Как образуются плодородные почвы

Виды деятельности Растениеводство Хранение урожая Кормопроизводство Животноводство Птицеводство Звероводство Рыбоводство Сельхозтехника Удобрения Кондитерские изделия Ноу хау

14 Ноябрь 2012 г. 21:26

Образование почв

Почва образуется из горных пород в результате длительного процесса разрушения и последующего качественного изменения частей и частиц этих разрушенных пород.

Процесс почвообразования можно наблюдать и в настоящее время. Сначала горные породы, находящиеся в поверхностных слоях земной коры, подвергаются первоначальному разрушению — выветриванию. Оно происходит в результате сильного нагревания горных пород солнечными лучами днем и резкого охлаждения ночью. В породе образуются многочисленные трещины, которые со временем расширяются и углубляются, чему способствует проникающая в них и замерзающая там вода. В результате этих физических воздействий горные породы дробятся на различные по форме и величине обломки, которые постепенно становятся рыхлыми.

На голых рыхлых скалах первыми поселяются микроорганизмы, питающиеся главным образом углеродом и азотом атмосферы, а также минеральными соединениями горной породы. Далее здесь поселяются низшие растения — лишайники и более высокоорганизованные — мхи, которые энергичнее разрушают горные породы и глубже изменяют их состав. Отмирающие лишайники и мхи разлагаются микроорганизмами и образуют перегной, или гумус (от лат. humus — земля, почва), дающий начало первичным слоям маломощной почвы. Но эти слои почвы уже содержат вещества, необходимые для питания высших травянистых и древесных растений, которые окончательно преобразуют горные породы в почвы (рис. 2). Ежегодно отмирающие части растений дают пищу микроорганизмам и животным. Они, перерабатывая пищу, создают еще больше различных веществ, разрушающих горные породы, за счет чего увеличивается мощность почвы и в верхних ее слоях накапливается перегной. Таким образом, периодическое отмирание бактерии, лишайников, мхов, высших травянистых и древесных растении сопровождается обогащением верхнего горизонта земной коры органическими веществами и биологически важными элементами минерального питания растений.

В почвообразовании немалую роль играют и животные организмы — черви, муравьи, полевки, суслики, кроты и др. Перемещаясь в почве, они разрыхляют ее, перемешивают с растительными остатками, тем самым улучшая физические свойства почвы. Черви и насекомые перерабатывают растительные остатки и обогащают почву перегноем.

В результате физических, химических и биологических процессов, протекающих в почве, постепенно формируется ее структура. Структурой почвы называется ее внутреннее строение из различных по величине и форме комочков почвы, которые состоят из почвенных частиц. Лучшие почвы имеют мелкокомковатую или зернистую структуру с комочками диаметром от 1 до 10 мм. В плодородных почвах образуется много пустот или пор, поэтому для бактерий и корней растений создаются условия для поступления воздуха и влаги, что позволяет им лучше развиваться. Такой структурой обладают плодородные черноземы и близкие к ним почвы.

Источник

Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru

Агрономия, земледелие, сельское хозяйство

Популярные статьи

Плодородие почвы

Плодородие почвы — способность почвы удовлетворять потребность возделываемых культурных растений земными факторами жизни, является результирующем показателем состояния почвенных процессов.

В более развернутом смысле, плодородие — это способность почвы обеспечивать оптимальные факторы жизни растений, включая достаточное количество питательных веществ в подвижной форме и трансформировать их в почвенный запас и обратно; проявлять фитосанитарные свойства, быть устойчивой к неблагоприятным факторам и пригодной для использования современных технологий возделывания культур.

Плодородие почвы не является единственным фактором урожая, помимо него на урожайность культур влияют биологические особенности растений, климат, агротехника и т.п. Однако при прочих равных условиях, оно будет определять продуктивность культур.

Управление плодородием почвы, заключающееся в регулировании почвенных процессов с целью обеспечения оптимальных факторов жизни растений в долгосрочном периоде, является ключевой задачей земледелия.

Современные системы земледелия уделяют существенное внимание экологическому аспекту. Задача сохранения и повышения плодородия должна решаться с учетом устойчивости почв к деградации.

