органо-минеральные соединения).
Время разложения √ десятки, сотни и тысячи лет. |
Группа лабильных соединений (легкоразлагаемых) √
неразложившиеся растительные остатки, органические вещества
животного происхождения √ объединенные общим понятием √
источники гумуса, а также промежуточные продукты их разложения √
детрит
Время разложения √ дни, месяцы, годы. |
| С их содержанием и свойствами связаны окраска,
тепловой режим, водно-физические свойства,
физико-химические (емкость поглощения, буферность,
потенциальные запасы элементов питания), в малой степени
участвуют в питании растений, но создают благоприятную
среду. Положительная агрономическая роль проявляется в
экстремальных условиях: в засушливые периоды, при
химическом загрязнении, более устойчивое земледелие на
почвах с высоким содержанием гумуса. |
Непосредственно участвуют в питании растений,
формируют водопрочную структуру, служат энергетическим
материалом для микроорганизмов.
Дефицит лабильных форм органического вещества в
почвах определяет состояние Выпаханности √ т.е.
резкое ухудшение питательного режима и структурного
состояния.
Задача земледелия √ поддержание в почве
определенного количества лабильного
органического вещества. |
Кроме гумуса, органическое вещество почвы включает: живые организмы, обитающие в
почве и на ее поверхности, мертвые остатки растений, животных, микро-организмов,
внесенные в почву органические удобрения, находящиеся в разной степени
разложения, продукты жизнедеятельности, выделяемые в почву обитающими в ней
живыми организмами. Живое органическое вещество не может служить источником пищи
растений, напротив, живые организмы сами являются потребителями питательных
веществ. После их отмирания органическое вещество переходит в форму,
подвергающуюся разложению и образованию доступных для растений питательных
веществ.
Почвенная биота √ живые организмы, обязательный компонент почвы. Количество их в
окультуренной почве может достигать до нескольких миллиардов в 1 г почвы.
Основная часть √ микроорганизмы (бактерии, водоросли, актиномицеты). Животные
организмы представлены простейшими (жгутиковые, корненожки, инфузории), также
черви, также моллюски и членистоногие. Превращение органической растительной
массы начинается в почве или на ее поверхности сразу после отмирания растений
путем их механического разрушения с помощью макрофауны. Затем растительные
остатки подвергаются микробиологическому разрушению. Скорость их разложения
зависит от качественного состава исходного материала. Главными частями его
являются углеводы, лигнин, жиры и белки. В процессе разложения участвуют
бактерии, актиномицеты, грибы, под воздей╛ствием которых сначала разрушаются
легкорасщепляемые соединения, позднее трудноразлагающиеся. Отметим, что
клетчатка, особенно лигнин, слабо разлагается и даже может оставаться в почве в
неизменной форме.
Фитосанитарное состояние √ чистота почвы от сорняков, вредителей,
болезнетворных начал, также токсических веществ, выделяемых растениями,
ризосферой микрофлоры и продуктами разложения.
Агрофизические факторы плодородия почвы.
Структура почвы. Под структурностью почвы понимается ее способность
распадаться на различные по величине, форме, прочности, пористости комочки,
называемые агрегатами. Почвенный агрегат √ структурная единица почвы, состоящая
из связанных друг с другом механических элементов почвы. Структура почвы √
физическое строение твердой части и порового пространства почвы, обусловленное
размером, формой, количественным соотношением, характером взаимосвязи и
расположением как механических элементов, так и состоящих из них агрегатов (ГОСТ
27593 √88). Структурность почвы является одним из показателей степени ее
плодородия и окультуренности. Чем большая часть почвенных частиц агрегатирована
в комки, тем выше агрономическая ценность почвы.
Агрономически-ценными считаются комковато-зернистые агрегаты размером от 0,25 √
10 мм √ макроструктура; агрегаты более 10 мм √ глыбистая структура и менее 0,25
мм √ микроструктура. Почва считается комковатой при наличии в ней пыли (частицы
менее 0,25 мм) до 35%, распыленной √ от 35-75%, сильнораспыленной √ более 75%
пыли.
