Строение почвы: пять основных слоев
Как живет и почему деградирует почва. Часть 1
«Если у вас есть две монетки, на одну их них купите почву, на другую – зелень. И вскоре у вас будет дом своей мечты и пища. А если вы устали, поработайте немного в саду, и усталость пройдёт» – говорят старые пословицы.
В наших дерново-подзолистых почвах запасы питательных веществ весьма скудные, произрастающие растения часто голодают из-за недостатка пищи, хороший урожай вырастить трудно, а экологическое качество овощной продукции получить практически невозможно. Выход можно найти, если научиться правильно обогащать почву, добиваясь положительного баланса питательных веществ на конкретном дачном участке.
В этой статье мы расскажем о том, как живёт почва, обогащается ли она питательными веществами для растений или деградирует, теряя остатки плодородия, рассмотрим круговорот и баланс питательных веществ в природной среде дачного участка, а также меры воздействия, необходимые для того, чтобы почва не умирала и приносила радость садоводу.
Многие слышали о «почве», но что такое почва – знает не каждый. Аграрная наука называет почвой самый верхний слой земли мощностью примерно 1-2-3 метра. Прошла не одна сотня и тысяча лет, пока в результате почвообразовательного процесса из материнской породы под воздействием растений, животных, микроорганизмов, солнечного света, температуры и атмосферных осадков не сформировалась почва. От нашего взора почва скрыта, а открывается нам лишь самый верхний её горизонт, его называют пахотным горизонтом.
По генетическому строению все почвы состоят из нескольких слоёв, различающихся друг от друга своим физико-химическим строением.
Пахотный слой
Почвенный разрез
Дерново-подзолистые почвы Северо-Западной зоны примерно состоят из пяти слоёв, профиль такой почвы можно увидеть, если сделать почвенный разрез (см. рис.). Верхний слой – пахотный, самый ценный, более плодородный и более богатый питательными веществами. В нём концентрируются в процессе отмирания растений и микроорганизмов органические вещества, которые и стимулируют дальнейший процесс почвообразования.
Только растения могут своими корнями собирать элементы питания со всех слоёв почвы, накапливать их в себе, а после отмирания обогащать питательными веществами этот верхний слой земли. В исходных почвах он маленький 5-8 см (это лесная подстилка), а для сельскохозяйственных растений нужен более мощный слой – до 20-28 см. И только человек, владелец дачного участка может увеличить его мощность, если будет правильно обрабатывать почву и вносить в неё органические и минеральные удобрения в нужных количествах.
Подзолистый слой
Второй слой почвы называют подзолистым (А), он совершенно бесплодный, имеет белёсую окраску подобно цвету золы, образован из материнской породы в результате промывания кислотными выделениями растений и избыточными атмосферными осадками, он имеет неблагоприятную для растений кислую реакцию среды, поэтому и опасен для роста корней.
При сельскохозяйственном использовании почвы человек должен избавляться от этого неблагополучного для растений слоя. Однако простого физического припахивания для этого недостаточно. Мгновенно, просто перекопав почву, за один приём или один год избавиться от него нельзя. В этом случае погибнет весь пахотный слой (лесная подстилка), произойдёт его разбавление и подкисление, растения просто не смогут расти на такой смеси. Мощность подзолистого слоя в различных почвах разная, от 3 до 7-15 см. Поэтому для освоения этого слоя потребуется 3-8 лет.
Разрешается припахивать к пахотному горизонту не более 1-2 см в год и то при условии, если на каждый припахиваемый сантиметр слоя будет вноситься по 10 кг/м 2 хорошего навоза, 50 г/м 2 суперфосфата и 200 г/м 2 доломитовой муки. Только при таких мероприятиях через несколько лет пахотный горизонт увеличится до 25-28 см, а подзолистый горизонт исчезнет, и почву можно будет считать освоенной.
Иллювиальный слой
Третий горизонт почвы называют иллювиальным (В1 переходный и В2 горизонт вмывания), он более плотный. Уплотнение происходит в результате вмывания в него различных веществ из верхних слоёв почвы, он содержит много коллоидных (глинистых) частиц, полуторных окислов железа и алюминия, кстати, очень токсичных для растений, мощность его – 50-150 см. Повышенная плотность этого горизонта, наличие закисных соединений препятствует росту и дыханию корней. Улучшить его можно только путём глубокого рыхления специальными орудиями или путём сложной ручной послойной перекопки, или перекопки местно на дне посадочной ямы во время посадки плодовых культур.
Материнская порода
Далее идёт материнская порода (С), из неё формировались все верхние слои почвы. От химического состава материнской породы зависит состав и плодородие всей почвы. Почва не может содержать больше элементов питания для растений, чем их было в материнской породе. В истории Земли территория Северо-Западного региона когда-то была укрыта водами океана, вода потом отступила и унесла с собой все растворимые элементы питания.
