Основы агрономии
Что такое почва и каковы ее свойства
Почва — образованный природными и геологическими процессами поверхностный слой земной коры, обладающий плодородием, т. е. пригодный для произрастания различных форм растений.
Именно этот относительно тонкий верхний слой человек использует для выращивания с.-х. культур, имеющих хозяйственное назначение. Для того, чтобы сохранить и повысить плодородие этого тонкого слоя коры, необходимо применять рациональные приемы и средства для обработки почвы, с учетом ее физических и технологических свойств, а также почвенно-климатических условий.
Как образовалась почва?
Почва — уникальное образование, тончайшим слоем устилающее поверхность многих районов нашей планеты. Она является одним из важнейших факторов развития и процветания жизни на Земле — как флоры, так и фауны.
Появление почвы связано с взаимодействием органической и неорганической природы, причем органика является главным образующим звеном, без наличия которого почвообразование невозможно.
Миллионы лет назад Земля представляла собой безжизненную планету, в недрах и на поверхности которой протекали бурные природные и геологические процессы, повлекшие образование различных минералов, воды и атмосферы.
С появлением на планете воды и атмосферы, как утверждают биологи, появились и первые живые организмы — одноклеточные и микроскопические животные и водоросли, довольствовавшиеся неорганической пищей — минералами, солями, газами и другими веществами на молекулярном уровне, растворенными в воде. Они были ничтожно крохотными и практически не влияли на процессы, протекающие в окружающем мире. Тем не менее, именно эти существа положили начало почвообразованию на Земле.
Природно-геологические процессы (извержения вулканов, потоки лавы, ветра, осадки, солнечные лучи и т. п.) подготовили минеральную компоненту почвы — частицы глины, песка, ила и т. п. Отмирающие организмы — вначале микробы, затем и более высокоразвитые — криль, медузы, рыбы, земноводные — оседали на дно водоемов и смешивались с неорганической «кожей» планеты, формируя гумус и жидкие органические компоненты. С отступлением водоемов, а также с началом освоения животными и растениями суши, почвообразование приняло более широкие масштабы.
Так появилась почва — плодородный слой нашей планеты. Вначале формирование почвы протекало очень медленно — ведь органики на Земле было мало, затем, по мере освоения планеты живыми существами, этот процесс стал ускоряться. Тем не менее, и в наше время формирование почвенного слоя даже в самых благоприятных районах — чрезвычайно медленный процесс — за столетие мощность почвенного слоя увеличивается не более чем на два сантиметра.
По утверждению классика агрономии — Юстуса Либиха (1803 – 1873) , почва — главное богатство любого государства, основа процветания и благополучия его граждан. Более того — падение и взлет наций этот немецкий ученый связывает именно с отношением к плодородному слою своей земли.
Свойства почвы
Для того, чтобы правильно обрабатывать и использовать почву для выращивания сельскохозяйственных (далее — с.-х.) культур, а также эффективно использовать с.-х. технику с соблюдением природоохранных требований, следует знать, что представляет собой почва, как таковая, ее свойства и характеристики, влияющие на плодородие, т. е. повышение урожайности.
Любая почва состоит из твердой, жидкой и газообразной составляющих частей, раздробленных и перемешанных между собой. От соотношения в почве газообразной и жидкой составляющих зависят ее технологические свойства (сухая, влажная, рыхлая, плотная и т. д.), т. е. возможность обработки.
Питательные свойства почвы во многом зависят от минералогического состава ее твердой составляющей, т. е. от первичных горных пород, из которых образована почва в данной местности, а также от количества в ней разложившейся органики — останков произраставших ранее растений и погибших животных. Оба эти фактора напрямую связаны с природно-климатическими условиями в регионе.
Основные физические свойства почвы:
— гранулометрический состав;
— скважность (порозность, пористость);
— плотность (объемная масса, или отношение массы образца к его объему);
— влажность.
Кроме основных свойств, почвы имеют дополнительные свойства:
— твердость;
— фрикционные свойства;
— липкость;
— удельное сопротивление почвы.