Структурная почва в сравнении с бесструктурной обладает хорошей водо- и
воздухопроницаемостью, при обработке лучше крошится. Бесструктурная, распыленная
почва быстро заплывает и уплотняется, на ее поверхности часто образуется
почвенная корка, трудно поддается обработке, плохо крошится и образует глыбы. На
такой почве более интенсивно проявляется ветровая и водная эрозия.
Структурой почвы называют совокупность различных по величине и форме почвенных
агрегатов. Различают два свойства почвенных агрегатов: связность и прочность.
Связность √ способность противостоять механической силе воздействия; прочность √
способность противостоять размывающему действию воды или других факторов.
Важным качеством почвенной структуры является водопрочность агрегатов,
устойчивость их к воздействию водой. Особенно водопрочны агрегаты от 1 до 3 мм.
Установлено, что наибольшее количество водопрочных агрегатов (60-70%) содержат
черноземы, дерново-карбонатные почвы до 60% и значительно меньше таких агрегатов
в дерново-подзолистых почвах (25-45%). В супесчаных почвах их меньше , чем в
суглинистых.
Количество ценных агрегатов, их размеры, прочность и пористость зависят от
содержания гумуса в почве, ее гранулометрического состава, от механической
обработки и биологических особенностей возделываемых культур. Структурное
состояние почвы улучшается при оптимальном чередовании культур, правильной и
своевременной обработке, при внесении удобрений.
Под сложением почвы понимают взаимное расположение почвенных частиц,
комков и структурных агрегатов. Сложение почвы характеризуется плотностью
и пористостью.
Почва √ пористое тело, состоит из агрегатов различного размера и промежутков,
которые называются порами. Таким образом объем почвы (Vп.) включает две части:
объем твердой фазы (минеральная и органическая часть почвы)( Vт.ф.) и общий
объем пор (Vр.общ.)
Vп. = Vт.ф. + Vр.общ.
По Качинскому для пах. слоя наилучшая общая пористость 55-65%объема почвы,
удовлетворительная 50-55%, неудовлетв. менее 50%. Оптимальная пористость для
культур сплошного сева (зерновые) 50-58%, для пропашных 58-65%
Плотность почвы в значительной мере определяют ее водный и воздушный
режимы, биологическую активность, непосредственно влияет на развитие корневой
системы. Она зависит от минералогического, гранулометрического состава почвы,
содержания органического вещества, но особенно от структурного состояния.
Плотность почвы √ отношение массы сухой почвы взятой без нарушения природного
сложения к ее объему, г/см3 . Плотность почвы пахотного слоя преимущественно
находится в пределах 1,0 √ 1,4 г/см3 , однако отклонения от этих значений могут
быть весьма значительными, что сильно сказывается на условиях жизни растений и
почвенных организмов. Пахотный слой √ слой почвы, который ежегодно или
периодически подвергается сплошной обработке на максимальную глубину. Рыхлое
сложение до 1,15 г/см3 , плотное 1,15 до 1,35 г/см3 , очень плотное более 1,35
г/см3 .
Оптимальная плотность - плотность почвы наиболее благоприятная для роста и
развития определенных с/х культур. Зерновые - 1,1 -1,2 г/см3 , картофель -
0,85-0,90 г/см3 .
Равновесная плотность √ плотность длительно необрабатываемой почвы. (0,95 -1,0
г/см3). Равновесная плотность, т.е. плотность, образующаяся под влиянием
гравитационных сил, увлажнения, высыхания, замерзания и оттаивания и др.
природных воздействий до постоянной величины, характерной для данных почв.
Агрохимические факторы плодородия почвы.
Твердая фаза почвы служит местом, где твердые частицы почвы могут
взаимодействовать с молекулами и ионами почвенного раствора, благодаря различным
электрическим свойствам. Среди различных по составу элементов выделяют так
называемые коллоидные частицы. Коллоидные частицы √ это сгустки большого числа
молекулярного вещества, ядро коллоидной частицы имеет кристаллическое строение,
наружный слой молекул этого ядра частично диссоциирован, причем ионы одного
знака электрического заряда (например +) находятся в окружающем ядро растворе, а
ионы противоположного (-) знака заряда прочно удерживаются поверхностью ядра.
Эти ионы называются потенциалопределяющими, и по ним обозначается заряд
коллоида.
