Влияние агрохимических свойств почвы
Влияние различных растительных сообществ на агрохимические свойства почвы
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
1. Введение
Почва является непременным соучастником всех основных функций проявления жизни на земле. Это ее участие осуществляется в системе организм — почва, в которой сложными трофическими цепями связаны между собой все растительные организмы, траво — и плотоядные животные и паразиты.
В настоящее время все очевиднее становится тот факт, что состояние почвенного покрова и его качество теснейшим образом связаны с наблюдающимися уже сегодня изменениями баланса кислорода и углекислоты в атмосфере, уменьшением запасов биологически чистой воды и эвтрофикацией водоемов. В этом проявляется особая планетарная роль почвенного покрова Земли. Поэтому задачи охраны и повышения почвенного плодородия в нашей стране приобрели первостепенную важность.
Почва является результатом развития природного почвообразовательного процесса. Она как бы замыкает на себя часть связей между животными и растениями, не только играя роль арены, где разыгрываются сцены жизни, но и являясь также преобразователем вещества разного происхождения в усвояемые для растений формы соединений. В то же время, растения оказывают значительное влияние как на физические, так и на химические свойства почвы. Растения могут подкислять или подщелачивать почву. Под влиянием растительных остатков значительно изменяется содержание органического вещества и основных элементов питания в почве. При этом происходящие изменения в почве связаны с видовым составом произрастающих на этой почве растений.
Цель исследований: изучить влияние растений смешанных лесов, многолетних трав на агрохимические свойства почвы.
Задачи: 1) изучить литературные источники; 2) отобрать образцы почвы в растительных сообществах: смешанный лес с преобладанием сосны, смешанный лес с преобладанием лиственных пород, угодье сенокос и городской парк; 3) повести агрохимический анализ почвенных образцов; 4) сравнить влияние различных растений по агрохимические показатели почвы.
Методы исследования: 1)изучение литературных источников; 2)отбор почвенных образцов; 3)лабораторно-исследовательский.
Предмет исследований : агрохимические свойства почвы .
Объект исследований: кислотность почвы, содержание органического вещества,азота, фосфора и калия в почвев различных природных сообществах.
Время проведения исследований: август – декабрь 2017 года.
2. Литературный обзор
2.1. Агрохимические свойства почвы.
Плодородие – сложное интегральное свойство почвы, которое определяется ее механическим, химическим и минералогическим составами, но при
этом важнейшее значение имеет содержание в почве органического вещества и его качественное состояние.
Органическое вещество представляет собой сложное сочетание растительных и животных остатков, находящихся на различных стадиях разложения, и специфических почвенных органических веществ, называемых гумусом.
Гумусное состояние почв – это фундаментальное свойство почвы, поскольку оно обуславливает все многообразие факторов плодородия, и в итоге – само плодородие [1].
Органическое вещество является источником азота и зольных элементов питания растений, оказывает существенное влияние на структурное состояние, физические, водно-физические и физико-механические свойства почв, играет ведущую роль в биологическом режиме почв, поддерживая в почвах определенный уровень биологической активности.
Реакция почвы является одним из основных диагностических показателей почвообразовательных процессов. Она оказывает большое влияние на развитие растений и почвенных микроорганизмов, на скорость и направленность происходящих в ней химических и биохимических процессов.
Она может быть нейтральной, кислой или щелочной. Наиболее кислую реакцию имеют верховые торфяники. Кислой реакцией характеризуются подзолистые и дерново-подзолистые почвы. Для черноземов свойственна нейтральная реакция, для каштановых почв, солонцов – щелочная.
Каждый вид растений лучше всего развивается при определенной реакции почвы. Наиболее благоприятными для большинства культур являются слабокислые или слабощелочные почвы. С реакцией почв тесно связана и жизнедеятельность почвенных организмов. В кислой среде распространена грибная микрофлора. Для бактерий предпочтительной реакцией является реакция, близкая к нейтральной. Таким образом, реакцию почв можно рассматривать как важный экологический признак [2]. Азот является одним из основных питательных элементов для роста растений, образования белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла и др. органических веществ. При недостатке азота в почве растения желтеют, становятся этиолированными и отстают в росте и развитии [3].