Гранулометрический состав — относительное содержание в почве первичных элементарных частиц (механических элементов) различного размера, которые подразделяют на фракции: камни (крупнее 3 мм), гравий (1-3 мм), песок (0,05-1 мм), пыль (0,001-0,05 мм), ил (0,0001-0,001 мм) и коллоидные частицы (менее 0,0001 мм). В основе классификации почв по гранулометрическому составу положено условное разделение элементарных почвенных частиц на две основные фракции: физическую глину (размер частиц менее 0,01 мм), и физический песок (размер частиц более 0,01 мм).
В зависимости от содержания физической глины все виды почвы подразделяют на:
— глинистые (содержание физической глины более 50 %);
— суглинистые (содержание физической глины от 20 до 50 %);
— супесчаные (содержание физической глины от 10 до 20 %);
— песчаные (содержание физической глины менее 10%).
Глинистые почвы хороши для питания растений, но очень тяжелы в обработке, особенно во влажном состоянии. Органика в них разлагается медленно. Глинистые почвы называют тяжелыми почвами.
Песчаные почвы бедны элементами питания растений, плохо удерживают влагу, но очень легки в с.-х. обработке, поэтому их и называют легкими почвами. Органика в легких почвах разлагается быстро.
Наиболее удобными для выращивания с.-х. культур считаются суглинистые и супесчаные почвы, поскольку они легки в обработке, содержат достаточно большое количество питательных веществ, неплохо удерживают влагу, т. е. обладают хорошим плодородием.
Еще одно важное качество почвы — структурность.
Различают песчаные бесструктурные почвы, глинистые почвы со сплошной структурой и почвы с агрегатной структурой, т. е. состоящие из почвенных комочков, образованных склеиванием мелких частиц и элементов. Структурные агрегатные почвы (с максимальным содержанием комочков величиной 0,25 — 7 мм) считаются наиболее благоприятными для с.-х. земледелия, поскольку обеспечивают хорошее питание, воздушный и водный режимы растениям.
Скважность почвы (пористость, порозность) – отношение объема пустот в образце почвы к общему объему этого образца и выражается в процентах. Скважность почвы зависит от размеров почвенных частиц, и составляет для песчаных и супесчаных почв — 40-50%, для глинистых и суглинистых почв — 50-60 %, для торфяников — 80-90 %.
Плотность почвы — отношение массы почвенного образца к его объему, причем образец берется без нарушения естественного сложения почвы (без разрыхления, уплотнения и т. п. ).
Плотность почвы напрямую зависит от ее гранулометрического состава и скважности. Чем пористей и рыхлей почва — тем выше ее плодородные свойства и ниже плотность. Обычно плотность различных почв варьирует в пределах от 0,9 до 1,8 г/см 3 .
Для разных видов с.-х. культур существует наиболее оптимальная плотность почв, например:
— зерновые колосовые культуры — 1,1 — 1,3 г/см 3 ;
— картофель и подсолнечник — 1,0 — 1,2 г/см 3 ;
— сахарная свекла — 1,1 — 1,5 г/см 3 и т. д.
Влажность почвы — характеризуется наличием в ее составе воды, как в связанном, так и в свободном состоянии. На технологические свойства почвы (в т. ч. липкость, пластичность) влияет только свободная вода, доступная корням растений. При оптимальном количестве влаги в почве она легко крошится на частицы, и для ее обработки необходим минимум затрат энергии. Такое состояние почвы называют ее физической спелостью.
Влажность почвы оценивают по абсолютной составляющей и относительной составляющей.
Абсолютная влажность — соотношение между сухой составляющей почвы и влагой, содержащейся в ней (в %).
Относительная влажность — соотношение между абсолютной влажностью образца почвы и максимальной влагоемкостью этого образца, т. е. до предела насыщенного водой (в %).
Физическая спелость почвы наступает при абсолютной влажности 15-30 % и относительной влажности — 40-70 %.
Твердость почвы — ее способность сопротивляться смятию. Обычно твердость измеряют специальным прибором — твердомером, имеющим плунжер-конус, вдавливаемый в образец почвы. Полученный отпечаток измеряют и по формулам определяют твердость образца в н/см 2 . Фрикционные свойства почвы — качественная характеристика, выражающаяся в трении почвы о поверхность рабочих органов машин при обработке или внутреннем трении между слоями почвы.
