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
Mse-Online.Ru
Технологические свойства почвы
Тяговые усилия, качество обработки помимо конструкции рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий, скоростей передвижения почвообрабатывающих агрегатов в значительной степени зависят и от технологических свойств почвы.
Важнейшими технологическими свойствами являются связность, пластичность, липкость, физическая спелость.
Связность — свойство почвы оказывать сопротивление механическим усилиям, стремящимся разъединить почвенные частицы путем раздавливания и расклинивания. Она зависит от механического состава, влажности, содержания органического вещества (гумуса), структурного состояния, строения (плотности) почвы, состава поглощенных катионов.
Наибольшей связностью, а следовательно, и наибольшим тяговым сопротивлением при обработке характеризуются почвы тяжелого механического состава (суглинистые), а меньшей связностью и меньшим тяговым сопротивлением отличаются почвы легкого механического состава (супесчаные). Почвы, отличающиеся высокой связностью, трудно обрабатывать.
При вспашке образуются крупные комки и глыбы, что вызывает необходимость проведения дополнительных приемов обработки и приводит к распылению и разрушению структуры почвы. Наименьшую связность имеют почвы среднесуглинистого механического состава с влажностью, соответствующей ее физической спелости.
Пластичность — свойство почвы в увлажненном состоянии приобретать и сохранять форму, которая придается ей в процессе обработки. Пластичность зависит от влажности, механического состава и других свойств почвы.
Липкость — свойство почвы прилипать к поверхности рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Она зависит, прежде всего от влажности почвы. С повышением влажности пластичность и липкость почвы увеличиваются. Максимальную липкость почва приобретает при такой влажности, когда все капиллярные промежутки заполняются водой, т. е. при капиллярной влагоемкости. Для глинистых солонцеватых почв и солонцов необходимые условия для качественной обработки почвы создаются при узком интервале влажности.
Песчаные почвы в сухом состоянии теряют свойства связности, пластичности и липкости. С увлажнением они приобретают незначительную связность, которая при дальнейшем повышении влажности вновь исчезает. Пластичность песчаной почвы при любой влажности очень мала.
Физическая спелость почвы очень тесно связана с ее влажностью и характеризуется хорошим рыхлением и крошением почвенной массы при наименьшей связности и отсутствии прилипания к рабочим органам машин и орудий. Границы влажности физической спелости составляют 60—90 % полевой влагоемкости и зависят от механического состава, структуры и других свойств почвы.
Так, если физическая спелость соответствует 80 % полевой влагоемкости, а последняя равна 30 % ее абсолютной влажности, то влажность физической спелости можно рассчитать следующим образом: 80 X 30 =240; 240:100=24 %. Следовательно, физическая спелость почвы составляет 24 % ее абсолютной влажности.
Почву следует обрабатывать при физической спелости, но срок пребывания ее в этом состоянии бывает коротким, если не выпадают осадки и нет полива. Это обязывает следить за влажностью почвы и ее полевой влагоемкостью, чтобы своевременно и высококачественно выполнять тот или другой прием обработки.
Физическая спелость почвы наступает в разное время, что зависит от многих причин. Так, почвы легкого механического состава «поспевают» на 5—7 дней раньше, чем суглинистые или глинистые; на южном склоне раньше, чем на северном; рыхлые — раньше, чем плотные; структурные—раньше, чем распыленные и т. д. Физически спелая почва обрабатывается качественнее и с меньшими тяговыми усилиями, чем более влажная и сухая.
Технологические свойства почвы в значительной степени зависят от плотности, т. е. объемной массы почвы. Плотная, сухая, тяжелого механического состава, солонцовая почва приобретает очень высокую связность, а во влажном состоянии — высокую липкость. Поэтому за физическим состоянием почвы необходимо вести наблюдения, предупреждая ее сильное уплотнение.
Источник
Физическая спелость почвы
Плужная подошва, корка, условия их образования и борьба с ними
Основные физические, физико-механические и водные показатели почвы в совокупности определяют пригодность ее к механической обработке. Состояние почвы, при котором в процессе механической обработки она хорошо крошится и не прилипает к орудиям обработки, характеризуется физической спелостью. При таком состоянии почва физически спелая, созревшая и пригодна для качественной механической обработки. За пределами физической спелости почва обрабатывается плохо, процесс обработки требует большего тягового усилия, больших затрат труда, времени и средств. Поэтому почву надо обрабатывать только в момент физической спелости.
Физическая спелость почвы определяется гранулометрическим составом, структурой и содержанием гумуса и воды в почве. Эти факторы неравнозначны. На почвах тяжелого гранулометрического состава, с большим содержанием физической глины влажность почвы оказывает первостепенное влияние на «поспевание» — готовность почвы к качественной обработке. Оптимальная влажность при обработке тяжелых почв составляет 50 % полевой влагоемкости. Незначительное отклонение влажности от этой величины в большую или в меньшую сторону делает почву непригодной для качественной обработки.
