Плодородие почвы показатели почвенного плодородия
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
Показатели почвенного плодородия. Пути их регулирования.
Выделяют три группы факторов или показателей плодородия: биологические, агрохимические и агрофизические.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ:
а) Содержание в почве гумуса. Гумус является важным показателем уровня плодородия почв. Он служит источником пищи и энергии для м/о. С увеличением количества гумуса улучшаются физико-химические свойства почвы.
б) Содержание органического вещества. Органическое вещество обеспечивает более высокий и стабильный уровень азотного питания растений, создает условия для равномерного распределения влаги, питательных веществ. Основной источник органического вещества – растительные остатки (надземные и подземные). В условиях Беларуси в почву с растительными остатками поступает 2,5-3,5 т сухого органического вещества на 1 га. Это обеспечивает 0,5-0,6 т. гумуса на 1 га. По количеству органического вещества, оставляемого после уборки, основные культуры можно разделить на 3 группы: 1. Многолетние травы (оставляют максимальное количество органического вещества). 2. Однолетние зерновые и зернобобовые культуры сплошного сева. 3. Пропашные культуры (оставляют наименьшее количество органического вещества).
в) Деятельность почвенных м/о. Важная функция почвенных м/о – создание прочной комковатой структуры пахотного слоя почвы, и, как следствие, создание благоприятного водно-воздушного режима почвы.
г) Чистота почвы от семян, органов вегетативного размножения, возбудителей болезней, вредителей.
АГРОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ:
а) Поглотительная способность почвы.Хорошо окультуренные почвы имеют высокую емкость поглощения.
б) Реакция почвенного раствора. Оптимальная реакция почвы обусловлена биологическими особенностями культур, свойствами почвы, водно-воздушным режимом. Наибольший сбор урожая можно получить при рН 5,6-6,5. В условиях РБ в качестве оптимальной для легких дерново-подзолистых почв принят рН 5,7-6,1; для тяжелых 6,5; для торфяных 5,1.
в) Наличие в почве питательных веществ. Содержание азота связано с наличием органического вещества. Средние запасы азота на суглинистых почвах 2,7-4,0; супесчаных 2,2-3,2; песчаных 2,1-2,6 т/га. Оптимальные параметры содержания подвижного фосфора для д.п. суглинистых 26-30 мг/100 г почвы; супесчаных – 21-25; песчаных 16-20. Оптимальные параметры содержания подвижного калия на суглинистых почвах – 20-25; песчаных и супесчаных 18-24; торфяных 80-120 мг/100г почвы.
а) Гранулометрический состав. Это относительное содержание в почве фракций механических элементов. Среди механических частиц (элементов) почвы выделяют физический песок (частицы более 0,01 мм) и физическую глину (частицы менее 0,01 мм). Выявлено, что урожайность с.-х. культур зависит от гранулометрического состава почвы, в частности от наличия в почве физической глины. Оптимальное содержание ее для различных культур неодинаково, но если рассмотреть этот показатель для севооборота в целом, то оптимальное содержание физической глины составляет 30-35 %. В зависимости от гранулометрического состава различают : песчаные и супесчаные – это легкие почвы и тяжелосуглинистые и глинистые почвы – это тяжелые почвы. Лучшими для с.-х использования являются легкосуглинистые и среднесуглинистые (богаче гумусом, питательными веществами, влагоемкостью, благоприятными режимами).
б) Общие физические свойства (плотность твердой фазы, объемная масса, пористость). Плотность твердой фазы– отношение массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при температуре +4 0 С. Значение ее зависит от содержания в почве гумуса. Оптимальное значение 2,6 г/см 3 . Плотность почвы– масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении. Пахотный слой считается рыхлым, если плотность не превышает 1,15; плотным 1,15-1,35; очень плотным – выше 1,35 г/см 3 . Пористость (скважность) – суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы, выражающийся в % от общего объема почвы. Наиболее благоприятное соотношение между твердой фазой и порами у д.п. почв 1:1. Оптимальные условия: некапиллярная пористость 55-60 % от общей пористости. Если менее 50 %, то резко ухудшается воздухообмен, происходит развитие анаэробных процессов. Если выше 65 %, то снижается водоудерживающая способность, ухудшается обеспечение растений влагой.