Липкость почвы — способность частиц почвы склеиваться и прилипать к различным предметам, в т. ч. и к рабочим органам машин. Липкость, в основном, зависит от гранулометрического состава почвы и ее влажности, а также материала рабочего органа машины. Повышенная липкость существенно снижает качество обработки почвы и повышает тяговое усилие при обработке, что сказывается на повышении затрат.
Удельное сопротивление почвы — усилие, необходимое для обработки (например, вспашки) единицы площади поперечного сечения пласта. По затрачиваемому усилию почвы подразделяют на тяжелые, среднетяжелые, средние и легкие.
Небольшой видеоролик рассказывает о том, что такое почва, как она образуется и какие типы почвы встречаются в нашей стране. Фильм предназначен для школьников, однако будет интересен и тем, кто изучает основы агрономии.
Важно: для просмотра фильма необходимо, чтобы на вашем компьютере была установлена программа просмотра видеоматериалов из Интернета Adobe Flash Player (если у вас ее нет, можно бесплатно скачать здесь), ну и, конечно же, достаточная скорость.
Источник
Агрономические свойства почвы.
На почву, как и на любую сущность, можно взглянуть с разных точек зрения. Человека, чаще всего, почва интересует как среда для выращивания пищи.
Совокупность свойств, которые интересны с точки зрения возделывания сельскохозяйственных культур, и называются Агрономическими.
К агрономическим могут быть отнесены такие свойства: общие физические, водные, воздушные, тепловые, агрохимические и некоторые другие свойства.
Общие физические свойства почвы.
К общим физическим свойствам почвы относят: плотность твёрдой фазы, объемную массу и пористость (скважность, порозность).
Плотность твердой фазы — это масса 1 см3 твердой фазы почвы или отношение массы твердой фазы почвы к массе равного объема воды при 4°С. Плотность твердой фазы минеральных почв в среднем составляет 2,50—2,65 г/см3, а торфяников не превышает 1,4—1,8 г/см3.
Объемная масса (плотность сложения),— это масса 1 см3 почвы, взятой без нарушения ее природного состояния и вы-сушенной при 105°С (абсолютно сухой). Объемная масса пахотного горизонта колеблется от 0,9 до 1,6 г/см3. У торфяно-болотных почв объемная масса может быть от 0,2 до 0,5 г/см3.
Пористостью (скважностью, или порозностью) называют объем всех пор почвы, выраженный в процентах ее общего объема. Если принять объем пахотного горизонта минеральных почв за 100%, то 40—50% этого объема составляет твердая фаза почвы, а 50—60% приходится на скважины. Этот объем называется общей пористостью. Оптимальная величина объемной массы суглинистых и глинистых почв для сельскохозяйственных культур составляет 1,0—1,3 г/см3, а общей пористости — 50—60%.
Водные свойства почв.
Водными свойствами почвы называют такие, которые определяют поведение почвенной влаги.
Водоудерживающая способность почв количественно может характеризоваться величинами гигроскопической влажности и полевой влагоемкости.
Гигроскопическая влажность — это количество парообразной воды, которое может поглощать (сорбировать) сухая почва вследствие притяжения поверхностью почвенных частиц. Наибольшее количество воды почва поглощает из воздуха, насыщенного водяными парами до относительной влажности около 100%. Эта величина называется максимальной гигроскопичностью.
Растениям гигроскопическая влага недоступна.
Устойчивое увядание растений начинается при содержании влаги в почве, в 1,3—1,5 раза большем, чем величина максимальной гигроскопичности. На глинистых почвах завядание растений начинается при 15—22% влажности, на песчаных — только при 1— 3%. на торфяных почвах растения могут завядать при 50% влажности.
Полевая влагоемкость — количество воды, удерживаемое почвой в течение длительного времени. Влажность песчаных почв при полевой влагоемкости составляет 4—10%, супесчаных— 10—20%, легко- и среднесуглинистых — 20—30%, тяжелосуглинистых и глинистых — 30—40%.
Величина полевой влагоемкости—важный агрономический показатель. Зная влажность почвы в процентах полевой влагоемкости, судят об обеспеченности растений водой, а в поливном земледелии устанавливают время полива.
Оптимальная влажность почвы в процентах полевой влагоемкости составляет для полевых, плодовых и ягодных культур 70—30%, для овощных 75—90%.
В агрономическом отношении важны и другие водные свойства почв: водопроницаемость и водоподъемная способность.