Поэтому наши почвы по своему происхождению изначально очень бедны всеми питательными веществами и, особенно, в дефиците для растений находятся азот, фосфор, йод, медь, кобальт, молибден, бор и некоторые другие микроэлементы. Поэтому у животных и человека могут встречаться эндемические заболевания, связанные с дефицитом этих элементов и в почве и в растениях – продуктах питания. Поэтому наши почвы (из-за бедности) относятся к зоне рискованного земледелия, где без внесения органических и минеральных удобрений полноценный урожай и качественные продукты питания вырастить просто не возможно.
Верхний пахотный горизонт дерново-подзолистой почвы в познавательных целях можно разделить на пять составных частей (фаз): одна часть – минеральные вещества (песчаные частицы 0,05-1 мм, глинистые – 0,001-0,05 мм, коллоидные – меньше 0,001 мм), на них приходится в среднем до 270 кг/м 2 от всей массы на одном квадратном метре глубиной 25 см, вторая часть – органические вещества (остатки растений, отмершие микроорганизмы и гумусовые вещества), 13-20 кг/м 2 от всей массы почвы, третья часть – почвенный воздух, он почти ничего не весит, четвёртая часть – почвенный раствор, на него приходиться 10-20 кг/м 2 , пятая часть – это живая фаза почвы (микроорганизмы, грибы, водоросли, черви, насекомые, млекопитающие и другие организмы), до 20 кг/м 2 . Все фазы почвы нужны и важны для выращивания растений.
Особенно ценно то, чтобы соотношения фаз почвы не нарушались и сохранялись. В этом и состоит особая забота садовода. Если соотношения фаз почвы и целостность генетических слоёв почвы садоводом нарушаются, то происходит ее деградация, почва в этом случае умирает. Деградация почвы происходит по-разному, то есть по различным причинам, и интенсивность этого процесса зависит только от деятельности садовода и овощевода.
Функционирование почв – это результат действия сложнейшего комплекса природных, биохимических и биофизических механизмов, в том числе и человека. Почва является универсальной средой, где биогеохимические процессы протекают циклично, создаются условия для жизни растений, регулируется гидрологический режим всей экосистемы и состав атмосферы. Почва в этом случае служит защитным и благоприятным экраном для всего живого, преобразователем и накопителем органического вещества в пахотном слое почвы.
Василий Робертович Вильямс
Василий Робертович Вильямс, известный учёный почвовед, в своих трудах наглядно показал, из чего и как появляется почва. Он писал: «Весь химизм почвы есть не более как функция органического вещества её, и притом вещества, частью мёртвого, частью оживлённого самой деятельной напряжённой жизнью, и в материнской породе, в продуктах выветривания горных пород, мы не встречаем того деятельного, беспрерывно идущего химизма лишь оттого, что эта порода мертва.
Внесите в неё органическое вещество – внесёте в неё жизнь, и очень быстро мёртвая материнская порода обратится в живой комплекс, связывающий минеральную породу с органической, мертвую с живой, – она обратится в почву». Поэтому органические удобрения играют ведущую роль в жизни почвы и в питании растений. Без применения органических удобрений порода и почва остаются мёртвыми и не пригодными для выращивания качественной пищи для человека.
В зависимости от использования почвы на даче нужно выделить несколько экологических зон, в которых почвенные процессы – окультуривание или деградация – протекают по-разному. Участок нужно разделить на жилую зону, овощной огород, сад, цветник-газон и зону защищённого грунта. Рекомендуется все эти зоны размежевать канавками для стока ливневых вод, их же можно использовать в сухое время года в качестве дорожек.
Поверхность почвы в каждой зоне должна быть ровной, чтобы поверхностные воды легко удалялись, не задерживались, чтобы предотвратить развитие в понижениях застойных болотных процессов. Каждый квадратный метр пахотного слоя почвы глубиной 25 см стоит дорого, в среднем не менее 400 рублей. Поэтому верхний пахотный горизонт почвы с территории будущей жилой зоны просто удаляется и используется для выравнивания и улучшения почвы на других участках.
Геннадий Васяев, доцент,
гл. специалист Северо-Западного регионального научного центра Россельхозакадемии
Ольга Васяева, садовод любитель
Источник
Строение пахотного слоя
Соотношение между объемами твердой фазы и промежутков в почве и объемами некапиллярных и капиллярных пор называют строением пахотного слоя.
Почвенные поры условно разделяют на некапиллярные и капиллярные. Первые находятся между почвенными микроагрегатами и крупными песчаными частицами, вторые расположены внутри почвенных агрегатов (внутриагрегатные поры), а также между частицами почвы, касающимися агрегатов.
Общий объем почвенных промежутков называют скважностью, или порозностью, почвы. Скважность складывается из капиллярной и некапиллярной.
Объем капиллярных пор в процентах от всего объема почвы называют капиллярной скважностью, а объем некапиллярных промежутков — некапиллярной скважностью. Такое условное деление общей скважности дает возможность сделать оценку некоторых физических свойств почвы.
