Свойство почвы удовлетворять растения питание

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

Особенности почвы как субстрата, питающего растение

В естественных условиях минеральное питание осуществляется значительно сложнее, чем в искусственных. В почве встречается большое разнообразие соединений различных элементов, вступающих во взаимодействие друг с другом. В почвенном растворе содержится мизерная часть элементов минерального питания растений. Большая часть их адсорбирована коллоидными составными частями почвы. Много питательных веществ содержится в почве в виде минералов или органических веществ, растворимых в воде.

Растения, выращиваемые в водной вытяжке из почвы, плохо растут и развиваются. Это свидетельствует о бедности, почвенного раствора элементами минерального питания. Следовательно, растение должно обладать способностью использовать адсорбированные и даже нерастворимые минеральные вещества.

Почва состоит из твердой фазы (неорганические и органические вещества), почвенного раствора и газовой фазы (О₂, СО₂, N). Питательные вещества для растений содержатся в почве в четырех формах: растворенные в воде (почвенный раствор), доступные растениям, но легко вымываемые; адсорбированные на поверхности коллоидов, невымываемые, но доступные для растений при ионном обмене; выделяемые растением ионы (например, Н + ); труднодоступные для растений неорганические соли (сульфаты, фосфаты, карбонаты).

Адсорбирование и прочное удерживание растворимых веществ почвой называется ее поглощающей способностью, а коллоидная часть почвы, которая обусловливает эту способность, — почвенным поглощающим комплексом. Поглощение почвой различных веществ (особенно катионов) изучал советский ученый К. К. Гедройц. Он установил, что почвенные коллоиды всегда насыщены теми или иными катионами, которые способны обмениваться в эквивалентных отношениях на другие катионы, содержащиеся в растворе. Эти катионы были названы поглощенными, или обменными, а общее их количество, выраженное в миллиграмм-эквивалентных на 100 г почвы, — емкостью поглощения, или емкостью обмена. От состава обменных катионов зависят многие важные в производственном отношении физические и химические свойства почвы. Различают пять видов поглощения веществ почвой (К. К. Гедройц).

Механическая поглощающая способность. Почва, как пористое тело, задерживает мелкие частицы, через нее профильтровываются грубые суспензии.
Физическая поглощающая способность. На поверхности твердой фазы почвы и почвенного раствора создается поверхностное натяжение, которое вызывает повышение концентрации возле самой поверхности твердых частиц — адсорбцию (положительную). Наблюдается и отрицательная адсорбция (например, Cl — , NO₃ — ); такие ионы профильтровываются.
Физико-химическая поглощающая способность. Часть элементов адсорбируется на поверхности почвенных частиц или раствора, а остальные вступают в обменные химические реакции с почвенными частицами. Она имеет существенное значение в создании плодородия почвы, а также в питании растений.
Химическая поглощающая способность. Вещество, которое вносят в почву, образует нерастворимые соединения. Происходят их глубокие химические превращения. Например, при внесении фосфорных солей в почву, содержащую большое количество кальция, образуется труднорастворимое в воде соединение — Са₃(РО₄)₂.
Биологическая поглощающая способность. В результате жизнедеятельности бактерий, грибов и других микроорганизмов происходит поглощение элементов минерального питания.

На основании учения о почвенном поглощающем комплексе К. К. Гедройц сводил процессы почвообразования главным образом к химическим явлениям, недостаточно учитывая роль растительности в этих процессах.

Рис. 51. Корешки проростков горчицы: 1 — выращенные во влажном воздухе; 2 — выращенные в почве (на них образовался «футляр» вследствие контакта c почвой).

Поглощающая способность почв, особенно физико-химическая и физическая, имеет большое значение для минерального питания растений. В почве происходит закрепление вносимых удобрений — калийных, фосфорных, аммиачных. Они не вымываются, легкодоступны для растений, препятствуют повышению концентрации почвенного раствора. Весь процесс поглощения солей из почвы корнями растений в значительной мере сводится к обменным реакциям между корневыми клетками и почвенным поглощающим комплексом с помощью почвенного раствора. При контакте с почвой корни растений способны растворять почти нерастворимые минералы (рис.51).