Совокупность процессов поступления влаги в почву, ее передвижения и расхода называют водным режимом почвы.
В зоне таежных лесов влага атмосферных осадков промачивает почву до грунтовых вод, потери влаги на испарение невелики. Такой водный режим называют промывной водный режим.
В степных районах страны сквозного промачивания почв не происходит. За летний период здесь испаряется почти вся поступившая влага. Данный водный режим называют непромывной водный режим.
При неглубоком залегании грунтовых вод (5—7 м) и небольшом количестве осадков в некоторых районах страны происходит капиллярный подток влаги к зоне испарения. Воды больше испаряется, чем поступает с осадками. Это выпотной водный режим.
Водный режим, складывающийся при искусственном орошении, носит название ирригационный водный режим.
Воздушные свойства почв.
Быстрое восстановление концентрации кислорода в почвенном воздухе, который необходим для дыхания корней растений, деятельность многих микроорганизмов и реакции окисления происходят только в том случае, если почва обладает хорошими воздушными свойствами — воздухоемкостыо и воздухопроницаемостью.
Воздухоемкость — объем занятых воздухом пор при влажности почвы, сответствующей полевой влагоемкости.
Воздухопроницаемость — свойство почвы пропускать через себя воздух.
Благоприятными воздушными свойствами обладают структурные почвы нормального увлажнения. На бесструктурных почвах, особенно при возникновении почвенной корки, нормальный газообмен нарушается.
Тепловые свойства почв.
От тепловых свойств почвы, т. е. способности ее прогреваться и сохранять тепло, зависят многие процессы, происходящие в ней. Поэтому тепловые свойства почвы учитывают при сельскохозяйственном использовании земли.
Основной показатель, характеризующий тепловой режим почвы,— ее температура. На температуру почвы влияет не только количество солнечной энергии, но и цвет, влажность, механический состав и рыхлость почвы, наличие растительности на ней, рельеф.
Весной тяжелые глинистые почвы прогреваются медленнее, чем легкие песчаные и супесчаные. Поэтому первые называют холодными, вторые — теплыми.
Осенью легкие почвы охлаждаются быстрее, чем тяжелые глинистые. Торфяно-болотные почвы по сравнению с другими прогреваются хуже днем и сильнее охлаждаются ночью. На них чаще бывают ночные заморозки. Рыхлые, сухие, богатые органическим веществом почвы прогреваются медленнее чем плотные, влажные и бедные гумусом.
Поглотительная способность почвы.
Важным свойством почвы является ее поглотительная способность.
Поглотительной способностью называют способность почвы удерживать и поглощать из почвенного раствора различные вещества.
Минеральные соединения распадаются — в почвенном растворе на катионы и анионы, соответственно положительно и отрицательно заряженные ионы. Ионы минеральных соединений, используемые корнями растений, неодинаково поглощаются почвой.
Одни из них хорошо поглощаются почвой, становясь труднодоступными для растений, другие не поглощаются и легко доступны для растений.
Поэтому обеспеченность растений почвенными питательными веществами зависит не только от типа почвы, водно-воздушного и теплового режима, но и от поглотительной способности почвы.
Запасов питательных веществ даже в самой бедной почве достаточно для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур в течение более 100 лет.
Однако, основная часть питательных веществ находится в форме соединений, трудно доступных для растений.
В связи с этим об обеспеченности растений питательными веществами судят по содержанию легкодоступных форм данных веществ в почве. Учитывая, что зеленые растения поглощают из почвы в составе простых солей в наибольшем количестве азот, фосфор и калий, в практике определяют содержание в почве нитратных форм азота (N03), подвижных форм фосфора (Р2О5) и обменного калия (К2О).
Кислотность почвы
Немалое влияние на доступность питательных веществ оказывает реакция почвенного раствора. Обозначают реакцию символом рН.
Величина рН представляет собой отрицательный логарифм концентрации ионов водорода в почвенном растворе. рН 7 — о щелочной реакции почвенного раствора.
Реакция почвенных растворов различных почв колеблется от 3 до 11. Повышенные кислотность и щелочность угнетают большинство культурных растений.
Из учебного пособия «Основы сельскохозяйственных знаний» под редакцией Е. В. Колесникова.
Источник