Комплекс мероприятий по улучшению агрофизических и агрохимических свойств почвы, расчет доз известковых материалов, органических минеральных удобрений

Гранулометрический состав - относительное содержание частиц разной крупности, а также процентное соотношение физического песка и физической глины.

Физический песок - суммарное процентное содержание фракций мелкозема от 1 до 0,01 мм.

Физическая глина - суммарное процентное содержание фракций размером менее 0,01мм.

Существует классификация гранулометрического состава Н. А. Качинского, в которой каждому определенному процентному соотношению физической глины и физического песка дано свое название, заимствованное из народного лексикона. Эта классификация получила в почвоведении наибольшее признание.

Из этой классификации видно, что для разных типов почв почвообразования при одном и том же гранулометрическом составе (начиная с супеси) содержание физической глины неодинаковое. Это связано с тем, что частицы физической глины разных типов почвообразования обладают разной способностью к агрегатированию, имеют неодинаковые качественный состав и свойства. Например, в солонцах и сильносолонцеватых почвах содержится повышенное количество обменного катиона натрия. В результате усиливаются связность почв при высыхании и липкость при увлажнении. Из-за этого солонцы и сильносолонцеватые почвы на одну градацию тяжелее почв подзолистого типа почвообразования, которые содержат в почвенном поглощающем комплексе повышенное количество водородных ионов, усиливающих дисперсность твердой фазы.

Почвы степного типа почвообразования вследствие хорошей гумусированности (гуматного типа гумуса), высокой насыщенности почвенного поглощающего комплекса катионами кальция и магния обладают повышенной способностью к агрегатированию. Поэтому при одном и том же содержании физической глины они более легкие в обработке по сравнению с минеральными почвами других типов почвообразования.

Определить механический состав почвы можно по данным лабораторного анализа, и в полевых условиях.

В полевых условиях его определяют упрощенным методом. Способ основан на том, что почвы разные по гранулометрическому составу обладают различной пластичностью, то есть способностью почвенной массы при механических воздействиях необратимо менять форму (шнур и кольцо).

Гранулометрический состав определяет практически все свойства почв, поэтому его необходимо учитывать в работе агронома. Чем тяжелее гранулометрический состав, тем богаче минералогический состав почв, больше валовых и подвижных элементов питания растений, активнее совершаются гумусово-аккумулятивные процессы и процессы структурообразования, выше поглотительная способность, теплоемкость, влагоемкость, биогенность почв, ниже водо- и воздухопроницаемость и т.д. Таким образом, гранулометрический состав влияет на основные показатели плодородия.

От гранулометрического состава зависят течение в почвах микро-, мезо- и макропроцессов, формирование морфологических особенностей почвенных профилей. Гранулометрический состав влияет на интенсивность развития водной и ветровой эрозии, на проходимость транспорта по грунтовым дорогам.

От механического состава зависят технологические особенности агроприемов: сроки проведения полевых работ, дозы минеральных удобрений, наиболее целесообразное размещение на пахотных угодьях сельскохозяйственных культур с теми или иными видами обработки почв и т.д. От гранулометрического состава зависят затраты топлива на обработку почв, на земляные работы.

В агрономической практике используют приемы, позволяющие при необходимости регулировать гранулометрический состав. На песчаных почвах проводят глинование, на глинистых - пескование.

3.2 Анализ гранулометрического состава исследуемой почвы

Для определения гранулометрического состава почвы мы использовали метод отмучивания. Суть этого метода состоит в том, что частицы разного размера и массы с разной скоростью оседают из взмученного раствора.

Таблица 2 - Гранулометрический состав почвы по горизонтам почвенного разреза

Горизонт	Гранулометрический состав
Индекс	Название	Полевой метод	Метод отмучивания
			Содержание физической глины, %	Название почвы
А2	подзолистый	Супесчаная	21,8	Рыхлый песок
Bf	иллювиальный	Супесчаная	32,8	Суглинок средний
BCg	переходный	Супесчаная	21,8	Суглинок легкий
C	материнская порода	Средний суглинок	65,7	глина средняя

В горизонте А2 содержание физической глины равно 21,8%, а название фракции - рыхлый песок. Такое несоответствие с классификацией Качинского произошло из-за того, что в ходе лабораторного анализа мы поторопились в процессе промывания почвы.

При сравнении гранулометрического состава почвенных горизонтов в полевых условиях и в лаборатории, было найдено различие в определении механического состава почвы в горизонте А2.

В полевых условиях гранулометрический состав почвы в горизонте А2 определен как супесчаный, а по результатам лабораторного анализа методом отмучивания - рыхлый песок, так как содержание физического песка 78,2 % и физической глины - 21,8 %.

Гранулометрический состав почвы отражает почвообразовательный процесс, под воздействием которого формировалась почва, и позволяет проследить изменения материнской породы под его воздействием. Характеризует почвообразовательный процесс распределение фракций гранулометрического состава по профилю (особенно фракции «физической глины»).

