Определение плодородия почв по растениям

Определение плодородия почв по растениям

Глава 10. ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ

Значение почвы как основного средства сельскохозяйственного производства определяется ее основным свойством – плодородием. Плодородие – это способность почвы удовлетворять потребность растений во всех необходимых им условиях (элементах питания, воде, воздухе, тепле и др.) для нормального роста и развития.

Развитие учения о плодородии почв связано с именем русского почвоведа В.Р.Вильямса. Он изучил формирование и развитие плодородия в ходе процесса почвообразования, показал взаимосвязь со свойствами почв и пути его повышения при сельскохозяйственном использовании.

Плодородие – особое специфическое свойство почвы, являющееся главным качественным отличительным признаком ее от горной породы. Плодородия является результатом почвообразования, а при использовании в сельском хозяйстве — результатом окультуривания.

§1. Виды почвенного плодородия

Различают следующие виды плодородия: естественное (природное), искусственное, эффективное (экономическое) и потенциальное.

Естественное плодородие – то плодородие, которым обладает почва в природном состоянии без вмешательства человека. Естественное плодородие в одном случае может быть сравнительно высоким, в другом весьма низким, но всегда определяется сочетанием и совместным влиянием природных факторов и процессов почвообразования. Естественным плодородием в чистом виде практически обладают лишь целинные земли. Оно определяется биологической продуктивностью, т.е. количеством растительной массы, создаваемой за год на единицу площади.

Искусственное плодородие – плодородие, которым обладает почва в результате целенаправленного воздействия человека (обработки, удобрения, мелиорации и других приемов по окультуриванию). С момента, когда целинный участок вовлекается в оборот и почва становится средством производства и продуктом труда человека, она наряду с естественным приобретает искусственное плодородие. В чистом виде оно возникает при создании субстратов для выращивания растений в теплицах, парниках и т.п.

Искусственное плодородие свойственно всем в той или иной мере окультуренным почвам. Однако как бы ни была высоко окультурена почва, она наряду с искусственным всегда обладает и естественным плодородием, обусловленным природными свойствами почвы. Чем выше культура земледелия, тем больше изменились первоначальные качества почв и тем сильнее выражено в ней искусственное плодородие. Однако определить, какая часть плодородия окультуренной почвы относится к ее естественному плодородию, а какая к искусственному, невозможно. Эти два вида плодородия неразрывно связаны между собой и формируют эффективное (экономическое) плодородие.

Эффективное (экономическое) плодородие представляет собой ту часть плодородия почвы, которая реализуется в виде урожая растений. Оно является реальным выражением искусственного и природного плодородия, вместе взятых, и представляет собой результат воздействия человека на почву в определенных социально-экономических условиях. Следовательно, к основным факторам, от которых зависит эффективное плодородие, относятся не только уровень природного плодородия, но в большей степени условия использования почв в производстве, уровень развития науки, техники и реализации их достижений, и растет вместе с ростом последних. Является частью потенциального плодородия почв.

Потенциальное плодородие – это суммарное плодородие почвы, определяемое ее приобретенными в процессе почвообразования или созданными (измененными) человеком свойствами. Характеризуется запасами элементов питания растений, формами их соединений и сложным взаимодействием всех других свойств, определяющих способность почвы в благоприятных условиях обеспечения растений другими факторами – водой, воздухом, теплом (а это возможно при окультуривании) – длительное время мобилизовать в необходимых для растений количествах элементы питания и поддерживать высокий уровень эффективного плодородия. Огромное потенциальное плодородие имеет, например, луговой торфяник, после осушения и освоения на нем получают очень высокие урожаи культурных растений за счет частичного расхода запасного фонда. Высоким потенциальным плодородием обладают черноземные почвы, низким – подзолистые.

Различные растения предъявляют неодинаковые требования к почвенным условиям. Поэтому говорят об относительном плодородии почв, т.е. по отношению к определенным видам растений или растительным формациям. Одна и та же почва может быть плодородной для одних и малопригодной для других растений. Например, болотные почвы высокоплодородны для болотной растительности и не подходят для степной, кислые подзолистые плодородны в отношении лесной растительности, на солончаках хорошо произрастает галофильная растительность.

§2. Факторы и условия плодородия почв. Воспроизводство плодородия

Различают факторы и условия почвенного плодородия. К первым относятся элементы азотного и зольного питания растений, лучистая энергия, вода, воздух и тепло – необходимые земные факторы жизни и роста растений, ко вторым – совокупность свойств и режимов, сложное взаимодействие которых определяет возможность обеспечения растений земными факторами (физические и физико-химические свойства, наличие токсических веществ и др.).

