Вода фактор плодородия почвы

Плодородие почвы

Определение

• Изучение способности почвы обеспечивать растения необходимыми минеральными питательными веществами, механизм, с помощью которого происходит поступление питательных веществ, и факторы, влияющие на обеспечение растениями питательными веществами.
• Естественная способность почвы обеспечивать растения питательными веществами.

Нельзя управлять плодородием почвы, можно управлять только питательными веществами для растений, которые в свою очередь влияют на плодородие почвы.

Динамика системы почва — растение

Если М — элемент питания, его движение можно описать следующим образом

М (твердая фаза) → М (раствор) → М (корень растения) → М (растение)

Факторы, которые влияют на преобразование недоступных питательных элементов в доступные и наоборот являются:

• Химическая активность в недоступной форме питательного элемента
• Химическая активность любых замещающих ионов в точке реакции
• Количество доступных ионов в растворе
• Микробная активность
• Факторы, влияющие на перенос доступных ионов на поверхность корня

В свою очередь, на активность микробов влияют влага, аэрация, поступление питательных веществ, температура и рН почвы. На перенос доступных ионов на поверхность корня влияет возможность замены и количество обменных ионов, а также градиент концентрации растворенных ионов.

Подвижность питательных элементов

Определение

Способность питательного иона двигаться через почву по одному или нескольким механизмами.

Нитрат-ион является наиболее подвижным в почве из-за высокой растворимости в воде и очень ограниченной реакцией с соединениями почвы. Подвижность сульфат — иона почти такая же как у нитрат-иона, но ограничена в почвах с высокой емкостью анионного обмена. Обменные катионы удерживаются глиной и органическими веществами, но находятся в равновесии с почвенным раствором.

Скорость высвобождения зависит от:

• типа обмена и концентрации в почвенном растворе
• заменимости обменных катионов
• скорости удаления из почвенного раствора

Существует шесть основных факторов, влияющих на оценку плодородия почвы:

• Уровень органического вещества в почве
• Биологическая активность
• Обработка почвы
• Отсутствие или минимальная эрозия
• Правильный рН почвы
• Баланс питательных веществ

Почему важно органическое вещество?

На плодородие почвы большое влияние оказывает органическое вещество почвы. Органическое вещество — это часть почвы, которая образуется от разлагающихся растений и животных. Например, когда вспахивается поле, листья и корни становятся частью органического вещества почвы. В почве органическое вещество состоит из нескольких различных фракций, включая живые организмы, свежие и разложенные органические остатки.

Живые организмы

Живые организмы составляют около 15% органического вещества почвы. Живая часть почвы включает в себя дождевых червей, насекомых, бактерии, грибы, корни растений и такие животные, как полевки и родинки. Эти организмы помогают расщеплять только добавленные растительные остатки, навоз и другие органические вещества.

В процессе разложения, организмы получают энергию и питательные вещества, и выделяют доступные для растений питательные вещества. Этот процесс выделения питательных веществ называется минерализацией. Также организмы играют важную роль в агрегации почв и подавлении болезней.

Состав органического вещества почвы

Фактор плодородия I

Поддержание уровня органического вещества почвы

Очень важно поддерживать достаточный уровень органических веществ в почве. Для некоторых хозяйств это может быть довольно трудной задачей и требует от них диверсифицированного подхода. По сути, уровень органического вещества можно поддерживать за счет добавления различных видов органических веществ, одновременно уменьшая потери органического вещества из системы. На молочных фермах основным источником органического вещества является навоз. Другими источниками органического вещества могут быть покровные культуры и растительные остатки. Севооборота, которые включают в себя многолетние посевы трав, уменьшение агрессивной и непрерывной обработки почвы, помогут уменьшить потери органического вещества.

Более подробно о органическое вещество почвы Вы можете ознакомиться в статье:

Фактор плодородия ІІ

Поддержание биологической активности почвы

Вторым фактором плодородия почвы является поддержка биологического разнообразия в почве. Почвенная пищевая паутина состоит из множества организмов, которые имеют различные размеры, но их выживание в значительной степени зависит друг от друга. Биологически разнообразный грунт может насчитывать до 100 000 различных типов живых организмов.

Про грунтовые микробы читайте в статье:

Побочные продукты, образующиеся из корней и свежих органических остатков, питают грунтовые организмы. В свою очередь, грунтовые организмы поддерживают здоровье растений, поскольку они разлагают органические вещества, участвуют в круговороте питательных веществ, раскладывают загрязняющие вещества, улучшают структуру почвы и контролируют популяции вредителей сельскохозяйственных культур.

Например, для других почвенных организмов, дождевые черви расщепляют крупные куски растительных остатков на более мелкие. Дождевые черви также закапываются в почве, обеспечивая множество воздушных каналов для роста корней. Наконец, дождевые черви выделяют муцигель, который помогает почвы связываться.

