Основным свойством почвы является плодородие

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

14 Ноябрь 2012 г. 21:28

Состав и свойства почвы

Состав и свойства почвы

Почва. Это природное образование, состоящее из почвенных горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под воздействием воды, воздуха и живых организмов.

Химический состав почвы. Почву образуют разнообразные по составу минеральные и органические вещества. При изучении химического состава почвы определяют следующие 11 элементов: Si, Al, Fе, Ca, Мg, К, Na, S, Т, Ti и Mn. Анализ данных химического состава позволяет установить общее содержание в почве того или иного элемента, степень обогащения им почвы и определить характер изменения его содержания с глубиной, а следовательно, установить направленность почвообразовательного процесса.

Для питания растений необходимы следующие элементы: N, Р, Ca, Mg, S и Fe. Часть из них присутствует в почве в большом, другая — в незначительном количестве. Чаще всего растения испытывают недостаток в азоте, фосфоре и калии. Содержание тех или иных элементов в почве различно и зависит от условий образования и свойств почвы. Так, черноземы содержат 0,4. 0,5 % N, 0,2. 0,3 % P₂O₅ ,0,1 . 0,3 % SO₃, в то время как в дерново-подзолистых почвах количество азота не превышает 0,1 . 0,2 %, фосфора — 0,1 . ..0,3 % и т. д. Степень обеспеченности почвы питательными веществами зависит не только от их содержания в почве, но и от формы химических соединений, в которых они находятся, так как доступность тех или иных соединений для растений различна.

Физические свойства почвы. К ним относятся плотность твердой фазы, объемная масса и пористость.

Плотность твердой фазы — это отношение массы почвы к массе равного объема воды. Плотность твердой фазы зависит от минералогического состава почвы и содержания в ней органического вещества. Плотностью сложения почвы называется единица объема сухой почвы в естественном (ненарушенном) сложений.

Объемная масса почвы — это масса 1 см 3 абсолютно сухой почвы в граммах при естественном сложении. Чем меньше объемная масса, тем богаче может быть почва водой и воздухом.

Пористостью (скважностью) почвы называют общий объем всех пор в почве, выраженный в процентах к ее общему объему.

Твердая часть почвы состоит из минеральных и органических веществ.

Минеральные вещества почвы. Они представляют собой измельченную в разной степени материнскую почвообразующую породу, на долю которой приходится 80. 97% всей твердой части. В результате выветривания в почвообразующей породе образуются простейшие соединения, легкорастворимые в воде. Минеральная часть почвы состоит из песка, пыли и глины. Все механические частицы размером от 0,01 до 1 мм называют песком, а менёе 0,01мм — глиной. Соотношение в почвах частиц крупнее и мельче 0,01 мм характеризует их гранулометрический состав, который оказывает большое влияние на их свойства.

По механическому составу почвы подразделяют на песчаные связные (содержание глины 5. 10%), супесчаные (глины 10. 25 %), легкосуглинистые (глины 20. 40 %), среднесуглинистые (глины 40. 55 %), легко — и тяжелоглинистые (глины 60. 97 %). Песчаные и супесчаные почвы называют легкими, так как они легко поддаются обработке, а суглинистые и глинистые — тяжелыми, так как их обработка связана с большими энергетическими затратами. Легкие почвы — рыхлые, хорошо пропускают влагу и воздух, весной быстро прогреваются. Но они плохо удерживают воду, бедны элементами питания. Тяжелые почвы — плотные, плохо пропускают влагу и воздух. Вода в них может застаиваться, а почва заболачиваться. Весной тяжелые почвы прогреваются медленно, поэтому их обработку начинают позднее. Содержание элементов питания в них выше, чем в песчаных и супесчаных почвах.

В твердую часть почвы входит также перегной, в котором содержатся многие элементы питания растений, но в недоступной для них форме. Под воздействием микроорганизмов медленно происходит переход их в доступную форму. Содержание перегноя в верхнем горизонте почв неодинаково и обычно колеблется от 1 до 5 %, но иногда достигает и 15 %. Чем больше перегноя в почве, тем она плодороднее.