в) Физико-механические свойства. (пластичность, липкость, набухание, усадка, связность, твердость, удельное сопротивление).
г) Структура – это совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава. Структурность – способность почвы распадаться на почвенные агрегаты. С агрономической точки зрения ценной считается мелкокомковатая структура с почвенными агрегатами 0,25-10 мм, а для д.п. почв с размером почвенных агрегатов 0,5-5 мм.
д) Водные свойства. Водоудерживающая способность – это способность почвы удерживать то или иное количество воды, обусловленное действием сорбционных и капиллярных сил. Влагоемкость – наибольшее количество воды, которое способна удержать почва теми или иными силами. Водопроницаемость – это способность почвы впитывать и пропускать воду. Водоподъемная способность – свойство почвы вызывать капиллярный подъем воды.
Выделяют методы биологического, химического и физического воздействия на почву для повышения ее плодородия и окультуривания.
Биологический метод заключается в регулировании процессов синтеза и разложения органического вещества в почве, правильном подборе растений и сортов, правильном чередовании культур в севообороте. Регулировать баланс органического вещества можно: а) используя посевы многолетних трав – это способ обогащения почвы азотом. Выявлено, что на 1 т сена в виде корневых и пожнивных остатков 10-15 кг азота оставляют многолетние травы. Б) разложение органического вещества в почве усиливается при более глубокой и своевременной обработке почвы.
Химический метод предусматривает применение минеральных удобрений, известкование, гипсование почвы, обогащая при этом почву питательными веществами, изменяя реакцию почвенного раствора, интенсивность и характер м/б процессов.
Физический метод направлен на изменение основных агрофизических свойств почвы (строение, плотность, пористость, структурное состояние пахотного слоя почвы). Способы воздействия на почву: обработка почвы, приемы регулирования водного, воздушного и теплового режимов, включая мелиоративные мероприятия.
Наиболее эффективные результаты можно получить лишь тогда, когда умело сочетаются все три метода.
Источник
Новости
Основные показатели почвенного плодородия. Органическое вещество почвы.
Плодородие почвы – способность почвы обеспечивать рост и воспроизводство растений всеми необходимыми им условиями.
Органическое вещество почвы – это совокупность всех органических остатков живых организмов, продуктов их метаболизма, а также специфические органические соединения – почвенный гумус. По современным представлениям все органические вещества, находящиеся в почвенной массе генетических горизонтов, делятся на 2 группы:
— неспецифические, то есть вещества не почвенного происхождения, имеющие фито-, зоо-, микробиоценотическую природу и поступающие в процесс почвообразования как отмирающая биомасса (органические остатки) и как продукты жизнедеятельности живых организмов;
— почвенный гумус, или специфические органические вещества почвенно-генетической природы, присущие только почвам.
Содержание гумуса в почве – важный показатель ее потенциального плодородия (суммарное плодородие почвы, определяемое её свойствами, как приобретёнными в процессе почвообразования, так и созданными человеком), активности в ней всех биологических процессов. Это часть органического вещества почвы, представляет собой сложный динамический комплекс специфических азотсодержащих веществ, образующихся в результате жизнедеятельности почвенных организмов и процесса разложения и гумификации органических остатков.
Количество гумуса в почве бывает различным и зависит от многих факторов, особенно от типа почвы, природно-климатических условий, специализации севооборота, характера и интенсивности земледелия. Больше всего гумуса в верхних слоях почвы, вниз по профилю содержание органических веществ, в том числе и гумуса, снижается.
При оптимальных биологических процессах количество гумуса в почве со временем увеличивается. Если систематически вносятся органические удобрения и соблюдаются научные принципы ведения земледелия, скорость накопления гумуса возрастает еще больше.
На долю гумуса приходится 85-90% от общего количества органического вещества почвы, он состоит из основных групп: гуминовые кислоты; фульвокислоты; гумины.
Соотношения между этими группами определяют качественную характеристику гумуса разных типов почв.
