Агрохимическое состояние почв это

Агрохимический анализ почвы – мероприятие, проводимое для определения степени обеспеченности почвы основными элементами минерального питания, определения механического состава почвы, водородного показателя и степени насыщения органическим веществом, т.е. тех элементов, которые определяют ее плодородие и могут внести значительный вклад в получение качественного и количественного урожая.

Говоря об агрохимическом анализе почвы, в первую очередь мы имеем в виду контроль содержания тех или иных компонентов на землях сельскохозяйственного назначения и землях, предназначенных для выращивания каких — либо культур (фермерские угодья, садовые наделы, дачные участки и многое другое).

Исследования почвы проводятся на предварительно отобранных образцах. В соответствии с действующими нормативными актами в области анализа почвы и методов отбора проб, образцы могут отбираться методом «конверта», либо методом «сетки».

В зависимости от площади используемой территории и вида анализа, варьируются и размеры закладываемых площадок. Для контроля состояния земель сельскохозяйственных угодий на каждые 0,5 – 20 га территории закладывается не менее одной пробной площадки размером не менее 10мх10м. При этом:

— однородный покров местности предполагает проведение отбора проб на пробных площадках в 1 – 5 Га для определения содержания химических веществ, структуры и свойств почвы; отбора проб на пробных площадках в 0,1 – 0,5 Га для определения содержания патогенных организмов в почве.

— неоднородный покров местности проведение отбора проб на пробных площадках в 0,5 – 1 Га для определения содержания химических веществ, структуры и свойств почвы; отбора проб на пробных площадках в 0,1 Га для определения содержания патогенных организмов в почве.

Схема отбора образцов для агрохимического анализа почвы выглядит следующим образом: с учетом вышеизложенных рекомендаций, на территории закладывается пробная площадка. Вдоль диагоналей, проходящих от одного угла площадки к другому углу, забирают точечные пробы пахотного слоя почвы, масса которых не должна быть менее 200 гр. Полученные точечные пробы перемешиваем между собой, тем самым получая нужную нам объединенную пробу. Объединенная проба состоит не менее чем из 5 точечных проб, взятых с одной пробной площадки. Масса одной объединенной пробы должна составлять не менее 1 кг.

Агрохимический анализ почвы отражает состояние почвы по следующим основным показателям

— Основные агрохимические показатели (6 показателей):

Рн – кислотность почвы – это свойство почвы, обусловленное наличием водородных ионов в почвенном растворе и обменных ионов водорода и алюминия в почвенном поглощающем комплексе.

Органическое вещество почвы – это совокупность всех органических веществ, находящихся в форме гумуса и остатков животных и растений, т.е. важная составная часть почвы, представляющая сложный химический комплекс органических веществ биогенного происхождения и определяющая потенциал плодородия почвы.

Гранулометрический состав – механическая структура почвы, определяющая относительное содержание различных частиц в независимости от их химического и минерального состава.

Гидролитическая кислотность – кислотность почвы, проявляющаяся в результате воздействия гидролитической щелочной солью (СН₃СООNa). Определение гидролитической кислотности важно при решении практических задач, связанных с применением удобрений, известкованием, фосфоритованием почв и другими агрохимическими приемами.

Сумма поглощенных оснований – степень насыщенности почв основаниями, показывает, какая доля от общего количества задерживающихся в почве веществ приходится на поглощенные основания.

Нитраты – общее содержание солей азотной кислоты. Данные вещества являются опасными для человека и могут накапливаться в продуктах сельского хозяйства по причине избыточного содержании в почве азотных удобрений.

— Макроэлементы :

Подвижный фосфор – усвояемая растениями форма фосфора (Р₂О₅). Источник пищи для растений, носитель энергии. Он входит в состав различных нуклеиновых кислот, а его дефицит резко сказывается на продуктивности растений.

Обменный калий – подвижная в почве форма калия, играющая важную роль в питании растений. Играет существенную роль в жизни растений, воздействуя на физико-химические свойства растений.

Азот нитратов – азот, содержащийся в почве в форме нитратов, использующийся растениями для образования аминокислот и белков.

Азот аммонийный – азот аммиачного соединения, которое используется растениями для синтеза аминокислот и белков.