Величина и химический состав коллоидной части почвы характеризует емкость
поглощения, или общее количество поглощенных катионов, способных к обмену,
мг-экв. на 100 г почвы. Величина емкости поглощения колеблется от 2-5 до 50-60
мг-экв./ 100г почвы и зависит от содержания гумуса и количества минеральных
коллоидов. Так емкость поглощения суглинистых черноземов, содержащих 8-10%
гумуса, составляет 40-50 мг-экв./ 100г почвы, а дерново-подзолистых почв такого
же гранулометрического состава, но имеющих всего 2-3% гумуса, 15-20 мг-экв./
100г почвы.
Почвы с высокой емкостью поглощения содержат в поглощенном состоянии больше
питательных веществ для растений, поступление их в почвенный раствор лучше
регулируется путем обменных реакций.
Емкость катионного обмена (ЕКО) √ способность почвы удерживать в обменном
состоянии катионы, в том числе и важные элементы питания ( К+ , NH4 +
, Ca2+ , Мg2+ ). С емкостью катионного обмена связывают
устойчивость почв к антропогенным воздействиям, в частности к химическому
загрязнению. По возрастающей степени к устойчивости делят на 5 групп:
1. ЕКО менее 10 мг-экв./ 100г почвы;
2. 10 - 20;
3. 21- 30;
4. 31- 40;
5. более 40 мг-экв./ 100г почвы.
Одним из важных показателей состояния почвы и пригодности ее для возделывания
тех или иных культур является реакция почвенного раствора, по характеру которой
выделяют кислые, нейтральные и щелочные растворы. Кислая реакция определяется
наличием в растворе органических и минеральных кислот и кислых солей, щелочная √
карбонатами и бикарбонатами кальция и магния. Реакция почвенного раствора
обусловлена соотношением в почвенном растворе ионов водорода и ионов гидроксила.
Почвенный раствор служит основным и непосредственным источником элементов
питания для растений, т.к. из него растения усваивают большинство питательных
веществ. Он создает определенную среду, в которой развиваются микроорганизмы, и
служит, поэтому основным регулятором микробиологической деятельности.
Нормативы оценки кислотности в солевой вытяжке
| Группа |
Степень кислотности |
pH kcl |
Оценка плодородия |
| 1 |
очень сильнокислые |
< 4,0 |
низкое |
| 2 |
сильнокислые |
4,1 √ 4,5 |
| 3 |
среднекислые |
4,6 √ 5,0 |
| 4 |
слабокислые |
5,1 - 5,5 |
среднее |
| 5 |
близкие к нейтральным |
5,6 √ 6,0 |
высокое |
| 6 |
нейтральные |
> 6,0 |
Различают почвы рH 6,1- 7,0 нейтральные; 7,1-8,0 слабощелочные; 8,1 -10
сильнощелочные; более 10 резкощелочные.Различные растения лучше всего
развиваются в строго определенных интервалах реакции почвенного раствора. Рожь,
овес, картофель хорошо растут при слабокислой или кислой реакции почвенного
раствора; кукуруза, пшеница, ячмень, клевер, горох, корнеплоды √ при
нейтральной, слабокислой, люцерна √ при нейтральной или слабощелочной.
Наиболее чувствительны к повышенной кислотности такие культуры, как люцерна,
конопля, кукуруза, сахарная свекла. Нижняя граница находится в пределах рН
3,5-3,7 для небольшой группы культур √ люпин, гречиха, чайный куст. То же самое
в отношении растений к щелочности. верхняя граница роста, по данным
Д.Н.Прянишникова, у овса, пшеницы, ячменя √ рН 9, у картофеля и клевера √ 8,5,
люпина -7,5. Озимая рожь, просо, гречиха и помидоры не только слабо
чувствительны к кислой реакции, но и могут успешно развиваться в довольно
широких пределах.
Буферность почвы √ способность почвы поддерживать реакцию на более или менее
постоянном уровне. Она обусловлена, прежде всего:
- содержанием гумуса, в состав которого входят вещества белковой природы,
вступающие во взаимодействие, как со щелочными, так и с кислыми соединениями;
- минеральной коллоидной частью, которая может обменно поглощать ионы (емкостью
катионного обмена).
|