Главные показатели (условия), определяющие уровень почвенного плодородия, можно объединить в следующие группы:

1) комплекс физических свойств почвы – механический состав, структура, физико-механические свойства, воздушные, водные и тепловые свойства;

2) комплекс химических свойств – гумусовый состав, минералогический и химический состав, количество подвижных форм макро- и микроэлементов, наличие токсических веществ, отсутствие избытка легкорастворимых солей;

3) комплекс физико-химических свойств – реакция, емкость поглощения, состав обменных катионов, степень насыщенности основаниями, окислительно-восстановительный потенциал;

4) комплекс биологический свойств – количество микроорганизмов, преобладание бактерий (нитрифицирующих, целлюлозоразрушающих, наличие азотфиксирующих), ферментативная активность, «дыхание» почвы, фитосанитарное состояние;

5) комплекс режимов почвы – благоприятные водно-воздушный, пищевой и тепловой.

Необходимо подчеркнуть, что плодородие проявляется как результат сложного взаимодействия и взаимовлияния свойств и режимов почвы. Свойства почвы могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на уровень ее плодородия. В таблице 13 перечислены основные лимитирующие факторы почв и соответствующие приемы их мелиорации.

Лимитирующие факторы плодородия и прием их ликвидации

Источник

Определение плодородия почв по растениям

Определение особенностей почв с помощью растений-индикаторов

Срок приема материалов с 5 до 30 сентября 2016 г.

Многие растения приспособились к определенной среде обитания, поэтому по их наличию можно сделать вывод о структуре, химическом составе почвы, степени ее плодородности, уровне залегания грунтовых вод. Эта информация часто подтверждается при проведении исследований на участке и лабораторных анализов почвы с него.
Мы предлагаем провести параллельно химический анализ образцов почв и определение их свойств на одних и тех же участках по растениям-индикаторам. Такое сравнение может дать интересные результаты.

Чтобы изучать почвы по растениям-индикаторам, надо выбрать фитоценозы с дикорастущей растительностью – лес, луг, степь, болото и т.д. Разумеется, окультуренные участки – поля, сады, огороды, парки для этого не подходят. На исследуемой территории надо изучить несколько участков, так как по одному образцу в науке выводы делать нельзя. Для каждого участка необходимо составлять список видов и указывать их обилие, так как некоторые растения могут оказаться случайными . Если вы не знаете видовое название растения, то его надо определить – в полевых условиях, по сделанным фотографиям или использовать метод гербаризации. Заодно так можно получить хороший гербарий. (Как правильно сделать гербарий объясняется в работе «Гербарий своими руками»).

Если вы сами еще не умеете работать с определителем растений, то проконсультируйтесь с учителем биологии.

Можно рекомендовать следующие определители ( многие из них можно скачать или читать он-лайн в интернете, если у вас нет самой книги).

Маевский П.Ф. Флора средней полосы европейской части России. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2006.
Определитель растений средней полосы Европейской части СССР
Автор: Нейштадт М. И. (Издательство: Москва, «Учпедгиз», 1954)

Флора Сибири. В 14 томах
Авторы: Кашина Л. И., Красноборов И. М., Шауло Д. Н., и др.
Издательство: Новосибирск, «Наука». Сибирское отделение, 1988 – 2003
Растения средней полосы Европейской России
Автор: Шанцер И. А.
Издательство: Москва, Товарищество научных изданий КМК, 2007

Травянистые растения СССР. В 2-х томах
Авторы: Алексеев Ю. Е., Вехов В. Н., Гапочка Г. П. и др.
Издательство: Москва, «Мысль», 1971

В.Новиков, И.Губанов Популярный атлас-определитель. Дикорастущие растения Издательство «Дрофа»
И. Пескова. Растения России. Определитель. Издательство: АСТ, 2015 г.

Задание 1. Определение степени плодородности почвы.

По количеству необходимых для растения веществ различают следующие экологические группы растений:

1. Олиготрофы

Это растения, нуждающиеся в небольшом количестве минеральных и органических элементов. В природе на таких землях растут низшие растения — сфагновые мхи и лишайники: кладонии, пельтигера, цетрария, или исландский мох.

Из высших растений это обитающие во влажных лесах и болотах багульник, брусника, вереск, клюква, подбел, черника и растения песчаных почв — белоус, бессмертник, кошачья лапка, ястребинка волосистая и др.