Железо – элемент, участвующий в образовании хлорофилла, являясь составной частью зеленого пигмента. Регулирует процессы окисления и восстановления сложных органических соединений в растениях, играет важную роль в дыхании растений, так как входит в состав дыхательных ферментов. Участвует в фотосинтезе и преобразовании азотсодержащих веществ в растениях.

— Микроэлементы :

Кобальт – микроэлемент, необходимый не только растениям, но и животным. Входит в состав витамина B₁₂, при недостатке которого нарушается обмен веществ – ослабляется образование гемоглобина, белков, нуклеиновых кислот, и животные заболевают акобальтозом, сухоткой, авитаминозом.

Марганец – микроэлемент, принимающий участие в окислительно-восстановительных процессах: фотосинтезе, дыхании, в усвоении молекулярного и нитратного азота, а также в образовании хлорофилла. Эти процессы протекают под влиянием различных ферментов, а марганец при этом выступает активатором эти процессов.

Медь – микроэлемент, необходимый для жизни растений в небольших количествах. Однако без меди погибают даже всходы. Валовое содержание меди в почвах колеблется от 1 до 100 мг/кг сухого вещества.

Молибден – микроэлемент, которому принадлежит исключительная роль в питании растений: он участвует в процессах фиксации молекулярного азота и восстанавливает нитраты в растениях. При его недостатке резко тормозится рост растений, вследствие нарушения синтеза хлорофилла они приобретают бледно-зеленую окраску (листовые пластинки деформируются, и листья преждевременно отмирают). Особенно требовательны к наличию молибдена в почве в доступной форме бобовые культуры и овощные растения (капуста, листовые овощи, редис).

Цинк – микроэлемент, участвующий во многих физиолого-биохимических процессах растений, являясь главным образом катализатором и активатором многих процессов. Недостаток цинка приводит к нарушению обмена веществ у растений.

Никель – микроэлемент, принимающий участие в ферментативных реакциях у животных и растений, необходимый для нормального развития живых организмов. Повышенное содержание никеля в почвах приводят к эндемическим заболеваниям — у растений появляются уродливые формы, у животных — заболевания глаз, связанные с накоплением никеля в роговице.

— Токсичные элементы :

Кадмий – один из самых токсичных тяжелых металлов отнесен ко 2-му классу опасности – «высокоопасные вещества». Источником, которого в почве, является промышленность.

Свинец – тяжелый металл, обладающий высокой токсичностью. Присутствие повышенных концентрации свинца в воздухе и продуктах питания представляет угрозу для здоровья человека. Автомобильные выхлопы дают около 50% общего неорганического свинца.

Хром – соединение 1-ого класса опасности; микроэлемент, встречающийся в следовых количествах в живых и растительных организмах. Избыток хрома в почвах вызывает различные заболевания у растений.

Присутствие хрома в почвах (до 50-70 мг/кг сухой почвы) обуславливает его передвижение по пищевой цепочке: почва – растение – животное — человек. Основными источниками хрома и его соединений в атмосферу являются выбросы предприятий, где добывают, получают, перерабатывают и применяют хром и его соединения. Активное рассеяние хрома связано со сжиганием минерального топлива, главным образом, угля. Значительные количества хрома поступают в окружающую среду с промышленными стоками.

Ртуть – высокотоксичный химически стойкий элемент. Относится к рассеянным элементам (редким). Количество ртути, поступившее в окружающую среду в текущем столетии в результате антропогенной деятельности, почти в 10 раз превышает природное поступление и составляет 57000 т.

Мышьяк — микроэлемент. Относят к рассеянным элементам. Мышьяк является необходимым для функционирования живых организмов микроэлементом. В повышенных концентрациях мышьяк оказывает токсическое воздействие на живые организмы. Содержание мышьяка в почве определяет его содержание в природных водах.

Бенз-а-пирен – сложное химическое соединение, относящиеся к так называемым ПАУ (полиароматическим углеводородам). Элемент 1 класса опасности, образующийся при сгорании углеводородов не зависимо от их агрегатного состояния (жидкое, твёрдое, газообразное). Является наиболее типичным химическим канцерогеном окружающей среды, опасным для человека, даже при малой концентрации, поскольку обладает свойством накопления в организме человека. По отношения к окружающей природной среде, а непосредственно к ее факторам, можно сказать, что наибольшие концентрации находятся в воздухе и почве. Учитывая это, бенз-а-пирен очень легко подвергается перемещению по всей пищевой. Каждая последующий уровень пищевой цепи сопровождается в разы повышенными концентрациями канцерогена.