С уменьшением содержания в почве глинистых фракций утрачивает свое значение и влажность почвы. При этом расширяются верхняя и нижняя границы влажности для пригодности почвы к обработке. Оптимальные сроки обработки почвы увеличиваются. Если тяжелоглинистые почвы имеют незначительный период готовности к обработке, исчисляемый минутами или часами, то с облегчением гранулометрического состава в связи с расширением границ влажности для пригодности к обработке этот период удлиняется до нескольких дней (табл. 16).
Наряду с гранулометрическим составом и влажностью почвы на физическую спелость большое влияние оказывают содержание гумуса, структура и сложение. Эти факторы значительно расширяют границы влажности для пригодности почвы к обработке, так как высокогумусированные, хорошо оструктуренные почвы с высокой порозностью лучше поглощают избыточное количество влаги и медленнее отдают (теряют) ее, чем уплотненные почвы.В практике сельского хозяйства о наступлении физической спелости судят по влажности почвы, а также по посерению гребней и по способности смятой в руке и брошенной с высоты 1— 1,5 м почвы распадаться на отдельные комочки.
В результате агротехнического воздействия на почву (лущение, вспашка, культивация, боронование, прикатывание и т. п.) и естественных процессов (осадки, ветер, высушивание и т. д.) происходят изменения физических свойств почвы — образование плужной подошвы, почвенной корки.
Плужная подошва — это уплотненный слой почвы на границе пахотного и подпахотного горизонтов. Она значительно снижает поступление воды в почву, в подпахотные слои ее, вызывает переувлажнение верхних слоев и увеличивает сток воды с полей даже при общем дефиците влаги. Образуется плужная подошва в результате проведения основной обработки почвы в течение длительного времени примерно на одинаковую глубину. Под тяжестью почвообрабатывающих машин, в основном плугов, происходит уплотнение почвы на глубине обработки. В то же время в результате длительной интенсивной обработки наблюдается разрушение структуры почвы. В ней возрастает доля пылевидных частиц. Эти частицы под действием воды и других факторов опускаются вниз по профилю, до уровня уплотненного почвообрабатывающими машинами слоя, аккумулируются в нем, окончательно закупоривая поры и межагрегатные пустоты этого слоя, и практически превращают его в водоупорный, водонепроницаемый слой — плужную подошву. Она ухудшает водный, воздушный и пищевой режимы, условия роста и развития культурных растений, снижает их урожайность.
Для предотвращения образования плужной подошвы и ее устранения необходима система дифференцированной обработки почвы, предусматривающая чередование различных (отвальной и без отвальной) разноглубинных технологий обработки почвы. Наряду с отвальной обработкой (вспашкой) следует шире применять безотвальные орудия — чизели, плуги типа «параплау» и т.д., учитывая реакцию возделываемых культур на эти способы обработки почвы. Чизели, плуги типа «параплау», имея значительно меньшую площадь соприкосновения с подпахотным горизонтом, значительно меньше и не по всей плоскости уплотняют почву и предотвращают формирование плужной подошвы.
Почвенная корка — это уплотненный слой самого верхнего горизонта почвы. Она служит механическим препятствием на пути появляющихся всходов культурных растений, значительно ухудшает газообмен почвы с приземным слоем воздуха, обрекая проростки культурных растений на кислородное голодание, способствует развитию болезней и в целом приводит к изреживанию и даже полному уничтожению всходов, резко снижает урожайность сельскохозяйственных культур.
Почвенная корка чаще всего образуется на полях, не занятых культурными растениями, преимущественно весной, до появления всходов или в процессе их появления. Она — результат совместного действия антропогенных и естественных факторов: интенсивная систематическая механическая обработка почвы приводит к ухудшению ее структуры, накоплению пылевидных, илистых фракций, снижению водопрочности почвенных агрегатов. Выпадающие на такую почву ливневые осадки усиливают распыление агрегатов, заиливают капилляры и межагрегатные поры верхнего слоя почвы, превращая ее после высыхания в сплошной, непроницаемый монолит.
Образованию почвенной корки может способствовать прикатывание почвы до наступления физической спелости, особенно на бесструктурных почвах. Выпадающие сразу после прикатывания осадки также усиливают этот процесс.
Приемы борьбы с почвенной коркой разделяют на долговременные и оперативные. К долговременным относятся мероприятия, улучшающие структуру и прочность агрегатов, а также способствующие повышению содержания органического вещества (гумуса) почвы.
К оперативным методам борьбы с коркой относятся механические приемы разрушения уплотненного слоя почвы: боронование довсходовое и по всходам, обработка почвы и посевов игольчатыми рабочими органами и т д. Формирование на поверхности почвы рыхлого мульчирующего слоя толщиной 1,5—2 см, прерывающего капилляры, препятствует возникновению почвенной корки или по меньшей мере снижает темпы ее образования и вредоносность. Поэтому в агрегате с катками следует применять легкие бороны, которые и формируют этот мульчирующий слой.
Источник