Для того чтобы сделать такие почвы пригодными для культивирования других растений, необходимо повысить их плодородие внесением удобрений.

2. Мезотрофы

Растения-мезотрофы довольствуются средней обеспеченностью почв минеральным питанием. Это зеленые мхи гилокомиум и ритидиадельф, папоротник мужской, вероника дубравная, ветреница лютиковая, земляника лесная, грушанка круглолистная, душица, иван-да-марья, любка двулистная, смолевка поникшая, яснотка пурпуровая, вероника длиннолистая, дудник, гравилат речной, медуница, майник двулистный, купальница, овсяница и другие растения.

3. Эвтрофы

Это растения, нуждающиеся для нормальной жизнедеятельности в большом количестве разнообразных химических элементов. Указателями богатых почв являются растения-эвтрофы и растения-мегатрофы. На плодородных почвах растут: мох мниум, папоротники страусово перо и кочедыжник женский., иван-чай, копытень , коротконожка лесная, крапива двудомная и жгучая, купырь лесной, лебеда, лисохвост, лунник, малина, медуница, мокрица, овсяница гигантская, паслен черный, перелеска благородная , хвощ лесной, чина луговая, костер безостый и некоторые другие виды.

Задание 2. Определение по признакам растений количества азота в почве.

Важнейшим элементом питания растений является азот.

При нехватке азота растения слабо растут, имеют чахлый вид, бледную окраску листьев. При достаточном азотном питании развитие надземных органов и общее состоянии растений хорошее.

Индикаторами значительного содержания азота в почве являются растения-нитрофилы. Они растут на обогащенных азотом почвах ольховых лесов — калужница, крапива двудомная, недотрога, паслен сладко-горький, хмель. В верхних слоях почвы под пологом лиственных лесов — звездчатка лесная, пролесник многолетний, на плодородных пустырях — крапива глухая и яснотка пурпуровая, лопух, марь белая, пустырник. На лугах и вспаханных участках растут гусиная лапчатка, подмаренник цепкий, пырей, горец птичий.

Индикаторами низкого содержания азота в почве являются растения-нитрофобы. Ими являются многие бобовые растения: дрок красильный, люцерна, астрагал и другие. Выживать на почвах, бедных азотом, им помогает симбиоз с азотфиксирующими микроорганизмами. Помимо бобовых известно до двух сотен видов других растений, дружащих с азотфиксирующими микроорганизмами. Это лох, облепиха, ольха , шефердия.

Задание 3. Определение водного режима почв.

Растения — индикаторы водного режима почв.

Индикаторами разного водного режима почв явля¬ются растения-гигрофиты, мезофиты, ксерофиты.

Влаголюбивые растения (гигрофиты) — обитатели влажных, иногда заболоченных почв: голубика, багуль¬ник, морошка, селезеночник очереднолистный, белозор, калужница, герань луговая, камыш лесной, сабельник болотный, таволга вязолистная, горец змеиный, мята полевая, чистец болотный.

Растения достаточно обеспеченных влагой мест, но не сырых и не заболоченных — мезофиты. Это большая часть луговых трав: тимофеевка, лисохвост луговой, пырей ползучий, ежа сборная, клевер луговой, горошек мышиный, чина луговая, василек фригийский. В лесу это брусника, костяника, копытень, золотая розга, плауны.

Растения сухих местообитаний — ксерофиты: кошачья лапка, ястребинка волосистая, очитки (едкий, пур¬пурный, большой), ковыль перистый, толокнянка, полевица белая, наземные лишайники.

Растения — индикаторы глубины залегания грунтовых вод

Установление показателей глубины залегания грунтовых вод имеет значение для уточнения свойств почв и для выработки рекомендаций по мелиорации их. Для индикации глубины залегания грунтовых вод можно использовать группы видов травянистых растений (индикаторные группы). Для луговых почв выделяется 5 групп индикаторных видов (табл. 1).

Индикаторные группы растений — указатели глубины грунтовых вод на лугах

(по Г.Л. Ремезовой, 1976 г.)

Помимо названных групп растений, есть переходные виды, которые могут выполнять индикаторные функции, например мятлик луговой, может быть включен как в первую, так и во вторую группы. Он указывает залегание воды на глубине от 100 до более 150 см. Хвощ болотный — от 10 до 100 см и калужница болотная — от 0 до 50 см. В качестве биоиндикатора может быть использо¬ван и один вид, если этот вид имеет массовое развитие в конкретном местообитании.