Нефтепродукты – углеводорода, а правильнее сказать их смесь, в составе которой могут входить более 1000 самостоятельных органических веществ. Каждое из этих соединений может рассматриваться как самостоятельное токсичное вещество. На практике, оценка загрязнения того или иного объекта нефтепродуктами проводится по следующим направлениям: содержание легких фракций (считается наиболее токсичной для живых организмов и среды, но в силу своей испаряемости, обеспечивают быстрое самоочищение почвы), содержание парафинов (относительно токсичные вещества, главным образом воздействующие физические свойства почвы), содержание серы (определение степени сероводородного загрязнения почвы).

— Бактериология :

Индекс БГКП – показывает количество бактерий группы кишечная палочка на 1 г почвы. БГКП являются сапрофитами кишечника человека и животных. Обнаружение их во внешней среде указывает на ее фекальное загрязнение, поэтому кишечную палочку относят к санитарно-показательным микроорганизмам.

Индекс энтерококков – санитарно-бактериологический показатель, характеризующий количественное содержание бактерий рода энтерококки (р. Enterococcus) в 1 грамме почвы известных, также, под другим термином — «фекальные стрептококки».

Патогенные бактерии, в т.ч. сальмонеллы – санитарно-бактериологический показатель, характеризующий количественное содержание бактерий в 1 грамме почвы, способных при соответствующих условиях вызывать инфекционные заболевания.

Агрохимического анализа почвы имеет немаловажное значение. Он способствует принятию целесообразных и продуманных решений, способствующих организации мероприятий по повышению эффективности и поднятии плодородия используемых земель. Конкретизация задач под тот или иной вид возделываемых культур не заставит себя долго ждать и позволит получить богатый урожай – так желаемый результат любого агрария.

Источник

Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru

Агрономия, земледелие, сельское хозяйство

Home » Агрохимия » Агрохимические показатели плодородия почв

Агрохимические показатели плодородия почв

Агрохимические показатели плодородия почв — комплекс свойств, характеризующих способность почвы обеспечивать растения элементами питания и оптимальный питательный режим.

Питательный режим почв

Поступление питательных веществ происходит из почвенного раствора, который находится в постоянном равновесии с твердой фазой почвы. Скорость протекания этого процесса очень высокая и зависит от концентрации веществ. Вследствие чего, состав почвенного раствора высокодинамичен.

На содержание доступных форм питательных элементов влияет их валовый запас в почве. Почвенная микрофлора, особенно обитающая в прикорневой зоне (ризосфере) оказывает существенное влияние на перевод валовых запасов в доступные формы.

Состав почвы

Состав почвы во многом определяет агрохимические свойства почвы. Состав принято делить на три фазы:

газовую, или газообразную, фазу;
жидкую фазу, или почвенный раствор;
твердую фазу, подразделяющуюся на минеральную часть и органическую часть (органическое вещество почвы).

Содержание в почве и доступность азота

Источники поступления азота и его трансформация в почве

Естественными источниками поступления азота являются: деятельность азотфиксирующих свободноживущих и клубеньковых бактерий и поступление с атмосферными осадками.

Процесс азотфиксации осуществляется свободноживущими в почве анаэробными бактериями Clostridium pasterianum, аэробными Azotobacter croococcum и клубеньковыми, живущими в симбиозе на корневой системе бобовых растений, Rhizobium. На их жизнедеятельность и эффективность азотфиксации влияют обеспеченность углеводами, фосфором, кальцием и другими элементами, реакция почвенной среды, температура, влага. Накапливают 5-15 кг азота на 1 га в течение года. Способностью азотфиксации обладают также некоторые водоросли и грибы, находящиеся в симбиозе с растениями.

Бактерии группы Azotobacter хорошо развиваются на аэрируемых окультуренных, хорошо прогретых, нейтральных почвах, содержащих фосфор и кальций. При благоприятных условиях накапливает до 30 кг азота на 1 га.

