Почвенное плодородие его виды

Почвенное плодородие его виды

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

ПОЧВЕННОЕ ПЛОДОРОДИЕ И ЕГО ВИДЫ

Плодородие почвы – основное специфическое свойство почвы, отличающее ее от материнской породы.Оно формируется в резуль­тате длительного развития природного почвообразовательно­го процесса, на который, при сельскохозяйственном исполь­зовании, налагается процесс окультуривания.

Ученые древности объясняли плодородие почвы наличием в ней какого-то «жира», «растительных масел». С течением времени стали появляться догад­ки о минеральном питании растений, о наличии в почве пе­регнойных веществ, а в конце XIX века некоторые исследо­ватели обратили внимание на большую роль физических свойств почвы в плодородии и стали выяснять ее. В этот же период отмечено значение в плодородии почв и микробиоло­гической деятельности в почве.

Большой вклад в развитие учения о плодородии внесли такие ученые как В.Р. Вильямс, С. П. Кравков, А. Н. Соколовский.

Академик А.Н. Соколовский писал, что главнейшее свойство плодородия – «способность почвы к одновременному обеспечению растений необходимыми условиями для их роста и развития». Из этого следует, что плодородие почвы – важнейший фактор, определяющий формирование урожая, и в конечном итоге, успех сельскохозяйственного производства.

В настоящее время под плодородием понимают способность почвы удов­летворять потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха и тепла, благоприятной физико-химической средой для нормального роста и развития, т. е. способность почвы обеспечивать рост и воспроизводство растений всеми необходимыми им условиями. В почве могут находиться все элемен­ты питания в достаточном количестве, но из-за переувлажне­ния или сухости, кислотности или щелочности, жары и холо­да, рост и развитие растений может угнетаться вплоть до их гибели.

Существует много терминов и понятий различных видов плодородия. В науч­ной литературе различают три категории плодородия: есте­ственное, или природное; искусственное, или эффективное и экономическое.

Но в настоящее время целесообразнее пользоваться следую­щими понятиями о плодородии.

Естественное плодородие присуще для целинной, не тронутой человеком почвы. Формируется оно в процессе раз­вития почв под влиянием природных факторов почвообразо­вания и поэтому, например, природное плодородие дерново-подзолистых почв сильно уступает природному плодородию черноземов.

Искусственное плодородие – то плодоро­дие, которым обладает почва в результате целенаправленной деятельности человека (применение удобрений, мелиорация, способы обработки и др.). Оно зависит от уровня развития науки и техники, размера материальных затрат, от возможно­сти мобилизации природного плодородия для получения уро­жая культур. ^

Потенциальное плодородие – суммарное плодородие почвы, определяемое как ее природными свойствами, так исоз­данными или измененными человеком.

Эффективное плодородие – та часть потенциального пло­дородия, которая реализуется в виде урожая растений при данных конкретных условиях.

Относительное плодородие – плодородие почвы в отно­шении к определенной группе или виду растений, т. е. почва может быть плодородной для одних растений и малоплодородной или вовсе бесплодной для других.

Экономическое плодородие — экономическая оценка зем­ли в связи с ее потенциальным плодородием и экономически­ми характеристиками участка: расстоянием от дорог, центров энергоснабжения, водоемов, размер и конфигурация поля, трудность механической обработки и т. д.

Таким образом, плодородие почвы – это обеспечение растений всеми фак­торами жизни. К ним относится весь комплекс физических (агрофизических), биологических и химических (агрохими­ческих) свойств почвы и их годовая динамика.

Среди агрофизических свойств почвы главнейшим, опреде­ляющим ряд соподчиненных свойств, является гранулометри­ческий состав. Легкие песчаные и супесчаные почвы являют­ся «теплыми» почвами, они имеют высокую водопроницае­мость и аэрацию. Для них характерна малая влагоемкость, низкая поглотительная способность и буферность. Лучшими для большинства растений являются суглинистые почвы.

Гранулометрический состав во многом определяет производительную способность почв, так как от нее зависят конкретные показатели структурного состояния, от которого зависят плот­ность почвы, другие физические свойства и связанные с ними водный, воздушный, тепловой и пищевой режимы.