В нашем профиле наблюдается резкое увеличение содержание физической глины в средней части профиля, чаще всего в пределах 50 см, что указывает на двучленный характер почвообразующей породы. Верхняя часть двучленного наноса представлена обычно песком или супесью, нижняя часть тяжелым суглинком или глиной.

4. Водно-физические свойства почвы

4.1 Водно-физические свойства почв, их значение и связь с другими показателями почвы

К общим физическим свойствам почвы относятся плотность твердой фазы, плотность сложения (объемная масса) и пористость (скважность) почвы.

Плотность твердой фазы - отношение массы ее твердой фазы к массе воды при 4°С в том же объеме; выражается в г/см3. Ее величина определяется соотношением в почве компонентов органической и минеральной частей. Для органических веществ (опад растений, торф, гумус) плотность твердой фазы колеблется от 0,2 - 0,5 до 1,0 - 1,4 г/см3, а для минеральных соединений - от 2,1 - 2,5 до 4,0 - 5,18 г/см3. Минеральные горизонты большинства почв имеют плотность твердой фазы от 2,4 до 2,65 г/см3, а торфяные горизонты - от 0,2 - 0,3 до 1,0 г/см3.

Плотность сложения - масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении; выражается в г/см3. Плотность сложения зависит от минералогического и гранулометрического состава, структуры, и содержания органического вещества. Она может существенно изменяться при обработках, под уплотняющим воздействием передвигающихся машин и орудий. Наиболее рыхлой почва будет сразу после обработки, затем постепенно уплотняется, и через некоторое время ее плотность приходит в состояние равновесия, то есть мало изменяется (до следующей обработки).

Верхние горизонты почвенного профиля, содержащие больше органического вещества, лучше оструктуренные, подвергающиеся рыхлению, имеют более низкую плотность, которая возрастает вниз по профилю. Плотность почвы сильно влияет на поглощение влаги и ее передвижение в профиле, газообмен, развитие корней, интенсивность микробиологических процессов, условия существования почвенных насекомых и животных. Оптимальная плотность корнеобитаемого слоя для большинства культурных растений составляет 1,0 - 1,2 г/см3.

Пористость (или скважность) почвы - суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы. Ее выражают в % от общего объема почвы и вычисляют по показателям плотности почвы и плотности твердой фазы. Пористость зависит от гранулометрического состава, структурности, деятельности почвенной фауны, содержания органического вещества, в пахотных горизонтах - от частоты и приемов обработки и окультуренности почвы.

Основными водными свойствами почв являются водоудерживающая способность, водопроницаемость и водоподъемная способность.

Водоудерживающая способность - свойство почвы удерживать воду, обусловленное действием сорбционных и капиллярных сил. Количество воды, которое способна удерживать почва, называют влагоемкостью.

Влагоемкости почв, соответствующие максимальному содержанию той или иной формы воды в почве, называются почвенно-гидрологическими константами. К ним относятся полная, наименьшая, капиллярная и максимальная молекулярная влагоемкости.

Полная влагоемкость - это количество влаги, удерживаемое почвой в состоянии полного насыщения, когда все поры (капиллярные и некапиллярные) заполнены водой.

Для почв нормального увлажнения состояние влажности, соответствующее полной влагоемкости, может быть после снеготаяния, обильных дождей или при поливе большими нормами воды. Для избыточно влажных (гидроморфных) почв состояние полной влагоемкости может быть длительным или постоянным.

При длительном состоянии насыщения почв водой до полной влагоемкости в них развиваются анаэробные процессы, снижающие ее плодородие и продуктивность растений. Оптимальной для растений считается относительная влажность почв в пределах 50-60% ПВ.

Наименьшая влагоемкость - это максимальное количество капиллярно-подвешенной влаги, которое способна длительное время удерживать почва после обильного ее увлажнения и свободного стекания воды при условии исключения испарения и капиллярного увлажнения за счет грунтовой воды.

При наименьшей влагоемкости в почве 55-75% пор заполнено водой, создаются оптимальные условия влаго- и воздухообеспеченности растений. Величина наименьшей влагоемкости зависит от гранулометрического состава, содержания гумуса и сложения почвы. Чем тяжелее почва по гранулометрическому составу. чем больше в ней гумуса, тем выше ее наименьшая влагоемкость.

Максимальная молекулярная влагоемкость соответствует состоянию влажности почвы при наибольшем содержании прочно- и рыхлосвязанной воды, удерживаемой сорбционными силами и силами молекулярного притяжения.

Водопроницаемость почв - способность почв впитывать и пропускать через себя воду. Различают две стадии водопроницаемости: впитывание и фильтрацию. Впитывание - это поглощение почвой воды и ее прохождение в не насыщенной водой почве. Фильтрация - передвижение воды в почве под влиянием силы тяжести и градиента напора при полном насыщении почвы водой. Эти стадии водопроницаемости характеризуются соответственно коэффициентами впитывания и фильтрации.

Водопроницаемость измеряется объемом воды (мм), протекающей через единицу площади почвы (см2) в единицу времени (ч) при напоре воды 5 см. Величина эта очень динамична, зависит от гранулометрического состава и химических свойств почв, их структурного состояния, плотности, порозности, влажности.