Штаммы и расы бактерий группы Rhizobium характерны для каждого вида бобовых растений. Эффективность азотфиксации зависит от вида растения, агротехники, почвы и ряда других условий. При оптимальных условиях эти бактерии могут накапливать в симбиозе с: люцерной — 250-300 (до 500) кг азота на 1 га, люпином — 160-170 (до 400), клевером — 150-160 (до 250), соей — 100, викой, горохом, фасолью — 70-80 кг азота на 1 га. На их активность положительно влияет внесение органических и фосфорных удобрений и известкование почвы.

Введение в севооборот бобовых культур способствует увеличению запасов азота в почве.

С атмосферными осадками ежегодно в виде аммиака и нитратов, образующихся под действием грозовых разрядов, поступает 2-11 кг азота на 1 га.

Естественные источники азота представляют практический интерес, но их количество значительно меньше выносимого с урожаем количества азота. Поэтому для воспроизводства почвенных запасов азота требуется внесение органических и минеральных удобрений.

Важную роль в обеспечении растений азотом играют запасы гумуса, в которых содержится около 5% азота. На долю минеральных форм азота приходится около 1-3%. По данным И.В. Тюрина, запасы гумуса в метровом слое почвы на 1 га, составляют: сероземы — 50 т, светло-каштановые — 100, темно-каштановые и южные черноземы — 200-250, обыкновенные черноземы — 400-500, мощные черноземы — 800, выщелоченные черноземы — 500-600, серые лесостепные — 150-300, дерново-подзолистые — 80-120 т. На пахотный слой приходится наибольшая доля гумуса, который обогащен микрофлорой и из которой поступает основная часть минерализованного азота для питания растений.

Аммонификация — микробиологический процесс трансформации азота органического вещества в аммонийные соединения. Аммонийные соли окисляются в результате жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий (Nitrosomonas и Nitrobacter) в нитраты и нитриты. Для нормальной жизнедеятельности этих групп бактерий требуется обеспечение оптимальных условий: температуры 25-32 °С, достаточного количества кислорода и воды, кислотности почвы, близкой к нейтральной. Это достигается путем рыхления почвы, применения органических удобрений и известкования кислых почв. Проведение этих приемов позволяет активизировать процессы трансформации азота из органического вещества и сократить его потери. Нарушение этих требований приводит к противоположному эффекту — переходу азотных соединений в газообразные аммиак и азот, то есть активизирует процессы денитрификации.

Другим приемом регулирования баланса азота в почве является применение бактериальных препаратов (ризоторфин).

Потери азота

Содержание азота в минеральной форме очень динамично и зависит от активности микрофлоры почвы, влажности, фазы развития растений.

Потери азота складываются из:

иммобилизации, то есть поглощение азота микрофлорой почвы;
выщелачивания — вымывание азота, преимущественно нитратных форм в грунтовые воды;
улетучивание в виде аммиака в атмосферу;
фиксация аммонийных форм почвой или необменной поглощение.

Процесс иммобилизации протекает особенно интенсивно при внесении органических удобрений с широким соотношением углерода и азота — 20-25:1. Плазма микробов содержит значительно большее количество азота (10:1), вследствие чего потребление азота микрофлорой происходит за счет органического вещества и минеральных запасов почвы. Что ухудшает азотное питание культурных растений.

В целях компенсации влияния иммобилизации азота микроорганизмами, при запашке соломы или других растительных остатков богатых целлюлозой перед посевом последующих культур добавляют дополнительно около 1 % минерального азота.

Иммобилизация азота может иметь положительное значение на легких почвах с достаточным увлажнением, благодаря закреплению подвижных форм азота в условиях сильной их вымываемости. В дальнейшем, при разложение остатков микроорганизмов, часть закрепленного азота связывается гумусовыми соединениями, другая часть переходит в минеральные формы.

Вымывание подвижных форм азота, преимущественно нитратов, особенно актуально на легких по гранулометрическому составу почвах с низким уровнем органического вещества в условиях достаточного, избыточного увлажнения и орошения. Культуры сплошного посева снижают этот эффект благодаря интенсивному поглощению азота, тогда как в паровых полях эффект вымывания усиливается.