Плодородный слой почвы

Навигация

Плодородие почв (English version)

Естественное плодородие почвы

Естественное плодородие — плодородие, сложившееся в результате естественного почвообразовательного процесса за длительный период времени и определяется такими факторами, как гранулометрический, химический состав почвы и климат.

В условиях естественного плодородия часть питательных веществ находится в недоступной для растений форме. В ряде случаев наблюдается постоянный дефицит некоторых элементов, например, азота.

Воздействие человека на почвы с естественным плодородием путем её обработки, привело к изменению режимов, что сказалось на обеспеченность и доступность растений факторами жизни.

Благодаря влиянию природных факторов и деятельности человека, заключающейся в обработке почвы, использовании удобрений, орошения, применения севооборотов и т.д., сформировалось эффективное плодородие.

Показатели плодородия почв

Плодородие даже одно типа почв определяется большим набором условий, например, рельефом, крутизной и экспозицией склонов, химическим составом почвообразующих пород, гидрологическим режимом и др. Что требует дифференцированного подхода к их использованию.

Количественно плодородие принято оценивать тремя видами показателей:

• агрофизические;
• биологические (состав и количество органического вещества, активность биоты, фитосанитарное состояние);
• агрохимические.

Показатели плодородия находятся в корреляции с урожаем и в большинстве случаев взаимосвязаны между собой. Некоторые из них основополагающие, определяющие состояние всех почвенных процессов, например, гранулометрический и минералогический составы, фитосанитарное состояние, другие являются их производными.

Агрофизические показатели плодородия почвы

К агрофизическим показателям плодородия почвы относятся:

• гранулометрический состав;
• минералогический состав;
• структура почвы;
• мощность пахотного слоя.

Агрофизические показатели определяют механические свойства почвы, влияющие прямо или косвенно на все факторы жизни растений и условия почвообработки.

Наиболее благоприятные для роста и развития растений складываются на почвах среднего гранулометрического состава.

Оптимальной структурой почвы принято считать комковатую или зернистую, состоящую из агрегатов 0,25-10 мм, с оптимальным соотношение твердой фазы и общей пористости 50:50 для дерново-подзолистых и 40:60 — для черноземов.

Мощность пахотного слоя — глубина обработки почвы. Увеличение глубины обработки повышает влагоемкость и создает благоприятные условия для роста корневой системы и жизнедеятельности почвенной микрофлоры. Однако, увеличение глубины обработки приводит к резкому возрастанию экономических и ресурсных затрат. Поэтому оптимальной мощностью пахотного слоя принято считать 27-30 см для большинства почв.

Гранулометрический и минеральный составы, как правило, не изменяются с течение времени, а их воспроизводство весьма затруднительно. Структура и мощность пахотного слоя, напротив, показатели, которые могут быть воспроизведены за счет соответствующих агроприемов.

Агрохимические показатели плодородия почвы

К агрохимическим показателям плодородия почв относятся:

• содержание и доступность азота;
• содержание и доступность фосфора;
• содержание и доступность калия;
• содержание и доступность микроэлементов;
• реакция почвенной среды.

Агрохимические показатели плодородия определяют доступность и обеспеченность питательными элементами, необходимые для роста и развития растений.

Содержание питательных веществ может сильно варьировать в зависимости от типа почвы и принятой агротехнологии. Для большинства почв содержание фиксированного азота составляет от 130 до 350 кг/га, фосфора — от 0,01% для бедных песчаных до 0,20% для высокогумусных, калия — до 2-3% для глинистых и суглинистых, на бедных песчаных его содержание резко снижается.

На доступность питательных элементов оказывает влияние ряд факторов, один из которых реакция почвенной среды.

Поступление питательных веществ в естественных условиях протекает довольно медленно за счет процессов азотфиксации, поступления с атмосферными осадками, пылью, грунтовыми и стоковыми водами. В условиях обрабатываемых земель агрохимические показатели регулируются внесением удобрений и мелиорантов.

Органическое вещество почвы

В большинстве случае интегральным показателем плодородия является содержание органического вещества и его качественное состояние.