В почвах тяжелого гранулометрического состава водопроницаемость ниже, чем в легких. При недостаточной водопроницаемости влага застаивается на поверхности почвы, создавая условия для вымочек посевов, или стекает по уклону местности, способствуя проявлению водной эрозии.

При очень высокой водопроницаемости влага не накапливается в корнеобитаемом слое, быстро фильтруется в глубь почвенного профиля, в условиях орошаемого земледелия происходят потери поливной воды, подъем уровня грунтовых вод и возникает опасность вторичного засоления почвы.

Водоподъемная способность - свойство почвы вызывать восходящее передвижение содержащейся в ней воды за счет капиллярных сил.

Высота подъема воды в почвах и скорость ее передвижения определяются в основном гранулометрическим и структурным составом почв, их порозностью.

Чем почвы тяжелее и менее структурны, тем больше потенциальная высота подъема воды и меньше скорость подъема ее.

На скорость подъема воды влияет также степень минерализации грунтовых вод. Высокоминерализованные воды характеризуются меньшими высотой и скоростью подъема. Близкое к поверхности залегание минерализованных грунтовых вод (1 - 1,5 м) создает опасность быстрого засоления почв.

Водообеспеченность растений зависит не только от количества поступающей воды в почву, но и от ее водных свойств. При равной абсолютной влажности могут содержать разное количество доступной воды, что обусловлено гранулометрическим составом почв, структурным состоянием, содержанием гумуса и другими показателями, определяющими их водные свойства.

Согласно классификации, разработанной А. А. Роде, в почве различают пять форм почвенной влаги: твердую, химически связанную, парообразную, сорбированную и свободную.

Вода в твердом состоянии - лед. Эта форма влаги является потенциальным источником жидкой и парообразной воды. Недоступна для растений. Появление воды в форме льда может иметь сезонный или многолетний характер. Лед переходит в жидкое состояние при температуре воды выше 0°С.

Химически-связанная вода входит в состав химических соединений (минералов) в виде гидроксильной группы - так называемая конституционная вода или целыми молекулами - кристаллизационная вода. Неподвижна и недоступна для растений.

Парообразная вода содержится в почвенном воздухе, в порах, свободных от воды, в форме водяного пара.

Прочносвязанная вода - образуется в результате адсорбции молекул воды из парообразного состояния на поверхности твердых частиц почвы. Свойство воды сорбировать парообразную воду называют гигроскопичностью, а сорбированную воду - гигроскопической. Недоступна для растений. Прочносвязанная гигроскопическая вода удерживается на поверхности почвенных частиц очень высоким давлением, образуя вокруг почвенных частиц тончайшие пленки.

Предельное количество воды, которое может быть поглощено почвой из парообразного состояния при относительной влажности воздуха, близкой к 100%, называют максимальной гигроскопической влагой.

Величины гигроскопичности зависят от гранулометрического и минералогического состава почв, содержания гумуса. Чем больше в почве илистой, особенно коллоидной, фракции и гумуса, тем выше гигроскопичность.

Рыхлосвязанная или пленочная влага - образуется при дополнительной сорбции воды на поверхности почвенных частиц, при соприкосновении их с почвенной влагой. Частично доступна для растений.

Свободная влага - это вода, содержащаяся в почве сверх рыхлосвязанной. Она не связана силами притяжения с почвенными частицами. Различают две формы свободной влаги в почве: капиллярную и гравитационную. Капиллярная влага находится в тонких капиллярных порах почвы и передвигается в них под влиянием капиллярных сил, возникающих на поверхности раздела твердой, жидкой и газообразной фаз. Эта вода наиболее доступна растениям. Гравитационная вода размещается в крупных некапиллярных порах, свободно просачивается вниз по профилю под действием силы тяжести.

Вода в почвах неоднородна. Разные ее количества имеют неодинаковые физические свойства (термодинамический потенциал, теплоемкость, плотность, вязкость, химический состав, осмотическое давление и т.д.), обусловленные взаимодействием молекул воды между собой и с другими фазами почвы (твердой, жидкой, газообразной).

4.2 Анализ водно-физических свойств исследуемой почвы

К общим физическим свойствам почвы относятся плотность твердой фазы, плотность сложения (объемная масса) и пористость (скважность) почвы.

Плотность сложения зависит от минералогического и механического составов, от содержания органического вещества. Органогенные горизонты (А0, А0А1) имеют значения объемной массы менее 1 г/см3, это значит им присуще рыхлое сложение, почва обладает хорошей структурой и содержится небольшое количество органического вещества. Горизонт А2 бесструктурный или рыхлый, обеднен илистыми частицами. Горизонты Вf и BCg обладает оструктуренностью и большой плотностью. Горизонт С - материнская (почвообразующая) горная порода. Она не затронута процессами аккумуляции гумуса, выносом элементов и т.д.