Потери азота в виде газообразных веществ происходят вследствие денитрификации, то есть восстановления нитратного азота до аммиака и газообразного азота в результате деятельности денитрифицирующих микроорганизмов. Деятельность денитрификатор активизируется анаэробными условиями, когда микробы вынуждены использовать для дыхания кислород, находящийся в нитратной форме, восстанавливая азот до свободной формы. Процесс денитрификации стимулируется создание анаэробных условий, щелочной реакцией среды, избыточным содержанием органического вещества с высоким содержанием глюкозы и клетчатки, высокой влажностью почвы.

Другим путем потери азота в виде газообразных форм (диоксида и монооксида азота) является разложение азотистой кислоты при кислотности почвы 6 и ниже.

Суммарные потери азота могут достигать 50%. При разложении 1 т гумуса образуется 50 кг/га азота, однако часть его теряется в атмосферу в виде газообразного аммиака, улетучивающегося в атмосферу. Особенно это актуально при несоблюдении технологии хранения и применения навоза, навозной жижи и других органических удобрений, при этом потери достигают 30-40%.

Существенную часть азота потребляют сорные растения, причем это количество может превосходить потребление культурными.

Фиксация азота почвой

Часть азота может поглощаться некоторыми минералами из группы гидрослюд. В увлажненном состоянии кристаллическая решетка этих минералов обменно поглощает аммонийный азот, но при подсыхании связывает его, делая малодоступным для растений и микрофлоры.

По данным А.В. Петербургского и В.Н. Кудеярова, в пахотном слое содержится от 130 до 350 кг/га фиксированного азота в зависимости от типа и разновидности почвы. Верхний слой содержит 2-7% фиксированного аммония от общего количества, в подпочве его доля повышается до 30-35%. Объясняется это снижением содержания гумуса в глубоких слоях, а следовательно, и азота в органическом веществе.

На способность почв необменно связывать аммоний влияет вид глинистых минералов, температуры среды, содержание гумуса, реакции почвенного раствора, микробиологическая активность, влажность. Фиксация аммония возрастает с увеличением температуры, рН (максимально на солонцах), содержания гумуса (химическое связывание). На связывание азота влияет содержание глинистых минералов с трехслойной кристаллической решеткой, прежде всего вермикулита.

Фиксированный аммоний может вытесняться обратно в почву при определенных условиях, например, введении в кристаллическую решетку катионов кальция, магния, натрия, становясь доступным для растений.

Содержание в почве и доступность фосфора

Cодержание фосфора (Р₂О₅) в почвах составляет от 0,01% для бедных песчаных почв до 0,20% для мощных высокогумусных. В верхних слоя почвы сосредоточено большее количество Р₂О₅, что связано с его накоплением в зоне отмирания основной массы корней. С глубиной почвы количество Р₂О₅ уменьшается. Фосфор присутствует в органической и минеральной формах.

Органические фосфаты входят в состав гумуса, при разложении которого он становится доступным растениям.

Некоторые растения усваивают простые фосфорорганические соединения, благодаря их разложению ферментом фосфатазой, выделяющемуся корневой системой. К таким растениям относятся горох, бобы, кукуруза и другие культуры.

Минеральные формы представлены солями кальция, преобладающие в нейтральных и щелочных почвах, фосфатами оксидов железа и алюминия — в кислых. Кальциевые фосфаты более растворимы, а следовательно, более доступны растениям, чем соли алюминия и железа.

Основным источником фосфор для питания растений являются соли ортофосфорной (Н₃РО₄) и метафосфорной (НРО₃) кислот. Фосфаты одновалентных металлов, в силу их наибольшей растворимости, наиболее доступны. Однозамещенные (дигидроортофосфаты) кальция и магния менее растворимы, но также хорошо доступными для поглощения. Метафосфаты малорастворимы в воде.

Двухзамещенные соли кальция и магния (гидроортофосфаты) малорастворимы в воде, но хорошо растворимы в растворах слабых кислот, что делает их также доступными для растений, за счет создания корневой системой в ризосфере слабокислой реакции.

Ортофосфаты двух- и трехвалентных металлов нерастворимы в воде, поэтому для большинства растений недоступны. Наиболее приспособленными к усваиванию труднодоступных форм фосфора относятся люпин, гречиха, горчица, люцерна и клевер. В меньшей степени это свойство проявляют горох, донник, эспарцет, конопля, рожь и кукуруза (Э. Рюбензам и К.Рауэ, 1960).