Гуминовые кислоты – группа темноокрашенных гумусовых кислот, растворимых в щелочах и нерастворимых в кислотах, это высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты циклического строения. В зависимости от концентрации и типа почвы растворы гуматов имеют вишнево-коричневую или черную окраску. Гуминовые кислоты состоят из углерода (52-62%), водорода (2,8-5,8%), кислорода (31-39%) и азота (1,7-5%). Больше всего углерода в гуминовых кислотах черноземов. Имеют функциональные группы, способные к обменному поглощению катионов.
Фульвокислоты – группа гумусовых кислот, легко растворимых в воде, щелочах и кислотах. В отличие от гуминовых кислот содержат меньше углерода и больше кислорода. Фульвокислоты окрашены в желтый или бурый цвет. Они более подвижны и легко передвигаются по профилю почвы. Фульвокислоты, обладая кислой реакцией и хорошей растворимостью в воде, довольно хорошо разрушают минеральную часть почвы, этот процесс зависит от количества гуминовых кислот – чем меньше в почве гуминовых кислот, тем сильнее действие фульвокислот. Имеют функциональные группы, способные к обменному поглощению катионов, образуют растворимые соли кальция, магния и др. (фульваты). Фульвокислоты более подвижны, азотные соединения связаны в них менее прочно, поэтому легко подвергаются кислотному гидролизу, чем азотные соединения гуминовых кислот. В гуминовых кислотах содержится 15-30%, а в фульвокислотах – 20-40% азота почвы.
Гумины – комплекс гуминовых и фульвокислот, отличающийся от них тем, что более прочно связан с минеральной частью почвы, более устойчив к разложению микроорганизмами, нерастворим в кислотах, щелочах и органических растворителях. Азот гуминов составляет 20-30% общего азота почвы.
Образование гумуса – очень сложный процесс биологических и биохимических превращений остатков растительного и животного происхождения в почве, главным образом в третьем, заключительном слое листового и травяного опада – гумусовом горизонте.
Любая почва населена различными микроорганизмами: грибами, бактериями, актиномицетами, а также водорослями и простейшими. Их численность в разных почвах неодинакова. Микробная масса на 1 га составляет 5-7 т. Микроорганизмы – наиболее энергичная и подвижная часть почвы. Их важная роль в почвенных процессах и питании растений определяется не только тем, что эти живые существа обладают колоссальным ферментативным действием на окружающий мертвый субстрат, но и огромной активной поверхностью, на которой с большой скоростью осуществляются сложнейшие превращения различных соединений почвы и вносимых удобрений.
Таким образом, гумус – это термин, объединяющий огромный комплекс или группу химических веществ, в состав которых входит как органическая часть (гуминовые и фульвокислоты), так и неорганическая составляющая – химические элементы неорганического происхождения, или проще сказать, минералы (входящие в состав гуматов и фульватов).
Гумусовое состояние почв – важнейший показатель количественной оценки плодородия. Это связано с тем, что гумус выступает как интегральный показатель плодородия, объединяющий в себе ряд свойств почв. С гумусовыми веществами связаны многие условия жизни растений, которые отражаются в свойствах почвенного профиля: мощность и богатство гумусового профиля, пригодность к сельскохозяйственному использованию, реакция среды, физическое состояние почвенной массы, ее биохимическую активность и т.д. Поэтому, оценивая гумус почв, оцениваются сразу многие почвенные характеристики. Разный качественно-количественный состав органического вещества характеризует гумусовое состояние почвы.
Накопление органического вещества является основным почвообразовательным процессом, превращающим материнскую породу в почву. Гумус является источником большей части доступного растениям азота даже при применении минеральных удобрений. При его минерализации происходит также высвобождение фосфора.
Кроме того, что органика является источником питательных элементов для растений, она непосредственно влияет на формирование физических свойств почвы (например, способность почвы удерживать воду) и в большой мере определяет такие физико-химические свойства, как объем вещественного обмена и свойства и возможности накопления. Эти свойства играют большую роль не только в питании растений, но и в подавлении вредного эффекта кислотности почвы.
Материал подготовлен специалистами отдела защиты растений и агрохимии ФГБУ «Ростовский референтный центр Россельхознадзора».
Источник