Основные показатели плодородия почвы

 

Введение.

В современном земледелии плодородием почвы - способность почвы служить культурным растениям средой обитания, источником и посредником в обеспечении земными факторами жизни и выполнять экологическую функцию. Плодородная почва должна соответствовать требованиям:

• обеспечивать оптимальные условия водно-воздушного и теплового режимов;
• содержать достаточное количество подвижных форм питательных веществ;
• трансформировать питательные вещества почвенных запасов и вносимых извне и накапливать их;
• обладать сильновыраженным фитосанитарным эффектом, проявляющимся в устранении фитотоксичных веществ и микроорганизмов, фитопатогенов и установлении равновесия между полезной и вредной энтомофауной в межвегетационные периоды, быть относительно чистой от семян и вегетативных органов размножения сорных растений;
• быть устойчивой к различным факторам разрушения и пригодной для применения современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

Плодородие почвы — одно из  условий производства урожая. величина урожая зависит от растения, климата, исторического времени и деятельности земледельца. Для реализации своего потенциала каждая культура требует конкретных почвенных условий, продолжительности вегетационного периода с определенными тепло- и влагообеспеченностью, своевременного и качественного выполнения технологических приемов возделывания растения с учетом уровня развития научно-технического прогресса.

Плодородие почвы не всегда характеризуется уровнем урожая. В то же время при прочих равных условиях урожай культуры будет определяться плодородием почвы. Возрастает экологическое значение плодородия в повышении устойчивости почвы как элемента биосферы к деградации. Уровень плодородия одних и тех же типов и разновидностей почвы во многом зависит от их пространственного расположения в пределах ландшафта, характеризующегося рельефом, крутизной и экспозицией склонов, гидрологическим режимом, химическим составом почвообразующих пород и др. Для количественной оценки плодородия почвы в земледелии используют показатели, которые находятся в корреляционной связи с урожаем. Эти показатели объединены в три группы: агрофизические, биологические и агрохимические.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Агрофизические факторы плодородия почвы.

 

1.1 Гранулометрический состав.

 

Развитая почва представляет собой смесь механических элементов  трех видов: минеральные, органические и органоминеральные частицы. В  минеральных почвах превалируют  минеральные механические частицы  разной формы и размера, разного  химического и минералогического  состава.

Дисперсность этого материала, химический и минералогический состав — фундаментальные свойства любой  почвы, оказывающие многообразное  воздействие на комплекс агрономических показателей почвы, ее плодородие. Относительное  содержание в почве и породе механических элементов (фракций) называется гранулометрическим составом.

Механические частицы  почвы больше 1 мм в диаметре называют скелетом почвы, частицы меньше 1 мм — мелкоземом. Мелкозем подразделяют на физический песок (частицы больше 0,01 мм) и физическую глину (частицы  меньше 0,01 мм).

В зависимости от содержания физического песка и физической глины почвы могут быть песчаными, супесчаными, суглинистыми, глинами.

Гранулометрический состав почвы, прежде всего, определяет поглотительные (сорбционные) свойства почвы. Тонкодисперсные  частицы в силу большой абсолютной и удельной поверхности обладают высокой емкостью поглощения. С измельчением частиц возрастают их гигроскопичность, влагоемкость, пластичность и другие технологические свойства. Частицы  менее 0,001 мм обладают четко выраженной коагуляционной способностью. Эта способность  механических тонкодисперсных частиц исключительно важна при структурообразовании. Они вследствие высокой поглотительной способности содержат наибольшее количество гумуса.

Плотность почвы уменьшается  по мере увеличения в ее составе  мелкозема. Валовой химический состав разных механических фракций почвы  закономерно изменяется независимо от почвенного типа. Так, по мере увеличения дисперсности частиц в них резко  уменьшается содержание кислорода  и возрастает количество железа, алюминия, кальция, магния, калия и натрия. Частицы меньше 0,001 мм — наиболее ценная часть рыхлых пород и почв, поскольку в них содержатся основные запасы зольных питательных элементов. Пластичность почвы зависят от содержания в почве физической глины. Аналогично гранулометрический состав влияет и  на твердость почвы. Высокая твердость  почвы препятствует росту проростков и корней растений, а нередко является и причиной гибели растений. Твердые  почвы оказывают большое сопротивление  рабочим органам почвообрабатывающих  машин.