Азоту принадлежит важная роль в процессах новообразования гумусовых веществ. Аккумуляция азота в почве является характерным признаком почвообразования, а запасы общего азота определяют потенциальное плодородие.
Содержание азота в почве зависит от количества органического вещества, прежде всего гумуса. Следовательно, чем больше гумуса содержат почвы, тем больше в них азота
Валовое количество азота в почвах изменяется от 0,02-0,05 % в дерново-подзолистых песчаных до 0,2-0,5 % в черноземах [4].
Важным элементом биосферы является фосфор. По своему влиянию на развитие растений он занимает второе место после азота. Фосфор является составной частью сложной структуры нуклеиновых кислот растений, который регулирует синтез белка. Следовательно, фосфор играет важную роль в делении и развитии клеток. Фосфор так же связан с механизмом обмена энергии в клетках [5]. Содержание фосфора в почвах достигает 0,05-0,15%, а в метровом слое почвы в зависимости от типа составляет от 3,8 до 22,9 т/га, тогда как в дерново-подзолистых почвах-около 4 т/га [6] . В почву фосфор поступает с растительными и животными остатками, удобрениями; значительная часть его привносится почвообразующей породой. Некоторая часть фосфора поступает с атмосферными осадками, с космической и атмосферной пылью и техногенным путем [7].
Наряду с азотом и фосфором калий является важнейшим элементом питания растений.
В отличие от азота и фосфора калий не входит в состав органических соединений, находится в растениях только в ионной форме (К+). Около 80 % калия содержится в клеточном соке, а остальные 20 % обменно адсорбируются коллоидами цитоплазмы.
Калий участвует в процессах синтеза и оттока углеводов в растениях, обуславливает водоудерживающую способность клеток и тканей, влияет на устойчивость растений к засухе и поражаемость культур болезнями, играет важную роль в белковом обмене, активирует многие ферментные системы. При недостатке калия клетки растут неравномерно, что вызывает гофрированность, куполообразное закручивание листьев.
В почве его содержится значительно больше чем азота и фосфора. В глинистых и суглинистых почвах его содержится больше чем в песчаных или торфе[8]. Общее содержание калия в минеральных почвах нашей зоны выше в 5-15 раз, чем содержание азота, и в 8-40 раз выше, чем фосфора. Общее содержание калия в почвах колеблется от 0,5 до 3% [9].
2.2. Влияние растительности на свойства почвы.
В естественных условиях плодородие почв неразрывно связано с соответствующим этим почвам биоценозом и является результатом развития природного почвообразовательного процесса.
Лесная растительность с момента образования сомкнутого древостоя активно воздействует на почву, изменяя ее свойства. Происходящие изменения в почве связаны с видовым составом лесообразующих пород лесного биоценоза [10].
Различают почвоулучшающие и почвоухудшающие древесные породы. К первым относят те, лесной опад которых образует слабокислый или нейтральный гумус. Опад почвоухудшающих пород превращается в грубый гумус [11].
Высокими почвоулучшающими свойствами отличаются акация желтая, ракитник, дрок, на корнях которых поселяются клубеньковые бактерии, усваивающие азот воздуха. Обогащение почвы азотом происходит в основном через растительный опад. Почвоулучшающая роль березы, липы, ясеня, вязов, граба, лиственницы, лещины, бересклета, можжевельника, рябины, клена татарского заключается в быстром разложении их опада, более полном вовлечении содержащихся в нем химических элементов в новый цикл биологического круговорота.
Породы, образующие грубый покров, дающий сильнокислый гумус, считаются почвоухудшающими (пихта, ель, сосна) [12].
Огромное влияние на повышение плодородия почвы оказывают многолетние травы, бобовые и злаковые, оставляя после себя в почве большое количество корней и пожнивных остатков.