Глубину почвенно-грунтовых вод в лесных экосистемах и характер увлажнения почв можно определить по табл. 2.

Растения-индикаторы глубины залегания грунтовых вод и характера увлажнения почв

(по СВ. Викторову и др., 1988)

Задание 4. Определение кислотности почв.

Растения- индикаторы кислотности почв

Кислотность — одно из характерных свойств почвы лесной зоны. Повышенная кислотность отрицательно сказывается на росте и развитии ряда видов растений. Это происходит из-за появления в кислых почвах вредных для растений веществ, например, растворимого алюминия или избытка марганца. Они нарушают углеводный и белковый обмен в растениях, задерживают образование генеративных органов и приводят к нарушению семенного размножения, а иногда вызывают гибель растений.

Повышенная кислотность почв подавляет жизнедеятельность почвенных бактерий, участвующих в разложении органики и высвобождении питательных веществ, необходимых растениям.

В процессе эволюции сформировались три группы растений:

ацидофилы — растения кислых почв,

нейтрофилы — обитатели нейтральных почв,

базифилы — растут на щелочных почвах.

Зная растения каждой группы, в полевых условиях можно приблизительно определить кислотность почвы. Кроме того, для конкретных биоценозов характерны почвы с определенными значениями рН.

• Болота, заболоченные местности и места, оставшиеся после осушения болот – сильнокислые субстраты с рН 3-4,5;
• Хвойные леса – кислые почвы;
• Смешанные леса – грунт со средним рН (от 4,5 до 6,0);
• Лиственные леса – слабокислые субстраты — рН 5,0 – 6,4;
• Заливные луга с частичным застоем воды — кислые грунты с показателем рН 5,0 – 6,0;
• Остепненные луга – слабокислые почвы;
• Фитоценозы со степной растительностью — рН грунта от слабокислой до нейтральной.

Растения-индикаторы кислотности почв (по Л. Г. Раменскому, 1956)

Задание 7. Определение особых признаков почв по растениям.

Некоторые растения приспособились к специфическим условиям произрастания и их наличие на участке позволяет делать определенные выводы об особенностях химического состава почвы.
К кальцефилам относят растения, для жизнедеятельности которых необходимо большое количество кальция. Отсюда они растут около меловых отложений. К ним относятся многие бобовые, лиственница европейская, дуб известковый, ветреница лесная, таволга шестилепестная. Попав на обычную почву, растения-кальцефилы спокойно произрастают и на них. Если отмечается недостаток кальция и земля становится более кислой, то появляются такие растения, как щавелек, белоус, луговик дернистый, а также сфагнум. Они хорошо переносят накопление в почве солей алюминия, железа, марганца. Иногда в отдельную группу выделяют растения-кальцефобы, то есть растения, которые не могут жить на основных кальциевых почвах. К ним относится вся растительность болот (сфагновые мхи, пушица, росянка, подбел).

На засоленных почвах могут жить особые растения – галлофилы. К ним относятся солянки, солерос, анабазис, тамариск , некоторые виды полыни, бессмертники, Они распространены на морских побережьях, а также в местностях с сухим климатом — пустынях, полупустынях и даже степях на особых типах почвы — солонцах и солончаках. Нередко такие растения имеют суккулентный облик — с толстыми стеблями и вздутыми листьями, что способствует сохранению труднодоступной влаги.
Звездчатка средняя и коровяк предпочитают песчаники. На суглинках и глинистых почвах распространены лютик ползучий и одуванчик. На участке, где в почве присутствуют соли тяжелых металлов, растут прострел и фиалки. Если в составе земли отмечается недостаток бора, то обычно высокие полынь, прутняк и солянка превращаются в карликовые.
При высоком содержании цинка и свинца изменяются формы лепестков у некоторых растений, например мака. При избытке в почве меди и молибдена у шток- розы лепестки становятся узкими, неестественно рассеченными.

Итак, если вы хотите установить типы почв по характерным растениям, то надо выбрать несколько типичных участков вашей местности (можно изучить один фитоценоз или несколько — лес, луг, болото ). Это интереснее, так как получится сравнение.
Далее необходимо совершать приятные прогулки, описывая, собирая и определяя растения, характерные для этих участков.
Разумеется, вы не найдете все растения из списка. Надо обращать внимание на наличие одновременно нескольких видов растений типичных для конкретного вида почвы или обилие одного-двух видов. Например, на участке в огромном количестве могут расти почти только одни хвощи, и это означает, что почва кислая.

Желаем интересных открытий! Они ждут нас даже в обыденной жизни.

Источник