Набухаемость почвы происходит за счет оболочек связанной воды, которые  формируются вокруг коллоидных и  глинистых частиц. Эти оболочки уменьшают  силы сцепления между частицами, раздвигают их и способствуют увеличению объема почвы.

В основном величина и характер набухания почвы зависят от минералогического  состава почвы, в частности от содержания вторичных минералов  типа монтмориллонита, имеющих подвижную  кристаллическую решетку.

Среди технологических свойств  почв важную роль в создании физической спелости почвы имеет липкость: при  излишней липкости увеличивается тяговое  сопротивление почвообрабатывающих  орудий и резко ухудшается качество обработки почвы. Как показали исследования В. В. Охотина, липкость почвы прямо  пропорциональна содержанию физической глины.

Гранулометрический состав как фактор плодородия пахотных почв находит отражение в системах бонитировки почв. В большинстве  случаев наиболее благоприятное  сочетание агрофизических, биологических  и агрохимических факторов плодородия отмечается в почвах среднего гранулометрического состава. Необходимо иметь в виду, что для разных почвенных типов, сильно различающихся по всему диапазону факторов плодородия, оценка гранулометрического состава как фактора плодородия может значительно различаться. Например, наиболее высокое плодородие черноземов соответствует, как правило, тяжелому гранулометрическому составу. Для дерново-подзолистых почв, сформировавшихся в зоне достаточного и избыточного увлажнения, наиболее благоприятен более легкий гранулометрический состав.

 

1.2 Структура.

 

Структура почвы — важный показатель физического состояния  плодородной почвы. Она определяет благоприятное строение пахотного  слоя почвы, ее водные, физико-механические и технологические свойства и  водно-гидрологические константы. Частицы  твердой фазы почвы, как правило, склеиваются в комочки (агрегаты). Способность почвы распадаться  на агрегаты различной величины называют структурностью. В почвоведении структура  почвы — важный морфологический  признак: по размеру агрегатов судят  о генетических особенностях, как  всей почвы, так и ее отдельных  горизонтов. По классификации С.А. Захарова, различают следующие типы структуры: глыбистую, комковатую, ореховатую, зернистую, столбчатую, призматическую, плитчатую, пластинчатую, листоватую, чешуйчатую.

Черноземы, например, в естественном состоянии характеризуются отчетливо  выраженной зернистой структурой, серые  лесные почвы — ореховатой. Хорошо окультуренные дерново-подзолистые  почвы приобретают комковатую структуру, тогда как неокультуренные подзолы  отличаются плитчатой и листоватой.

В земледелии принята следующая  классификация структурных агрегатов: глыбистая структура — комки  более 10 мм, макроструктура — от 0,25 до 10 мм, микроструктура — менее 0,25 мм. Благоприятные размеры макро- и микроагрегатов для пахотной почвы в большей мере условны. В более влажных условиях оптимальные размеры структурных агрегатов увеличиваются, а в засушливых — уменьшаются. Однако в условиях эрозионной опасности особое агрономическое значение и в засушливых районах приобретает увеличение размеров агрегатов до 1—2 мм в диаметре.

Образование структурных  агрегатов в почве, по Н.А. Качинскому, происходит вследствие следующих процессов: взаимного осаждения (коагуляции) коллоидов, коагуляции коллоидов под влиянием электролитов. Эти процессы, однако, проявляются на фоне более общих  физико-механических, физико-химических и биологических факторов структурообразования.

Большое значение имеет механическое разделение почвенной массы на комки (агрегаты), которое в природных  условиях происходит под воздействием корневых систем растений, жизнедеятельности  биоты почвы, под влиянием периодических  промораживания — оттаивания, увлажнения и высушивания почвы, а в обрабатываемых почвах и воздействия почвообрабатывающих  орудий.