Надо отметить, что в некоторых почвах содержание в твердой части минеральных веществ небольшое (15 . 20 %). Это болотные или торфяные почвы, содержащие большие массы неразложившихся или полуразложившихся растительных остатков, пропитанных перегноем и обычно избыточно увлажненных. После осушения болотные почвы используют в сельском хозяйстве.

Жидкая часть почвы. Это вода и растворенные в ней вещества и соединения, образующие почвенный раствор, из которого растения получают необходимые элементы питания. Содержание воды в почвах может колебаться от десятых долей процента до 40…60 %, что зависит от гранулометрического состава почвы и количества перегноя.

Газообразная часть. Это почвенный воздух, который заполняет все поры и пустоты почвы. Почвенный воздух отличается от атмосферного меньшим содержанием кислорода и большим диоксида углерода, который выделяют разлагающиеся растительные остатки и живые организмы при, дыхании, В почвенном воздухе обычно встречаются аммиак, иногда метан и другие газы. Чем влажнее почва, тем меньше в ней воздуха, так как вода вытесняет его из почвенных пор. Для нормального роста и развития растений содержание воздуха в почве не должно быть ниже 10. 15 % ее объема.

Живая часть почвы. Она состоит из микроорганизмов, червей, личинок, насекомых и др. В каждом килограмме почвы находятся миллионы различных микроорганизмов. Они сосредоточиваются у корней растений, где добывают себе пищу из отмерших частей корней и создают новые органические вещества.

Состав почвы постоянно трансформируется под воздействием воды, тепла и живых организмов, при этом происходят изменения в ее физических свойствах и химическом составе. Кроме того, преобразовывает почву и человек, обрабатывая, удобряя и эксплуатируя ее.

Водные свойства почвы. Влагоемкостью называют количество воды, которое почва может удерживать в себе. Вычисляют влагоемкость (% к сухой почве) по формуле

где P — пористость, % объема почвы;

V- плотность сложения, г/см 3 .

Влажностью называется общее количество воды, содержащееся в почве. Влажность — непостоянная величина и в одной и той же почве может колебаться от полной влагоемкости в дождливое время года до ничтожно малых величин в период засухи.

Водопроницаемостью почвы называется ее способность впитывать и фильтровать воду.

Воздушные свойства почвы. К ним относятся воздухоемкость и воздухопроницаемость.

Воздухоемкость — способность почвы содержать то или иное количество, воздуха.

Воздухопроницаемость — способность почвы пропускать через себя воздух. Она зависит от гранулометрического состава и структуры почвы. В целом количество воздуха в почве может колебаться от 0 до 40 % объема почвы.

Тепловые свойства почвы. Основной источник теплоты для прогревания почвы — энергия Солнца, количество которой определяется географическим положением местности.

Теплоемкость — это количество теплоты в джоулях, которое необходимо для нагревания 1 г (массовая теплоемкость) или 1 см 3 (объемная теплоемкость) почвы на 1 °С. Она сильно колеблется не только от соотношения твердой, жидкой и газообразной фаз, но и от состава этих фаз. С увеличением влажности почвы теплоемкость быстро возрастает, поэтому песчаные легко пересыхающие почвы быстрее прогреваются («теплые» почвы), чем влажные глинистые («холодные» почвы).

Теплопроводность — способность почвы проводить теплоту от теплых слоев к холодным. Поэтому сухие и плотные почвы быстро проводят тепло, но и быстро его теряют, чего можно избежать, если верхний слой почвы взрыхлить (боронование, шлейфование и т. п.). Рыхлые, переувлажненные и богатые органическим веществом почвы медленно прогреваются, но дольше сохраняют тепло.

Притекающая к поверхности солнечная энергия не вся поглощается почвой (теплопоглощение), а часть ее отражается в пространстве и теряется безвозвратно.

Плодородие почвы. Это ее способность удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла и питательными веществами, необходимыми для нормальной жизнедеятельности.

Различают естественное (потенциальное) и эффективное (искусственное) плодородие почвы.

При правильном использовании и охране почв их плодородие повышается — происходит воспроизводство, плодородия. Интенсивное земледелие предполагает расширенное воспроизводство плодородия почв, что особенно важно, для почв с низким естественным плодородием.

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