На скважность почвы большое влияние оказывает структурное строение почвы: чем почвы структурнее, тем скважность больше. Заметное влияние на скважность оказывает органическое вещество: чем органического вещества больше, тем больше скважность. Скважность в верхних слоях исследуемого профиля больше, в нижних меньше. Это объясняется высоким содержанием гумуса и лучшей структурой верхних горизонтов, большом воздействии на верхние слои почвы корней растений и роющих животных, а также меньшим давлением вышележащих слоев.

Для расчета запаса продуктивной влаги в таблице 4 приведены показатели, которые помогут рассчитать сам запас.

Таблица 3 - Средневзвешенные показатели для расчета запасов продуктивной влаги в толще почвы

Горизонт	Мощность горизонта, см	Плотность сложения, г/см3	Содержание доступной влаги, %
A0	5	0,45	266,42
A0A1	2	0,45	266,42
A2	8	1,41	17,41
Bf	35	1,42	15,92
BCg	16	1,67	8,49
C	34	1,79	9,33
Средневзвешенные показатели		1,51	17,36

В горизонтах А0 и А0А1 содержание влаги, доступной растениям равен 266,42%, что больше 100%. Так получилось потому, что подстилка оторфованная, и торф способен поглощать влаги больше, чем его вес. И у оторфованных горизонтов (А0, А0А1) получились высокие значения содержания доступной влаги.

Запас продуктивной влаги в почве рассчитывается в м3/га. Zгор=196,38 м3/га. Правильно оценивая запасы влаги для растений от 1-100 см, используем средневзвешенные показатели. ОМср=1,51 г/см3, Wдост=17,36%, Z100=2609,28 м3/га. Запас продуктивной влаги более 1600 м3/га, значит запас влаги очень хороший.

Оценив пригодность изученной почвы для выращивания сеянцев и саженцев хвойных пород в лесных питомниках, я пришла к выводу о том, что почва не пригодна для их выращивания, так как значение плотности сложения не попадает в рамки оптимального значения (1,0-1,2 г/см3); общая скважность исследуемой почвы соответствует оптимальному значению (50-70%) только в верхних горизонтах.

5. Содержание органического вещества и химические свойства почвы

5.1 Анализ содержания органического вещества в почве

Органическое вещество почвы представлено живой биомассой (почвенная биота и живые корни растений), органическими остатками растений, животных, микроорганизмов, продуктами разной степени их разложения и специфическими новообразованными гумусовыми веществами (гумусом).

Органическое вещество и его превращение в почве играют важную и разностороннюю роль в ее генезисе и формировании основных свойств, с которыми связаны развитие плодородия и фитосанитарные функции почвы.

Без знания приемов регулирования содержания, состава и свойств органического вещества невозможно эффективно управлять почвенным плодородием.

Основной источник органического вещества почвы - отмершие остатки растений в виде надземной и корневой масс. Органические остатки почвенной фауны поступают в меньших количествах. Масштабы поступающих в почву органических остатков растений, их состав, соотношение надземной и корневой масс зависят от состава зональной растительности и местных условий, определяющих ее продуктивность.

Небольшое количество органических остатков поступает в почвы тундры (примерно 1т/га); затем оно нарастает от северной тайги к южной и далее к лесам лесостепи и травянистой растительности луговых степей. При переходе к степным зонам величина опада снижается из-за сухости климата; в нем возрастает доля корнеопада. В пустынной зоне опад минимальный (1-2 т/га); он вновь резко возрастает, достигая больших количеств, в лесах влажных субтропиков и тропиков (20 т/га и более).

Характер поступления органических остатков в почвенный профиль неодинаков: в лесах основное их количество поступает на поверхность почвы, а в травянистых сообществах значительная часть (от 25-30 до 80-90%) поступает непосредственно в почву в виде отмерших корней. Различный характер поступления опада имеет важное значение при дальнейших процессах его превращения. Химический состав органических остатков представлен углеводами, белками, лигнином, восками, смолами и другими веществами.

В состав органических остатков входят зольные элементы (от 0,1-3,0 до 5-10%): калий, кальций, магний, кремний, фосфор, сера, железо и многие другие, в том числе микроэлементы.

От состава органических остатков зависят направление и темп их последующего превращения. Наиболее быстро трансформации (минерализации и гумификации) подвергается опад, богатый легкодоступными для микроорганизмов веществами (белками, аминокислотами, растворимыми углеводами) и основаниями (Ca, Mg). Растительные остатки, богатые лигнином, дубильными веществами, смолами (хвоя, древесина), разлагаются медленно. Из опада культурных растений быстрее разлагаются остатки бобовых трав и медленнее - солома злаковых.

Органические остатки, поступая в почву или на ее поверхность, подвергаются различным превращениям: механическому измельчению почвенной фауной, физико-химическим и биохимическим изменениям под влиянием микроорганизмов, мезо- и макрофауны почвы. Основными направлениями таких превращений являются минерализация органического вещества до конечных продуктов (CO2, H2O и простых солей) и гумификация. При определенных условиях (избыток влаги, неблагоприятный состав опада, низкие температуры) можно наблюдать консервацию органических остатков в форме торфа.

Образование гумусовых веществ связано с развитием процесса гумификации. Гумификация - совокупность сложных биохимических, физико-химических процессов превращения органических остатков в гумусовые вещества.