Многочисленные растительные остатки образуют в верхних слоях почвы большое количество гумуса, который склеивает почвенные частицы в структурные агрегаты. Поэтому после многолетних трав почва имеет повышенное содержание водопрочных структурных агрегатов, надежно противостоящих эрозии. Хорошо оструктуренная многолетними травами почва после обработки имеет рыхлое строение и высокую степень влагоемкости. Многолетние травы способны усваивать и переводить в органическую форму большое количество минеральных веществ почвы, в том числе вносимых с минеральными удобрениями. В составе растительных остатков многолетних трав эти вещества не вымываются из почвы и не загрязняют окружающую среду.
Среди различных сельскохозяйственных культур бобовым принадлежит ведущее место в обогащении почвы органическим веществом, как с точки зрения количества, так и его качества.
Роль бобовых культур в регулировании почвенного плодородия сложна и многообразна. Они не только изменяют круговорот азота в земледелии и способствуют накоплению органического вещества с низким отношением углерода к азоту, но и оказывают воздействие на развитие микроорганизмов и ферментативную активность почвы. Многолетние травы стоят в первом ряду почвоулучшающих культур [13].
3.Экспериментальная часть
3.1. Методика проведения исследований
Исследования проводили с августа по декабрь 2017 года. Почвенные образцы отбирали на глубине 0-10 см на территории Московской области. Угодье сенокос, смешанный лес расположены в Мытищинском районе: сенокос (фото 3) — рядом с деревней Торфоболото, смешанный лес с преобладание сосны (смешанный лес № 1) (фото 1) — между деревнями Новосельцево и Степаньково, смешанный лес с преобладанием лиственных пород деревьев (смешанный лес № 2) (фото 2)– между деревнями Новосельцево и Еремино. Городской парк (фото 4) находится в микрорайоне Шереметьевский города Долгопрудный. На угодье сенокос произрастают многолетние злаковые травы, клевер, одуванчик и другие, в лесу № 1 преобладала сосна обыкновенная. Древесная растительность смешанного
Фото 1. Лес 1 . Фото 2. Лес 2.
Фото 3. Сенокос . Фото 4. Городской парк.
леса № 2 состоит из ели, березы, лещины и др. В городском парке произрастают береза, ива, яблони, клен и др.
Агрохимические анализы почвы проводили на базе ФГБНУ ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса» в отделе аналитических методов исследований. Кислотность почвы определяли по ГОСТ 26483-85, органическое вещество – методом Тюрина ГОСТ 26213-91, общий азот – ГОСТ 26107-84, подвижные формы фосфора и калия – методом Кирсанова ГОСТ 54650-2011.
3.2. Результаты исследований.
Результаты агрохимического анализа почв представлены в таблице. Почвы городского парка и сенокоса имеют слабокислую реакцию среды
( 5.43 и 5.21 соответственно), почвы смешанного леса № 2 и смешанного леса № 1 – очень кислую реакцию среды (3,75 и 4,04 соответственно) . Исследования некоторых авторов [11, 14] показывают, что опад хвойных пород подкисляет почву. Это также отмечено и в наших исследованиях.
Высокое содержание органического вещества, общего азота, подвижных фосфора и калия отмечено в почве городского парка. Очевидно в городском парке проводили культурно-технические работы по улучшению состояния верхнего слоя почвы, возможно вносили торф, перегной, удобрения.
Основные почвенные показатели под различными ценозами
Источник
14. Агрохимические свойства почвы и их влияние на эффективность удобрений.
К агрохимическим свойствам почвы относятся: ГС, Гумус, Нг, S, ЕКО, pH, V, P2O5, K2O.
Механический состав почвы оказывает влияние на передвижение удобрений и их закрепление, а это определяет величину использования из них питательных веществ растениями. На легких по механическому составу почвах проявляется большая потребность в калийных удобрениях. На тяжелых почвах удобрения сильнее поглощаются и закрепляются почвой, на легких — хуже, нередко вымываются водой. Отсюда вывод: на тяжелых по механическому составу почвах минеральные удобрения можно вносить с осени под плуг, на легких — весной под культивацию.