Если в сосуд с почвой поместить мраморную отполированную пластинку под углом 45&deg и посеять семена растений, то на пластинке остаются следы корневой системы, которые хорошо видны невооруженным глазом. Труднорастворимые фосфаты — фосфориты при контакте с корневой системой растворяются.

В растворении различных соединений большую роль играют углекислый газ, выделяемый корневой системой растений в процессе дыхания, яблочная кислота, сахар и т. д. При питании растений растворению труднорастворимых соединений способствуют физиологически кислые соли, например (NH₄)₂SO₄. При внесении в почву физиологически кислых солей (сернокислого аммония) одновременно с нерастворимыми в воде фосфоритами фосфорная кислота из них освобождается и усваивается злаками; при использовании физиологически щелочной соли NaNO₃ фосфорит малодоступен для растений (Д. Н. Прянишников).

Большое значение в питании растений принадлежит гумусовым веществам почвы. Установлено, что в гумусе концентрируется в сотни и тысячи раз большее количество микроэлементов, чем в почве. В нем содержится много меди, цинка, стронция, селена, марганца, кобальта, никеля. Эти элементы, поступая в растение, повышают активность ферментов, катализируют биохимические процессы превращения органических веществ, биосинтез белков, витаминов, органических кислот и участвуют в процессе фотосинтеза растений. В гумусе также содержатся соединения из группы цикло парафинов и нафтеновые кислоты, стимулирующие рост и развитие растений.

В составе органической части почвы, кроме гумусовых соединений и микроэлементов, содержится еще и ряд биологически активных веществ: витамины В₆ и B₁₂) тиамин, рибофлавин, биотин, гетероауксин, гиббереллины, ферменты — продуценты почвенных микроорганизмов.

Гуминовые кислоты, поглощаемые корневой системой растений, повышают проницаемость клеточных мембран, в результате усиливается поступление в растение питательных и физиологически активных веществ из почвы.

Дополнительные материалы по теме:

Источник

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Свойства почвы в связи с питанием растений и применением удобрений

Рост и развитие растений находятся в тесной зависимости от физических химических и биологических свойств почвы. Общий запас питательных веществ в ней и содержание их в доступных для растений формах, интенсивность процессов перехода питательных веществ из неусвояемого состояния в усвояемое и обратно в значительной степени определяют условия питания растений и потребность их в удобрении.[ . ]

Растения используют для питания усвояемые питательные вещества из почвы, а также из внесенных в нее удобрений. При высоком содержании усвояемых питательных веществ в почве потребность в удобрениях снижается, при низком содержании, наоборот, резко возрастает. В зависимости от состава и свойств почвы общий запас и количество усвояемых питательных веществ в разных почвах неодинаковы, поэтому отзывчивость на удобрения и эффективность их на разных почвах могут быть также различными. В процессе питания наблюдаются тесная взаимосвязь и взаимодействие между растениями, почвой и удобрениями.[ . ]

Внесенные в почву удобрения подвергаются разнообразным химическим, физико-химическим и биологическим превращениям, которые оказывают влияние на растворимость содержащихся в удобрениях питательных веществ, на способность их к передвижению в почве и доступность для растений. Характер и интенсивность процессов превращения удобрений в почве зависят от физических, химических и биологических свойств почвы. В разных почвах эти процессы проходят по-разному. Вместе с тем удобрения сами оказывают сильное действие на почву: обогащают ее питательными веществами, изменяют реакцию почвенного раствора, интенсивность и характер микробиологических процессов и другие свойства почвы, определяющие ее плодородие. Поэтому знание состава почвы, ее свойств и происходящих в ней физико-химических, химических и биологических процессов очень важно для понимания характера превращения удобрений в почве, особенностей действия их на разных почвах, а следовательно, для правильного и наиболее эффективного применения удобрений в соответствии с требованиями возделываемых растений и почвенными условиями.[ . ]

Источник