Первая группа, называемая неспецифической частью гумуса, - это частично видимые невооруженным глазом остатки растений и животных. Их содержание варьирует и зависит от состава растений, условий их роста и разложения и т.д. В состав неспецифической части гумуса также входит небольшая часть (10-15%), представленная веществами различных классов органических соединений - белков, углеводов, аминокислот, сахаров и дубильных веществ, ферментов, веществ аллелопатической природы и др.

Основную часть органического вещества почв автоморфного ряда составляют специфические гумусовые вещества. Гумусовые вещества представляют собой смесь различных по составу и свойствам высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений, имеющих общие части строения и общность некоторых свойств.

По растворимости и экстрагируемости из почвы гумусовые вещества делят на следующие группы (групповой состав гумуса): фульвокислоты, гуминовые кислоты и гумин.

Фульвокислоты (ФК) - наиболее растворимая группа гумусовых веществ, менее сложная по сравнению, с более низкими молекулярными массами по сравнению с гуминовыми кислотами, с высокой миграционной способностью; характеризуются повышенной кислотностью и способностью к комплексообразованию; наиболее светлоокрашенная часть гумуса; преобладают в подзолистых, дерново-подзолистых, сероземах, красноземах и некоторых почвах тропиков.

Гуминовые кислоты (ГК) - нерастворимая в минеральных и органических кислотах группа гумусовых веществ; характеризуются более сложным строением; имеют более высокие молекулярные массы, повышенное содержание углерода; преобладают в черноземах, каштановых, серых лесных, дерновых почвах и других.

Гумин - неэкстрагируемая из почвы кислотами и щелочами часть гумуса (нерастворимый остаток после экстракции фульво- и гуминовых кислот). Эти гумусовые вещества наиболее прочно связаны с глинистыми минералами.

В почвах таежной зоны распределение по профилю резко убывающее, содержание гумуса в верхнем минеральном горизонте низкое и очень низкое (1-4%), тип гумуса в верхнем горизонте фульватный или гуматно-фульватный, запасы гумуса в слое средние, низкие и очень низкие (30-120 т/га); обогащенность ароматическими фрагментами по содержанию углерода ГК 52-55% высокая и очень высокая, ФК 44-46% низкая; обогащенность азотом по весовому соотношению C:N низкая и очень низкая; гидролизуемый азот ГК 56-74%, ФК 70-78%; содержание свободных ГК среднее и высокое; содержание гуминовых кислот, связанных с кальцием - очень низкое; содержание нерастворимого остатка (гуминов) низкое 25-35%.

Разносторонняя роль органического вещества в почвенном плодородии заключается в следующем:

1. В формировании питательного режима. Оно выступает как источник элементов питания, особенно азота. Растения на почвах с более высоким содержанием органического вещества (повышенной гумусности) выдерживают более высокие дозы минеральных удобрений без отрицательных последствий.

2. Исключительно велико значение органического вещества в формировании физических и физико-механических свойств почвы (структура, плотность, пористость и др.). Здесь особенно велика роль гуминовой части органического вещества как важнейшего фактора образования водопрочной структуры.

3. Биологическая активность почвы, численность, состав и активность почвенных организмов, ферментативная активность тесно связаны с содержанием и составом органического вещества. Особенно благоприятно эта функция органического вещества проявляется при поступлении в почву свежих органических остатков, богатых азотом и зольными элементами.

4. Специфическая часть гумуса оказывает определяющее влияние на физико-химические свойства почвы (емкость поглощения катионов, буферность и др.). Это имеет особое значение на легких почвах, отличающихся низкой емкостью поглощения и буферностью их минеральной части.

5. Органическое вещество выполняет санитарно-защитные функции в почве. Они проявляются в ускорении детоксикации пестицидов, закреплении в малоподвижные формы загрязняющих почву веществ в результате сорбции и комплексообразования. Поэтому допустимые уровни антропогенной нагрузки при поступлении в почву токсичных элементов, пестицидов и других вредных загрязняющих веществ значительно выше на хорошо гумуссированных почвах.

К основным приемам регулирования и воспроизводства органического вещества при земледельческом использовании почв относятся: структура севооборотов, обеспечивающая определенный режим расхода органического вещества и поступления его в почву; осуществление приемов, способствующих получению высоких урожаев сельскохозяйственных культур и, как следствие, поступлению в почву более высоких количеств органических остатков после уборки культуры; травосеяние; внесение органических удобрений; сидерация; приемы химической мелиорации, создающие благоприятные условия для гумификации и закрепления в почве вновь образованных гумусовых веществ.

Потери при прокаливании - это убыль массы при прогревании почвы до 900°С. При прокаливании теряется органическое вещество, двуокись углерода, карбонаты, гигроскопически и химически связанная вода, адсорбированные газы, хлориды и фосфаты.