Структурность почвы обеспечивает одновременное суще­ствование в ней аэробных микрозон, соотношение между ко­торыми колеблется от размера структурных агрегатов и их порозности. Это может усиливать или замедлять процессы мобилизации элементов питания микроорганизмами.

Биологическиепоказатели включают комплекс почвенных микроорганизмов, биологическую активность почвы, определяемую по выделению углекислого газа, нитрофицирующей и азотфиксирующей способности, ферментативной активности; наличие токсических веществ, зараженность возбудителями болезней и рапространение вредителей; засоренность семенами и вегетативными органами размножения сорных растений, состав которых зависит от ге­нетических свойств почв и их сельскохозяйственного исполь­зования.

Вышеперечислен­ные показатели могут быть выражены в комплексном биоло­гическом показателе, хорошо отражающим связь урожая с уровнем плодородия почвы.

Агрохимические показатели: содержание гумуса, подвижных сое­динений макро- и микроэлементов, реакция почвенной среды, ем­кость катионного обмена (ЁКО) и соотношение между кальцием и магнием, степень насыщенности основаниями (V,%).

По комплексу агрофизических, агрохимических и биологических свойств почвы можно оценить буферную способность почвы, которая, как правило, высока для почв, богатых гумусом, насыщенных основаниями при общей высокой поглотительной способности.

Вышеперечисленные факторы воздействуют на растения в соответствии с законом минимума-оптимума-максимума. Сог­ласно этому закону максимальная продуктивность возможна лишь при их сочетании, а при смещении фактора к миниму­му или максимуму продуктивность стремится к нулю. При этом последовательное равновеликое воздействие элемента питания в интервале от минимума к оптимуму сопровождает­ся все увеличивающейся прибавкой урожая, а в интервале от оптимального до максимального значения – нарастающим снижением урожая.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник

Виды почвенного плодородия

Лекция 5

Реакция почвы. Плодородие почв. Почвенно-географическое и природно-сельскохозяйственное районирование. Классификация почв. Зональность почвенного покрова

РЕАКЦИЯ ПОЧВЕННОЙ СРЕДЫ

Состав поглощенных катионов определяет многие свойства почв; с ними связаны кислотность и щелочность. Реакция среды имеет существенное значение для направленности почвенных процессов и уровня почвенного плодородия. Кислотно-щелочные условия зависят от типов почв, их подтиповых, родовых различий и могут колебаться в широких пределах.

Кислотность почв

Различают актуальную и потенциальную кислотность.

Актуальная кислотность почв – это концентрация ионов Н + в почвенном растворе в граммах-эквивалентах (моль) на 1 литр, выражаемая величинами pH, где pH = -lg [Н + ].

Нейтральную реакцию характеризует рН=7, кислую – рН 7.

Актуальная кислотность определяется в водной вытяжке или суспензии, в связи с чем к индексу рН добавляется буквенный индекс «в» или «Н₂О» (рН_в или pH_Н2О).

Величина pH является наиболее устойчивым генетическим показателем конкретной почвы. Варьирование pH в границах типичных значений составляет 5-10%. Всякое изменение реакции среды приводит к резкой смене характера почвообразования. Ряд почвенных процессов имеет строгую приуроченность к определенным пределам водородного показателя. Это солонцовый процесс, оподзоливание, пептизация и коагуляция коллоидов, ферраллитизация, микробиологические явления и т.д. Антропогенетические изменения pH происходят при окультуривании или деградации почв. Для всех почв величина их pH считается существенным диагностическим критерием.

В почвах рН_в может находиться в пределах от 4 до 8 и более. Крайне низкие значения рН характерны для некоторых торфяно-болотных и болотно-подзолистых почв. Для подзолистых, дерново-подзолистых почв и красноземов рН_в равен 4,5-5,6, для серых лесных оподзоленных – 5,5-6,5, черноземов, каштановых, сероземов – 6,5-7,5, в карбонатных почвах, солонцах, солончаках рН_в более 8,5.