Фактор плодородия ІІІ

Обработка почвы

Следующим принципом плодородия является управление обработкой почвы. Считается, что почвы в хорошем физическом состоянии — почвы пористые, в которые легко проникает вода и корни. Пористое пространство создается агрегированной почвой. Грунтовые агрегаты образуются, когда частицы почвы (песок, ил, глина) склеиваются вместе с органическими веществами, грунтовыми организмами и корнями растений. Клей, удерживающий все это вместе, образуется из корней растений и почвенных микроорганизмов.

Грунтовые агрегаты бывают разных форм, размеров и уровней стабильности. Их размещение в грунтовой экосистеме формирует структуру почвы. Пространство между грунтовыми агрегатами обеспечивает пространство для воздуха и воды. Поэтому на таких почвах меньше проблем с эрозией и вымыванием, питательные вещества легче становятся доступными для корней растений.

Все о биологии почв, читайте в статье:

Фактор плодородия ІV

Предотвращение эрозии почвы

Одним из факторов плодородия почв является уменьшение потерь питательных веществ в окружающую среду. Эрозия — это основной механизм, с помощью которого ценный верхний слой почвы теряется с сельскохозяйственных полей. Уменьшение эрозии — это поддержание почвы в таком состоянии, которое будет противостоять воздействию дождя и ветра.

Существует много способов, которые можно применить для борьбы с эрозией, Во-первых, держите почву максимально покрытой растительным материалом. Например, эрозия больше на полях с пропашными культурами, чем с многолетними травами. В системе пропашных культур, покровные культуры можно выращивать для защиты почвы от эрозии в течение осенне-зимних месяцев.

Во-вторых, уменьшение обработки также влияет на уменьшение эрозии. Растительные остатки после минимальной обработки почвы, защищают поле от эрозии.

Бобовые культуры, как это красный клевер, является важной частью севооборота

Фактор плодородия V

Кислотность почвы

Нейтральная почва имеет рН 6,5 — 7,3. Кислая почва с рН 7,3. Кислотность почвы очень сильно влияет на доступность питательных элементов. Большинство сельскохозяйственных культур хорошо себя чувствуют на почвах с рН между 6,0 и 6,8. Бобовые чувствительны к кислотности, и плохо себя чувствуют при рН

Источник

Грунтовые воды как фактор почвообразования

Грунтовые воды существенно влияют на процессы почвообразования. Хотя многие ученые не выделяют этот фактор в отдельный, считая его частью климата либо рельефа. Но как тогда можно объяснить, что в пределах одной климатической зоны или на участках с похожим рельефом формируются почвы разных типов , подтипов, видов и разновидностей? Это во многом зависит именно от уровня и состава грунтовых вод.

В этой статье мы подробно расскажем, как вода влияет на процесс образования почвы. Вы узнаете, каким образом грунтовые воды связаны с климатом и рельефом. Но прежде всего давайте разберемся, что подразумевается под грунтовыми водами и какие они бывают.

Что такое грунтовые воды

Грунтовыми водами называют первый водоносный горизонт от поверхности земли. Он располагается на водоупорной, или водонепроницаемой породе. Например, это может быть плотный глинистый грунт. Питается первый горизонт влагой из осадков, талыми водами и частично из бассейнов соседствующих рек или озер.

Грунтовые воды отличаются по глубине и способу залегания, составу. Эти характеристики существенно влияют на почвообразование.

По способу залегания грунтовые воды бывают следующими:

• Верховодка
  то временный горизонт, образующийся в пределах почвенного профиля (плодородного слоя грунта). Он возникает в областях с большим количеством осадков или после интенсивного таяния снега. Существует верховодка от нескольких недель до 2-3 месяцев, затем испаряется или переходит в более глубокие горизонты.
• Открытые грунтовые воды
  Горизонт располагается на водонепроницаемой породе, сверху он прикрыт рыхлым грунтом. Вода по капиллярам поднимается в верхние слои почвы , может достигать корней растений и даже поверхности. Горизонт подпитывается осадками, его уровень постоянно меняется.
• Закрытые грунтовые воды
  Иногда их также называют межпластовыми. Такой горизонт сверху и снизу окружен водонепроницаемой породой. Он питается либо на отдаленных территориях, либо влагой из рек и озер. В почвообразовании закрытые грунтовые воды практически не участвуют.

Вода способна медленно передвигаться по склону или в сторону ближайшего водоема. В рыхлых породах (песке, гравии) скорость движения достигает 2-5 м/сутки. В супеси или суглинке скорость не превышает 1 м/сутки. В глинистых грунтах вода почти неподвижна, она смещается приблизительно на 1 м в год. Это способствует осаждению растворимых солей и повышению минерализации.

По количеству минеральных веществ грунтовые воды разделяют на:

• Пресные – до 1 г/л
• Солоноватые – 1-10 г/л
• Соленые – 10-50 г/л
• Рассолы – больше 50 г/л

Степень минерализации зависит от климата и глубины залегания грунтовых вод. Чем больше выпадает осадков и выше находится водоносный горизонт, тем преснее вода.