Выбор именно этого показателя объясняется функциональным значением органического вещества в почвообразовательных процессах. Развитие почвы как естественно-исторического тела является результатом постоянного процесса синтеза и разрушения органического вещества, обеспечивающего непрерывность проявления круговорота веществ и энергии при почвообразовании. Почвообразовательный процесс и развитие плодородия почвы — ключевые факторы стабильного и эффективного производства.

Органическое вещество оказывает существенное влияние на важнейшие агрономические свойства почвы: агрофизические, биологические и агрохимические, а также фитосанитарное состояние.

Повышение содержания органического вещества в почве — долговременная задача, которая должна исходить из реальных возможностей воспроизводства органического вещества пахотных почв. Эффективная реализация этой задачи возможна при долговременном, планомерном и систематическом воздействии комплекса практических приемов.

Оптимальное содержание органического вещества определяется типом почвы, эффекта от количественной прибавки урожая и затратами на воспроизводство этого показателя.

Биологическая активность

Биологическая активность характеризует интенсивность почвенных биологических процессов. Полезные микроорганизмы почвы принимают участие в круговороте питательных веществ, выделяют энзимы, антибиотики, стимуляторы роста и другие органические вещества, влияющие на развитие растений.

Фитосанитарное состояние почвы

Фитосанитарное состояние заключается в способности уменьшать действие фитотоксичных веществ, микроорганизмов, фитопатогенов и поддерживать баланс между полезной и вредной энтомофауной, иметь минимальный запас семян и вегетативных органов сорных растений.

Фитосанитарное состояние почвы определяется активностью и составом почвенной биоты, преобладание в которой полезных организмов обуславливается обеспеченностью оптимальными режимами почв, создаваемых научно обоснованной системой ведения производственной деятельности, адаптированной к местным условиям.

Воспроизводство плодородия

Окультуривание вновь осваиваемых почв

Окультуривание почв — улучшение естественных свойств почвы с помощью агромелиоративных мероприятий.

Окультуривание поля — улучшение свойств почвы определенного участка с использование культуртехнического воздействия на пахотные земли, увеличения размера контуров поля, выравнивание, удаление камней и т.д.

Окультуривание почв применяют для вновь осваиваемых земель с очень низким естественным плодородием, например на подзолистых, солончаковых, сильносмытых почвах, при припахивании неплодородного подпахотного горизонта. В этих случаях, происходит не воспроизводство, а создание плодородия. Эта задача актуальна при восстановлении почвы в горных районах или торфяных разработках.

Рекультивация земель — восстановление культурного плодородия на ранее использованных почвах.

Воспроизводство плодородия

В процессе сельскохозяйственной деятельности, связанной с отчуждением с урожаем растениеводческой продукции, почвой расходуются минеральные и органические вещества, ухудшаются водный и воздушный режимы, фитосанитарное состояние, микробиологическая активность. В связи с этим происходит потеря плодородия, которое в условиях интенсивного земледелия требуется поддерживать на приемлемом уровне, а в идеальном случае должно стремиться к оптимальному обеспечению факторов жизни растений.

Восстановление плодородия почвы основывается на достижении оптимальных показателей плодородия почвы применительно к конкретным условиям производства и технологии воспроизводства плодородия. В его основе заложен закон возврата.

Воспроизводство плодородия можно разделить на простое и расширенное.

Простое воспроизводство плодородия — мероприятия, направленные на возвращение плодородия почвы к исходным параметрам.

Расширенное воспроизводство плодородия — мероприятия, направленные на восстановление плодородия почв выше их исходных параметров.

Расширенное воспроизводство особенно актуально в условиях интенсивного земледелия, в котором в оборот включены земли с низким естественным плодородием. Для дерново-подзолистых почв расширенное воспроизводство является обязательным условием ведения стабильной сельскохозяйственной деятельности.

Управление плодородием почв — комплекс мероприятий, направленных на контроль плодородия почв и простое или расширенное его воспроизводство в условиях конкретного предприятия. Оно основывается на модели, выстроенной с учетом фактических значений показателей плодородия, находящихся в корреляции с урожайностью, почвенно-климатических и производственных условий.