Потенциальная кислотность – это количество обменных ионов Н + и А1 3+ в составе почвенного поглощающего комплекса, выражаемое в миллиграмм-эквивалентах на 100 граммов почвы (мг-экв/100г). Это кислотность твердой фазы почвы. Потенциальная кислотность подразделяется на обменную и гидролитическую, характеризующиеся как последовательные этапы выделения в раствор дополнительных количеств протонов из твердой фазы почвы.

Обменная кислотностьопределяется количеством поглощенных Н + и А1 3+ , вытесняемых из почвы катионами нейтральных солей. Обычно для ее определения используют 1 н раствор КС1 (рН около 6,0).

По степени кислотности, определяемой в солевой вытяжке 0,1 н. КСl почвы делятся на:

очень сильно кислые рН менее 4,0

сильно кислые 4,1-4,5

средне кислые 4,6-5,0

слабо кислые 5,1 -5,5

близкие к нейтральным 5,6-6,0

нейтральные рН 6-7

Природа обменной кислотности зависит от состава и свойств почвенных коллоидов. Кислотность органических почвенных коллоидов (гумусовые кислоты) обусловлена главным образом обменным водородом, причем непосредственным источником обменного водорода служат органические кислоты, включая гумусовые, и угольная кислота. Кислотность минеральных коллоидовсвязана с наличием в почвенном поглощающем комплексе обменных ионов водорода, алюминия или железа. Источником обменных алюминия и железа служат ионы кристаллической решетки глинистых минералов и гидроксидов, мобилизуемые органическими кислотами или присутствующие в почвенном растворе и также внедряющиеся в диффузный слой почвенных коллоидов.

Гидролитическая кислотностьопределяется количеством поглощенных Н + и А1 3+ , вытесняемых гидролитически щелочной солью (CH₃COONa). Количество образующейся уксусной кислоты, эквивалентное количеству поглощенных водорода и алюминия в почве, определяет величину гидролитической кислотности и ее обозначают как Н_г. Так как нейтральная соль вытесняет лишь часть поглощенного водорода, а гидролитически щелочная соль – почти весь, то гидролитическая кислотность обычно больше обменной.

Гидролитическую кислотность рассматривают как суммарную кислотность почвы, состоящую из актуальной и потенциальной кислотности. Ее величина обусловливает ненасыщенность почв основаниями.

Щелочность почв

Различают актуальную и потенциальную щелочность почв.

Актуальная щелочностьобусловлена наличием в почве гидролитически щелочных солей (Na₂CО₃, NaHCО₃, Ca(HCО₃)₂ и др.), которые при диссоциации определяют повышенную концентрацию гидроксил-ионов.

При характеристике актуальной щелочности природных вод и почвенных растворов различают общую щелочность, щелочность от нормальных карбонатов и щелочность от гидрокарбонатов. Эти виды щелочности различаются по граничным значениям рН.

Потенциальная щелочностьобусловлена содержанием обменно-поглощенного Na, который может переходить в раствор и подщелачивать его. Характерна для солонцеватых почв. Следовательно, потенциальная щелочность – не что иное как солонцеватость почв.

Сильная щелочность почвы, как и кислотность, оказывает неблагоприятное действие на развитие растений и микроорганизмов, усиливает пептизацию почвенных коллоидов, ухудшает структурное состояние почвы и ее физические свойства.

Буферность почв

В широком смысле буферная способность или буферность характеризует способность почвы противостоять изменению концентрации почвенного раствора, его щелочно-кислотного, окислительно-восстановительного состояний и др. Чаще под буферностью понимают способность почвы лишь противостоять изменению ее актуальной реакции под воздействием различных факторов.

Буферность проявляется либо против подкисления, либо против подщелачивания. Кислота или щелочь, появляющаяся в почвенном растворе, вступает во взаимодействие с ППК, что уменьшает изменение реакции. Почвы, в ППК которых находятся Са 2+ и другие катионы оснований, проявляют буферность против подкисления, а в ППК которых находится Н + – против подщелачивания.

Буферность почвы измеряется количеством миллилитров кислоты или щелочи, которое необходимо внести в почву, чтобы изменить реакцию (рН) в почвенном растворе.