Состояние структуры почвы  непосредственно определяет параметры  строения пахотного слоя. Для образования  прочной структуры почвы необходимы следующие условия:

достаточное количество минеральных  и органических коллоидов; достаточное  содержание в почве щелочноземельных оснований; благоприятные гидротермические условия в почве; воздействие  на почвенную массу корней растений; воздействие на почву почвенной  фауны (дождевых червей, насекомых, землероев  и др.).

Структурное состояние —  наиболее достоверный, интегральный показатель плодородия почвы (его агрофизических факторов).

 

 

1.3 Мощность пахотного  и гумусового слоев.

 

Мощность обрабатываемого  слоя почвы, объем почвы, в котором  развивается корневая система растений. Глубокий пахотный слой обеспечивает более благоприятный водно-воздушный  и тепловой режим почвы. Осадки, поливная вода быстро поглощаются почвой, аккумулируются в ней и затем потребляются растениями по мере их роста и развития. Глубокий пахотный слой — своеобразный регулятор влажности почвы, как  при недостатке, так и при избытке  выпадающих осадков. Лучшие условия  увлажнения почвы обеспечивают благоприятный  питательный режим почвы, обусловленный, в свою очередь, нормально протекающими процессами разрушения — синтеза  органического вещества. Установлено, что глубокий пахотный слой обеспечивает благоприятную минерализацию органического  вещества при эффективной одновременной  его гумификации и при благоприятном  качественном состоянии.

При обработке почвы на 20—22 см в подпахотном слое нельзя обнаружить такие агрономически  ценные группы микроорганизмов, как  нитрификаторы, целлюлозоразрушители (Н.В. Мешков и Р.Н. Ходакова). При обработке  почвы на 30—40 см эти микроорганизмы широко представлены в почве. Общее  количество микроорганизмов в почве  и продуцирование почвой СО₂ при глубокой обработке возрастало в 1,5—2 раза. Другой показатель производительности почвенных микроорганизмов — превращение азотистых соединений. В глубоком пахотном слое количество нитрифицирующих микроорганизмов, а также почвенной фауны значительно больше. В глубоком пахотном слое увеличивается содержание подвижных форм фосфора и калия.

 

 

1.4 Водный режим.

 

Влага необходима для прорастания  семян, без нее невозможны последующий  рост и развитие растения. С водой  в растение из почвы поступают  питательные вещества, испарение  воды листьями обеспечивает нормальные температурные условия жизнедеятельности  растения.

Вода — обязательное условие  почвообразования и формирования почвенного плодородия. Без нее невозможно развитие почвенной фауны и микрофлоры. Процессы превращения, трансформации  и миграции веществ в почве  также требуют большого количества воды.

Для определения потребности  растений в воде применяют показатель — транспирационный коэффициент  - количество весовых частей воды, затраченной на одну весовую часть урожая.

Степень доступности почвенной  влаги растениям и состояние  водного режима, выражают почвенно-гидролитические  константами. Различают следующие  почвенно-гидрологические константы:

1. Максимальная адсорбционная  влагоемкость (МАВ) — влажность  почвы, соответствующая наибольшему  содержанию недоступной растениям  прочносвязанной влаги.

2. Максимальная гигроскопичность (МГ) — влажность почвы, соответствующая  количеству воды, которое почва  может сорбировать из воздуха,  полностью насыщенного водяным  паром. Влага, соответствующая  МГ, полностью недоступна растениям.

3. Влажность устойчивого  увядания растений (ВЗ), соответствующая  содержанию в почве воды, при  котором растения обнаруживают  признаки увядания, не проходящие  при помещении растений в насыщенную  водяным паром атмосферу. Влажность  увядания соответствует влажности  почвы, когда влага из недоступного  для растений состояния переходит  в доступное (нижний предел  доступности почвенной влаги).