Зависимость грунтовых вод от климата и рельефа

Климат и рельеф являются, пожалуй, основными факторами почвообразования. Подробно о них вы можете прочитать в соответствующих статьях. Но почему же грунтовые воды часто относят к этим двум явлениям?

На первый взгляд, ответ лежит на поверхности:

Дело в том, что климат дает осадки, которые подпитывают грунтовые воды. Рельеф же влияет на то, где расположены горизонты , как передвигается влага. Об этом мы уже рассказали выше. Но ведь только этими условиями влияние климата и рельефа на грунтовые воды не ограничивается.

Стоит также отметить, что от климатической зоны зависит минерализация грунтовых вод:

• В тундре
  Грунтовые воды в тундре залегают на глубине до 0,5 м. Они пресные, с большим количеством органических частиц. Содержание минеральных солей в них 0,01-0,03 г/л.
• В северной и средней тайге
  Глубина залегания вод здесь колеблется от 1-6 м до 8-10 м. Содержание минеральных солей низкое – 0,2-0,3 г/л (в основном это кремнезем и оксиды железа), есть примеси органики.
• В южной тайге и северной лесостепи
  Средняя глубина водоносного горизонта – 10-20 м. Степень минерализации – около 0,5 г/л, встречаются бикарбонаты кальция, соли магния и натрия.
• В лесостепи и степи
  Глубина залегания грунтовых вод от 25 до 60 м. Количество минеральных солей (бикарбонатов кальция, магния, сульфатов натрия) – 0,75-3 г/л.
• В сухой степи и полупустыне
  Водоносный горизонт тут находится на глубине 1 -10 м. Минеральные соли представлены в основном карбонатами, хлоридами и сульфидами натрия. Их содержание 5-20 г/л (иногда 20-50 г/л).

Что касается рельефа, зависимость здесь следующая:

Во-первых, на возвышенностях грунтовые воды залегают глубоко. В условиях тайги здесь могут формироваться дерновые и дерново-подзолистые почвы. В долинах уровень воды выше, что способствует образованию подзолистого слоя даже в черноземах.

Во-вторых, на состав минералов в грунтовых водах влияет и горная порода, в толще которой они накапливаются. В них могут растворяться соли кальция, магния, алюминия и железа. Затем из этих соединений образуются вторичные глинистые минералы.

Чем глубже находится водоносный горизонт, тем больше солей в нем растворяется. При отсутствии подпитки из осадков насыщенность раствора возрастает. Именно поэтому в сухих областях образуются соленые грунтовые воды.

Влияние грунтовых вод на почвообразование

Уровень залегания грунтовых вод влияет на водный режим почвы. При высоком расположении горизонта влага из осадков полностью проходит профиль и достигает водоносного слоя. Это называется промывным водным режимом. В таких условиях образуются торфяники , подзолистые почвы с кислой реакцией, высоким содержанием железа и кремнезема.

Если грунтовые воды способствуют образованию верховодки после таяния снега или обильных дождей, в почве начинают преобладать анаэробные процессы разложения органики. В результате образуется глей – кислый и малопродуктивный слой зеленоватого цвета, богатый солями алюминия, магния, марганца и железа.

В лесостепной зоне грунтовые воды находятся довольно глубоко, и влага из осадков доходит до них лишь в определенные месяцы года. Это способствует ощелачиванию, накоплению солей кальция и магния. В таких условиях формируются самые плодородные почвы – черноземы.

В сухих (аридных) областях, где грунтовые воды находятся близко к поверхности, формируется так называемый выпотной режим. Жидкость по капиллярам поднимается на поверхность и начинает интенсивно испаряться. Воды слабо подпитываются осадками, в них накапливаются соли натрия. В результате почвы превращаются в солончаки и практически полностью теряют плодородие.

В зависимости от уровня водоносного горизонта и участия грунтовых вод в почвообразовании, почвы разделяют на:

• Автоморфные
  Глубина залегания грунтовых вод больше 6 м. Они практически не принимают участия в почвообразовании. Режим почвы непромывной, реакция нейтральная или слабощелочная, плодородие среднее или высокое.
• Полугидроморфные
  Глубина залегания грунтовых вод – 3-6 м. По капиллярам они могут подниматься до корней растений. Воды привносят в почву растворенные соли , влияют на тип растительности, мощность корневой системы. Формируются такие почвы в условиях полупромывного водного режима или в поймах рек, которые периодически затапливаются. Плодородие почв с этим режимом высокое, реакция колеблется от слабокислой до слабощелочной.
• Гидроморфные
  Грунтовые воды залегают на глубине до 3 м. Они могут формировать болота, вызывают оглеевание и оподзоливание почв. Плодородная земля в такой местности имеет кислую реакцию, низкое или среднее плодородие.

Грунтовые воды – это фактор почвообразования, который выделяется не всеми учеными. Это объясняется тем, что они тесно связаны с рельефом и климатом. Тем не менее, именно грунтовые воды больше всего влияют на формирование азональных почв на некоторых территориях (в горах, долинах, поймах рек). От этого фактора также напрямую зависит плодородие почвенных покровов.

Источник