В отличие от азота, из-за слабой подвижности, отсутствуют естественные пути потерь фосфора, равно, как и естественные источники пополнения.

Оптимальным уровнем обеспеченности фосфором в подвижных формах для большинства культур принято считать: для серых лесных и дерново-подзолистых почв (по Кирсанову) — 150-250 мг/кг почвы, для черноземов (по Мачигину) — 45-60 мг/га.

Регулирование содержания фосфора в почве осуществляют главным образом внесением органических и фосфорных удобрений. Для увеличения содержания фосфора в почве на 1 мг требуется в зависимости от гранулометрического состава и типа почвы от 40 до 120 кг P₂O₅/га.

Содержание в почве и доступность калия

Валовое содержание калия часто превышает содержание азота и фосфора, и определяется гранулометрическим составом. Особенно богаты калием глинистые и суглинистые почвы, где содержание достигает 2-3%. Песчаные, супесчаные и торфяные почвы бедны калием — до 0,1%.

Однако, валовое содержания калия в виду особенностей обменных реакций, не означает достаточного обеспечения им растений, так как только около 1% его валового содержания доступно для растений. Поэтому характеристикой обеспеченности калием является его количество в подвижных формах.

По доступности для растений все соединения калия в почве разделяют на пять групп:

Калий, входящий в состав почвенных минералов алюмосиликатов. Труднодоступная форма калия. Однако некоторое минералы (мусковит, биотит и нефелин) способны трансформировать в доступные форму некоторую часть калия под действием углекислого газа и некоторых органических кислот, выделяющихся корнями растений. Скорость переход калия из необменных в обменные формы зависит от типа почв. Для дерново-подзолистых почв она составляет 15-30 кг/га в год, для выщелоченных черноземов — около 60 кг/га.
Поглощенный, или адсорбционно-связанный почвенными коллоидами, калий является основным источником питания растений. Содержание в почве может быть от 50 до 300 мг на 1 кг почвы. В процессе вегетации растения используют только часть обменного калия, что определяется свойствами почвы, биологическими особенностями растений, погодными условиями и т.д.
Водорастворимые формы калия — наиболее доступная форма. Составляют 10-20% (около 1% по данным Э. Рюбензама и К. Рауэ) обменного калия. По данным МСХА в неудобренной дерново-подзолистой почве в течение весенне-летнего периода содержание водорастворимых форм калия составляло 1,5-5 мг/кг почвы. Он образуется в результате химического и биологического воздействия на минералы. Частично переходит в водорастворимую форму из обменного состояния в результате вытеснения из почвенного поглощающего комплекса, а также от удобрений.
Биогенно связанный калий, то есть входящий в состав биомассы почвенных бактерий, растительных остатков и биоты. Его доля может достигать, например, в дерново-подзолистых почвах 40 кг К₂О на 1 га. В доступную форму переходит только после отмирания и минерализации остатков.
Калий, фиксированный почвой. Калий может закрепляться в минеральной части почвы в необменном состоянии. Процесс протекает наиболее активно в условиях переменного смачивания и подсыхания почвы и преобладает в почвах тяжелого гранулометрического состава, содержащих глинистые минералы монтмориллонит и гидрослюды, которым характерна внутрикристаллическая адсорбция катионов, в отличие от каолинита.

Закрепление калия в необменную форму интенсифицируется в щелочной среде, преобладает в солонцах. Черноземы фиксируют калий в большей степени, чем дерново-подзолистые почвы.

Почвы обладают определенным пределом фиксации калия из удобрений: для дерново-подзолистых он редко превышает 200 кг/га, для черноземов может достигать 300-700 кг К₂О на 1 га. Использование калийных удобрений позволяет достичь полного насыщения емкости фиксации калия.

Оптимальным содержанием обменного калия в почве, при котором наблюдается максимальная урожайность культур, составляет для дерново-подзолистых и серых лесных почв — 170-225 кг/га.

В основных подтипах черноземов оптимальным содержанием подвижного калия в зависимости от почвы, культуры и метода определения составляет по Чирикову от 130 до 200 мг/кг, по Мачигину — до 400 мг/кг.

Источник

Агрохимическое состояние почв это