А. Г. Дояренко в результате многолетних исследований факторов жизни растений в поле пришел к такому выводу: «Все интересующие нас свойства пашни определяются наличием в почве капиллярной и некапиллярной скважности и их соотношением». Эти соотношения он предложил положить в основу оценки качества различных приемов обработки почвы и обрабатывающих орудий.
Строение пахотного слоя зависит от диаметра агрегатов, их расположения, внутриагрегатной порозности и содержания в почве пыли. Путем изменения строения пахотного слоя можно усиливать или ослаблять жизнедеятельность аэробных или анаэробных бактерий. При усилении развития аэробных бактерий ускоряется минерализация органических веществ, а при его замедлении становятся интенсивнее анаэробные процессы и медленнее разлагается органическое вещество.
Установлено, что при увеличении некапиллярной скважности усиливается движение влаги из верхних слоев почвы в нижние, а капиллярной — возрастает ее приток в верхний слой по капиллярам. При разрушении их подача влаги из нижних горизонтов в верхние прекращается.
Принято считать для дерново-подзолистых почв наиболее благоприятным соотношением между объемами некапиллярных промежутков и капиллярных пор 1:1 или первый должен быть несколько больше второго.
При соотношении капиллярной и некапиллярной скважности 1:1 устанавливаются наилучшие условия водного, воздушного и пищевого режимов почвы. Выявлено, что строение пахотного слоя можно регулировать путем изменения сложения (плотности) почвы и структуры.
Под плотностью почвы понимается отношение ее массы к объему (в г на 1 см3). Она зависит от взаимного расположения частиц («упаковки»), их формы, минералогического состава и содержания в почве органических веществ.
Не следует смешивать понятие плотность с понятием твердости почвы. Твердостью называют способность почвы оказывать сопротивление силе вдавливания (нажима). Ее выражают в килограммах на 1 см2. Она зависит от плотности, связности и влажности. Как твердость, так и плотность — важные показатели физических свойств почвы.
Обычно плотными считают почвы, которые трудно обрабатываются. Но бывают случаи, когда труднообрабатываемые тяжелосуглинистые почвы с повышенным количеством органического вещества могут иметь плотность меньше, чем легкообрабатываемые супесчаные почвы.
По мере уплотнения верхнего слоя у глинистых и суглинистых почв уменьшается поступление в растение азота. Это обусловлено снижением аэрации почвы и замедлением минерализации органического вещества. Кроме того, у плотных почв возрастает содержание влаги в связанном состоянии. Резкое ее увеличение наблюдается уже при плотности 1,5—1,6 г на 1 см3.
При плотности 2 г на 1 см3 вся почвенная влага становится недоступной растениям. В опытах Б. Н. Мичурина при плотности 1,1 влажность завядания растений была 11%, а при плотности 1,6—19%. Уплотнение способствует увеличению теплопроводности, а это, в свою очередь, оказывает влияние на температуру почвы. Например, в случае применения после посева культуры гладкого катка температура уплотненного слоя в дневное время повышается на 3—4°.
На плотность почвы влияет ее обработка, изменение почвенной структуры, внесение органических удобрений, замерзание воды, набухание.
Во время работы сельскохозяйственных орудий изменяются объемы капиллярных и некапиллярных промежутков. При дроблении крупных агрегатов на мелкие увеличивается количество некапиллярных промежутков, а отношение их к капиллярным достигает максимальной величины.
Когда происходит дробление мелких комков (0,5—0,25 мм) и возрастает содержание агрегатов меньше 0,25 мм, увеличивается объем капиллярных промежутков и значительно снижается объем некапиллярных.
Корни культурных растений во время роста преодолевают значительное сопротивление почвы. Однако на сильно уплотненных почвах их рост замедляется или вообще прекращается. Но из этого нельзя сделать вывод, что в рыхлых почвах лучше развивается корневая система. Известно много случаев, когда на уплотненной почве растения росли лучше, чем на рыхлой. На сильно рыхлой почве иногда наблюдается обрыв корней вследствие быстрого ее оседания в период обильных дождей. В опытах В. В. Цветкова при плотности почвы 1,3 на седьмой день после посева яровая пшеница имела полевую всхожесть 60%, а па рыхлой (1 г на см3)—52%. Через 10 дней она составила соответственно 88 и 84%.
Культурные растения предъявляют различные требования к уплотнению почвы. Так, картофель, кормовые корнеплоды, сахарная и столовая свекла хорошо растут и дают высокие урожаи только на рыхлых почвах.
Отношение многолетних бобовых и злаковых трав к плотности почвы зависит от возраста. Молодые растения, особенно красного клевера, очень плохо переносят уплотнение верхнего слоя почвы. На второй год жизни и в последующие они могут нормально произрастать и на сравнительно уплотненной почве. На рост растений влияет и плотность подпахотного горизонта, который препятствует нормальному распространению корневой системы как вглубь, так и вширь. На почвах с уплотненным подпахотным горизонтом рекомендуют применять вспашку с почвоуглубителями или другими орудиями.
Источник