Неоднородное распределение значений потери при прокаливании в профиле почвы происходит из-за того, что в верхних горизонтах (А0 и А0А1) содержится большое количество органических веществ. Соответственно значение потери при прокаливании с понижением горизонтов будет уменьшаться. Зольность органогенного горизонта А0= 71,5% и А0А1=87,9%, минеральных горизонтов A2=98,8%, Bf=98,9%. Этот показатель с понижением горизонта увеличивается. Это говорит о том, что в горизонтах почвенного профиля содержится разное количество органического вещества.

Содержание органического углерода в почве определяется методом И.В.Тюрина, которых основан на окислении углерода гумуса почвы 0,4н раствором двухромовокислого калия (K2Cr2O7), приготовленного на серной кислоте, разведенной в воде в объемном соотношении 1:1.

Таблица 4 - Содержание органического углерода и гумуса почвы

Горизонт	ППП,%	Содержание,%	Степень обеспеченности гумусом
		Органического углерода	Гумуса
А0	28,51	-	-	-
А0А1	12,15	-	-	-
А2	1,21	0,01	0,01	крайне бедные
Bf	1,16	1,01	1,73	бедные
BCg	0,46	6,46	11,15	хорошо обеспеченные
C	5,61	0,01	0,01	крайне бедные

В горизонте А0 и А0А1 показатель органического углерода не определяли, так как эти горизонты небольшое количество гумусовых веществ.

В горизонте ВСg наблюдается высокое содержание органического углерода/гумуса потому что происходит аккумуляция органического вещества, и этот горизонт глеевый, задерживающий дальнейшее вымывание, так как происходит накопление органического вещества.

Оценив характер распределения гумуса в профиле, по классификации, что тип данного профильного распределения гумуса - бимодальный. Так как при общем резком падении количества гумуса по профилю наблюдается заметное увеличение его на некоторой глубине (горизонт BCg). Увеличение количества гумуса в средней или нижней части профиля означает формирование гумусово-иллювиального горизонта за счет его растворимых форм, вымывающихся из верхней части профиля. Этот тип профиля характерен для подзолистых гумусово-иллювиальных почв.

Сравнив наши значения потери при прокаливании и содержания гумуса в верхних горизонтах почвы с нормативными показателями их содержания в пахотном слое почвы лесного питомника для выращивания посадочного материала, можно сказать, что данные лабораторного анализа соответствуют этому нормативу. Данную почву можно использовать в лесных питомниках для выращивания сельскохозяйственных культур и посадочного материала.

5.2 Анализ кислотности почвы

Реакция почвы (кислотность, щелочность)- это физико-химическое свойство почвы, которое зависит от концентрации H и ОН. Ионы водорода и гидроксида присутствуют в различных фазах почвы (жидкой и твердой).

Кислотность подразделяется на два вида: актуальная (связана с кислотностью почвенного раствора) и потенциальная.

Потенциальная кислотность - обусловлена кислотностью твердой фазы; Характеризует присутствие в твердой фазе почвы обменно-поглощенных ионов водорода и алюминия. Подразделяется на 2 типа: обменная и гидролитическая.

Обменная кислотность - определяется при воздействии на почву нейтральной соли (KCl, pH=5,6)

Гидролитическая кислотность - кислотность почвы, которая обусловлена присутствием иона водорода, алюминия в твердой фазе почвы. Определяется при воздействии на почву гидролитической щелочной соли (CH3COONa; рН=8,2)

Актуальная и обменная кислотность выражаются в рН-компонентах.

Гидролитическая кислотность определяется в мг-экв/100 г почвы.

Таблица 5 - Значения кислотности водной и солевой вытяжки

Горизонт	рНвод	Категория	рНсол	Категория
А0	4,15	кислая	3,18	сильнокислая
А0А1	4,32	кислая	3,20	сильнокислая
А2	4,39	кислая	3,45	сильнокислая
Bf	4,93	кислая	4,14	сильнокислая
BCg	4,86	кислая	4,15	сильнокислая
C	4,99	кислая	3,45	сильнокислая

Верхние горизонты обладают более высокой концентрацией ионов водорода и гидроксида, чем нижние горизонты. В горизонтах присутствует большое содержание илистых частиц, горизонты обогащаются оксидами алюминия и железа. Чем больше в горизонте илистых частиц, тем сильнее выражена ее пластичность. Илистые (коллоидные) частицы способствуют удерживанию и обмену ионов с почвенным раствором. Рассчитаем дозу извести, которую нужно внести в почву с помощью средневзвешенного значения рН солевой вытяжки для слоя почвы 0-35. рНсол.срдвзв= 18,7. Рационально нужно внести долю извести равную 70 % CaCO3.

Гидролитическая кислотность в горизонте А0=27,6 мг-экв/100г; А0А1=14,3 мг-экв/100г; А2=1,9 мг-экв/100г; Bf=2,02 мг-экв/100г; BCg=1,49 мг-экв/100г; С=2,2 мг-экв/100г.

Гидролитическая кислотность уменьшается с углублением в профиле наряду с понижением количества органического вещества в горизонтах, и с увеличением физической глины в горизонтах. Вычислим дозу извести по величине гидролитической кислотности для толщи почвы 0-35 см. Гксрвзв=3,97 мг-экв/100 г. Доза извести, которую нужно внести в почву, равна 7,11 т/га CaCO3.