Пример модели плодородия на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах Нечерноземной зоны России. Продуктивность модели 4,5-6,0 т зерна, или 6500—7500 корм. ед.

Способы воспроизводства плодородия

Воспроизводство плодородия в современном земледелии осуществляют двумя способами: вещественным и технологическим.

Вещественный способ воспроизводства плодородия основан на применении удобрений, мелиорантов, пестицидов и т.д. Оказывает наиболее полное и многообразное действие на плодородие за счет восполнения запасов питательных веществ.

Технологический способ воспроизводства основан на использовании севооборота, различных способов обработки почвы и способов посева, промежуточных культур и др. Мобилизует почвенные ресурсы, но не восполняет их, поэтому применение только этого способа не способно обеспечить долгосрочный эффект воспроизводства плодородия.

Оптимизация плодородия

Благодаря разработкам научно-исследовательских учреждений и данным длительных стационарных опытов в Географической сети стала возможной оптимизация плодородия почв по агрохимическим и агрофизическим показателям. Показатели плодородия оптимальны в том случае, если они обеспечивают получение высокого урожая и качества продукции всех культур севооборота, способствуют повышению экономической эффективности и улучшению экологической ситуации.

Таблица. Показатели плодородия разных почв и урожаи сельскохозяйственных культур 1 Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.

Плодородие почвы оценивают по комплексу показателей в соответствии со специализацией севооборота.

Оптимальные показатели плодородия достигаются применением комплекса агротехнических приемов и агрохимических средств. Почвенным институтом имени В.В. Докучаева предложены параметры показателей плодородия почв, обеспечивающие высокую урожайность культур.

Таблица. Оптимальные параметры свойств пахотного горизонта лесостепных почв (по Карманову Н.И., 1993)

Для дерново-подзолистых почв важным показателем является уровень кислотности, который определяется с учетом специализации севооборота, биологических особенностей культур, гранулометрического состава почвы, суммы и состава поглощенных катионов.

Одной из причин чувствительности растений к кислой реакции почвы является наличие и подвижность алюминия, причем культуры реагируют на содержание активных форм и на соотношение обменного кальция и алюминия или суммы кальция, магния и алюминия. Чем выше это соотношение, тем меньше проявлено действие алюминия.

Проблема оптимизации реакции почвенного раствора обусловлена применением физиологически кислых минеральных удобрений, приводящих к обеднению пахотного слоя кальцием. Поддержание оптимальной реакции среды кислых почв связано с научно обоснованной технологией известкования.

Первоочередно плодородие почвы определяется содержанием органического вещества. Установлены оптимальные параметры содержания гумуса в дерново-подзолистых почвах в зависимости от гранулометрического состава: в песчаных — 1,8-2,0, супесчаных — 2,0-2,5, суглинистых — 2,6-3,0. Для поддержания бездефицитного баланса гумуса необходимо ежегодно вносить соответственно 16-18 т/га, 13-15 т/га и 10-12 т/га навоза.

Для поддержания оптимального содержания гумуса в кислых дерново-подзолистых и серых лесных почвах сочетают известкование, внесение органических и азотных удобрений в дозах, покрывающих более 90% выноса азота культурами, включение в структуру посевных площадей бобово-злаковых травосмесей. Дозы органических удобрений определяют в зависимости от содержания гумуса и гранулометрического состава. Оценку азотного режима почв проводят по содержанию минерального азота.

Одной из характеристик окультуренности почв является содержание подвижного фосфора. При этом следует ориентироваться на наиболее требовательные к фосфорному питанию культуры севооборота для конкретных почвенно-климатических условиях.

Нижняя граница содержания подвижных форм фосфора определяется с учетом оценки содержания фосфора при максимальном урожае культуры и отсутствия эффекта от дополнительного внесения фосфорных удобрений. Согласно обобщенным данным длительных опытов нижняя граница содержания Р₂O₅ составляет 100-150 мг/кг для дерново-подзолистых суглинистых почв, 50-100 мг/кг — для песчаных и супесчаных почв, 100-150 мг/кг — для серых лесных почв. Дальнейшее увеличение содержания подвижного фосфора не обеспечивает существенного прироста урожайности.

Источник