На величину буферности оказывают влияние минералогический и гранулометрический составы почвы, содержание гумуса, емкость поглощения, состав обменных катионов.

Чем больше в почве вторичных минералов, чем тяжелее гранулометрический состав и чем больше в почве коллоидов, гумуса и выше емкость поглощения, тем выше буферность почвы.

Буферность почв – один из важнейших элементов почвенного плодородия. Она позволяет сохранять благоприятные для растений свойства почв или оказать сопротивление приемам по регулированию реакции почвенного раствора и твердой фазы почвы.

ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ

Неотъемлемым специфическим свойством почвы как природного тела является ее плодородие. По мере накопления сведений о почве и развития естествознания и агрономии менялись представления о том, чем обусловлено плодородие почвы и определение самого понятия. В то время, когда была распространена «гумусовая» теория питания растений, под плодородием почвы понимали способность ее обеспечивать растения перегноем, а несколько позже сторонники минерального питания растений – способность почвы обеспечивать растения всеми минеральными элементами. Также широко распространено определение плодородия почвы, данное академиком В.Р. Вильямсом. Согласно ему, под плодородием почвы понимается ее способность непрерывно обеспечивать растения одновременно водой и элементами питания. Тепло и свет, необходимые растениям, рассматриваются им как космические факторы. Однако в настоящее время плодородие почвы понимается шире.

Плодородие – это способность почвы удовлетворять потребность конкретных растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы воздухом и теплом. Питание, вода, воздух, тепло – главнейшие слагаемые плодородия почв. Почва считается плодородной, если растения на ней не страдают от холода и перегрева, а корневые системы получают в нужном количестве элементы питания, воду, не испытывают недостатка в кислороде воздуха. Недостаток или избыток одного из слагаемыхкомпонентов плодородия ограничивает возможности получения урожая и часто приводит к гибели растений.

Виды почвенного плодородия

Возникновение плодородия связано с естественным почвообразованием, поэтому каждой почве присуще природное, или естественное плодородие. Оно определяется сложным взаимодействием свойств и режимов почв, обусловленных развитием природного почвообразовательного процесса, не нарушенного воздействием человека. В чистом виде оно присуще целинным почвам и характеризуется продуктивностью произрастающих на почве ценозов.

Земледельческое освоение почв вносит существенные изменения в естественное развитие почвенных процессов и режимов, в свойства почв. Эти изменения обусловлены обработкой, внесением удобрений, различными мелиорациями и т.д. Качественные и количественные изменения в свойствах и режимах почв, вызванные воздействием человека, характеризуют их искусственное плодородие. В чистом виде оно возникает при создании субстратов для выращивания растений в теплицах, парниках и т. д.

При сельскохозяйственном использовании почв искусственное плодородие в совокупности с естественным проявляется как эффективное плодородие. Оно реализуется в урожае сельскохозяйственных культур. Эффективное плодородие зависит не только от уровня природного плодородия, но в большой степени от условий использования почв в производстве, развития науки и техники и реализации их достижений.

Эффективное плодородие всегда связано с определенными затратами труда и средств для получения продукции возделываемых растений, с хозяйственной деятельностью человека. Оно может быть оценено в экономических показателях. Это экономическое плодородие.

Потенциальное плодородиехарактеризуется общими запасами элементов питания растений, формами их соединений и сложным взаимодействием всех других свойств, определяющих способность почвы в благоприятных условиях обеспечивать растения также другими земными факторами (водой, воздухом, теплом), длительное время мобилизовать в необходимых для растений количествах элементы питания и поддерживать высокий уровень эффективного плодородия.

Высоким потенциальным плодородием обладают, например, черноземные почвы, низким – подзолистые почвы. Примером почв с высоким уровнем потенциального плодородия могут служить также болотные низинные торфяные почвы, которые характеризуются значительными запасами элементов питания и способны после осушительных мелиораций обеспечивать высокое эффективное плодородие за счет частичного расхода запасного фонда.

Поскольку проявление плодородия дифференцируется в зависимости от требований различных сельскохозяйственных (и естественных) растений, то плодородие почвы по отношению к какой-либо определенной группе или виду растений называют относительным плодородием.

Источник