В качестве конкретного материала, которого планируется вносить для известкования почвы, из таблицы 16 методического указания можно остановиться на доломитовой муке, и норма внесения доломитовой муки составит 126,84 т/га.

5.3 Анализ поглотительной способности почвы

Свойство почвы поглощать живые организмы, пары, газы, задерживать растворенные или взмученные в почвенном растворе вещества или части их называется поглотительной способностью.

К.К. Гедройц выделил пять видов поглотительной способности - четыре абиотических вида: механическая, физическая, физико-химическая (обменная), химическая и пятый вид - биологическая поглотительная способность.

Совокупность частиц почвы, обладающих катионной или анионной поглотительной способностью, называется почвенным поглощающим комплексом (ППК).

Механическая поглотительная способность - это свойство почвы задерживать твердые частицы, взмученные в фильтрующейся воде, размеры которых превышают размеры почвенных пор.

Физическая поглотительная способность - это поглощение целых молекул газов, вещества, растворенного в воде, изменение его концентрации на поверхности твердых почвенных частиц. Эту поглотительную способность еще называют молекулярной адсорбцией.

Химическая поглотительная способность - это способность почвы закреплять в форме труднорастворимых соединений ионы, поступающие в раствор.

Биологическая поглотительная способность - проявляется в возможности живых почвенных организмов (корни растений, микроорганизмы) поглощать из почвы различные вещества, катионы и анионы.

Физико-химическая поглотительная способность - это способность почвы поглощать и обменивать ионы, находящиеся в диффузном слое почвенных коллоидов, на ионы почвенного раствора.

Общее количество всех поглощенных катионов, компенсирующих заряд коллоидов, называется емкостью поглощения (Т). Ее характеризуют с некоторой условностью емкостью катионного обмена (ЕКО), то есть максимальным количеством катионов, удерживаемых почвой в обменном состоянии, и выражают в мг*экв/100 г почвы.

Суммарное количество всех обменных катионов, за исключением Н+ и Al3+, называют суммой обменных оснований (S), которая выражается в мг*экв/100 г почвы.

Доля суммы обменных катионов оснований от емкости катионного обмена, выраженная в процентах, называется степенью насыщенности почв основаниями. В различных почвах количество и состав обменных катионов, емкость катионного обмена, степень насыщенности основаниями неодинаковы.

В таблице 6 представлены показатели, которые были определены при лабораторном анализе.

Таблица 6 - Показатели, характеризующие физико-химическую поглотительную способность.

Гори-зонт	Сумма обменных оснований, мг*экв/100г	Гидролитическая кислотность, мг*экв/100г	ЕКО, мг*экв/100г	Категория ЕКО	Степень насыщенности основания-ми, %	Категория по степени насыщения
А0	54,86	27,698	82,567	Высокая	66,4	Ненасыщенная
А0А1	24,63	14,372	39,010	Высокая	63,1	Ненасыщенная
А2	5,02	1,932	6,950	Малая	72,2	Ненасыщенная
Bf	4,84	2,029	6,870	Малая	70,4	Ненасыщенная
BCg	3,22	1,494	4,706	Малая	68,3	Ненасыщенная
C	8,61	2,2	10,8	Малая	79,6	Ненасыщенная

В исследуемой почве наблюдается резкое уменьшение емкости обмена в верхней и средней части профиля по сравнению с материнской породой, несомненны процессы разрушения коллоидной части почвы.

Чем выше сумма обменных катионов оснований и степень насыщенности почв основаниями, тем активнее проявляется буферность почвы к подкислению почвенного раствора.

Значения степени насыщенности почв на протяжении всего профиля увеличиваются с понижением горизонта на небольшое количество, но почва остается ненасыщенной основаниями. Данная почва средне нуждается в известковании, так как СНО находится в пределах 50-70%.

ЕКО с углублением горизонтов понижается, это обосновывается тем, что с углублением в профиле становится меньше содержание гумусовых веществ. В горизонтах А0, А0А1, ЕКО высокая из-за высокого содержания органического вещества, и наибольшей гидролитической кислотности.

5.4 Содержание подвижных соединений фосфора и калия в почве

Фосфор является «дефицитным» элементом, так как в мире запасы фосфатного сырья (апатитов и фосфоритов) для производства фосфорных удобрений невелики. Наряду с этим валового фосфора в почвах низкое - 0,05-0,25%. Основное его количество растениям труднодоступно, а фосфор удобрений сильнее, чем азот и калий, закрепляется почвами в неподвижные формы. Естественных путей возобновления запасов фосфора в отличие от азота в почвах нет.

Соединения фосфора в твердой фазе почв по доступности растениям подразделяют на пять групп (по Ф. П. Чирикову): 1-я группа- наиболее доступные растениям, легко переходят в раствор под воздействием угольной кислоты; 2-я группа - ближайший резерв фосфора для питания растений, извлекаются раствором уксусной кислоты; 3-я группа представлена в основном труднодоступными фосфатами железа и алюминия, фосфорита, апатита и фитина; 4-я группа - это фосфаты органического вещества почвы; непосредственно недоступны растениям; 5-я группа - фосфаты не выветрившихся минералов; непосредственно растениям недоступны.