Кислотность почв следует учитывать при выборе форм удобрений. На нейтральных и слабокислых почвах возможно использовать любые формы удобрений. На кислых почвах не следует вносить физиологически кислые удобрения, так как они будут еще больше подкислять почву. Такие почвы следует вначале произвестковать и только после этого вносить минеральные удобрения.
15. Основные пути повышения эффективности минеральных удобрений.
1. Использование оптимальных сроков и доз
2. Необходимо учитывать предшественников, дозы вносимые под предшественников
3. Использование припосевного удобрения и подкормок
4. Доведение водно-воздушного режима до оптимального
5. Высокий уровень агротехники и т.д.
16. Хранение удобрений. Пути предотвращения загрязнения почв, вод от минеральных удобрений.
Минеральные удобрения хранят на специальных складах. Склады могут быть разные, рассчитанные на определенную емкость, с учетом годовой оборачиваемости удобрений. Склады строятся на возвышенных элементах рельефа, чтобы грунтовые воды не достигали уровня пола склада и не отсыревали удобрения.
Склады могут быть: Пристанские (располагаются около причалов) и Прирельсовые (располагаются возле веток ж/д полотна)
Современные типовые проекты складов химической продукции предусматривают механизацию и автоматизацию выгрузки из железнодорожных вагонов, складской переработки и погрузки в автотранспорт. Прирельсовые и пристанские склады минеральных удобрений строят на расстоянии не ближе 200 м от жилых, общественных и производственных зданий.
Необходимо придерживаться следующих требований:
1. Минеральные удобрения должны быть герметично упакованы (затарены).
2. Выгрузка и транспортировка минеральных удобрений должны производиться без потерь.
3. Минеральные удобрения, известковые материалы и другая химическая продукция из складов (с баз) должны отпускаться только по массе.
4. На складах каждому виду удобрений отводится определенное место. (склады, условно делят на две части, в меньшей хранят затаренные удобрения, а в большей не незатаренные).
5. Аммиачная селитра огнеопасна, поэтому ее надо хранить в отдельном изолированном складе или в специально оборудованных изолированных секциях.
6. Затаренные удобрения хранят на плоских или стоечных поддонах
Как влияют минеральные удобрения на загрязнения окружающей среды в зависимости от сроков и способов внесения удобрений.
При несоблюдении сроков и способов внесения удобрения могут вымываться за счет эрозии почв, теряться и переноситься в реки до 10 кг Р2О5, 20-25 кг N, 10-15 кг К2О.
Допустимые дозы азотных удобрений – не более 200 кг/га, фосфорных – 150-200 кг/га, калийных – не более 300 кг/га. Превышение доз вызовет не полное использование элементов из удобрений, накопление их в почве и как результат – загрязнение. Удобрения следует вносить под культивацию, тогда они взаимодействуют с массой почвы, аммоний закрепляется в ППК, фосфаты – химически поглощаются, ионы калия – закрепляются в ППК. Также можно вносить локально при посеве и при подкорке, специальными комбинированными сеялками на 2-3 см ниже семян и культиваторами – растениепитателями, перекрестно в 2-х направлениях.
Пути загрязнения окружающей среды минеральными удобрениями.
Загрязнение окружающей среды удобрениями происходит из-за ряда причин:
1. Несовершенство технологии транспортировки, хранения, тукосмешения и внесения удобрений.
2. Нарушение агрономической технологии их применения в севообороте и под отдельные культуры.
3. Водная и ветровая (дефляция) эрозия почвы.
4. Несоответствие качества и свойств минеральных удобрений.
5. Интенсивное использование различных промышленных, городских и бытовых отходов на удобрения без систематического и тщательного контроля их химического состава.
6. Наличие в составе сопутствующих балластных элементов (фтора, хлора, натрия), а также токсичных тяжелых металлов (кадмия, свинца, мышьяка и др.).
Источник