Для агрономических целей определяют содержание подвижных фосфатов в почвах, то есть условную сумму ближайшего резерва и непосредственно усвояемого фосфора растениями (фактор емкости). Для этого применяют разные химические методы извлечения подвижного фосфора в зависимости от типа почв и их свойств. По количеству подвижного фосфора осуществлена агрономическая группировка почв, которую используют для характеристики почвенных условий питания растений фосфором, составления картограмм и расчетов доз фосфорных удобрений.

Валового калия в почвах больше, чем азота и фосфора вместе взятых, - 1,5-2,5%, что зависит от минералогического, гранулометрического состава и содержания гумуса. Основное количество калия находится в труднодоступных для питания растений формах. Главным источником усвояемого калия служат обменно-поглощенные его формы. Обменный калий составляет 0,5-1,5% от валового. Количество обменного калия изменяется по генетическим горизонтам почв и в динамике.

Для агрономических целей разработана группировка почв по содержанию в почвах обменного калия. Этой группировкой, так же как и по подвижному фосфору пользуются для характеристики почвенных условий питания растений калием, для расчетов доз калийных удобрений и составления картограмм. Растения усваивают 10-20% калия от его обменных форм. Количество усвояемого растениями калия зависит от гранулометрического состава почв, доли калия в почвенном поглощающем комплексе, емкости катионного обмена, влажности почв, от проведенного известкования и других условий.

Таблица 7 - Содержание подвижного фосфора и калия в почвенном профиле

Горизонт	P2O5, мг/100 г почвы	Категория	K2O, мг/100 г почвы	Категория
А0	20,0	высокая	10,5	средняя
А0А1	6,0	средняя	5,6	низкая
А2	0,5	очень низкая	1,05	очень низкая
Bf	0,2	очень низкая	0,95	очень низкая
BCg	11,8	повышенная	0,95	очень низкая
C	16,0	высокая	2,35	очень низкая

Почвенный профиль частично обеспечен доступными формами фосфора, и не обеспечены калием. Нужно внести в почву фосфорные удобрения и калийные удобрения.

6. Оценка плодородия почвы и мероприятия по их улучшению

6.1 Заключение о плодородии почвы

По результатам определения гранулометрического состава, водно-физических и химических свойств, обеспеченности почвы органическим веществом, подвижными формами фосфора и калия, кислотности почвы и степени насыщенности основаниями, я сделала вывод о том, что исследуемая почва неплодородна, частично нуждается в известковании, и внесении фосфорных и калийных удобрений.

Для улучшения плодородия почвы нужно регулировать содержание органического вещества в почве, подвижных форм фосфора и калия, кислотность почвы, и степень насыщенности почвы основаниями.

Основные приемы повышения эффективного плодородия почвы и максимального использования ее естественного плодородия связаны с рациональным применением органических и минеральных удобрений, известкованием и гипсованием почв, системой их обработки, орошением и осушением, травосеянием, созданием полезащитных лесных полос, введением севооборотов, с мероприятиями по борьбе с эрозией и возделыванием наиболее урожайных сортов растений.

Исследуемая почва очень бедная по содержанию гумуса в почве (до 2%), это аргумент для того, чтобы внести в эту почву 400-500 т/га торфа в мае-июне способом равномерного распределения по поверхности поля торфоразбрасывателем; 50 т/га навоза перед посадкой сеянцев взамен основной заправки минеральными удобрениями; 50 т/га ТМУ, ТМАУ, 50 т/га КПУ, ТПУ вносят в дополнение к указанной норме торфа взамен минеральных удобрений. КПУ и ТПУ вносят на паровом поле осенью, ТМУ и ТМАУ - весной перед посевом семян в посевном отделении или перед посадкой сеянцев в школьном отделении.

6.2 Расчет норм внесения извести и удобрений лесного питомника(сельскохозяйственных угодий) для толщи почвы 0-20 см.

Для определения нормы внесения органических удобрений на действующих питомниках рассчитаем средневзвешенное значение содержания гумуса для слоя почвы 0-20 см, Ргсрвзв=4,44%. Почва хорошо обеспеченная гумусом, не нуждается во внесении органических удобрений.

При первичном окультуривании почвы питомника важное значение для создания пахотного слоя почвы с оптимальными параметрами плотности сложения имеет показатель потеря при прокаливании, который в значительной мере характеризует физические свойства почвы и показывает содержание в ней органики. Показатель определяется как средневзвешенное значение потери при прокаливании для слоя 20 см, ПППсрвзв.=1,97%. Расчетный показатель ПППсрвзв. меньше 8%, для улучшения водно-физических свойств почвы в пахотном слое необходимо дополнительное внесение органических удобрений (например, низинного торфа в виде торфокрошки).

Определение норм внесения минеральных удобрений.

Рассчитаем средневзвешенное значение содержания подвижных форм фосфора и калия для слоя почвы 0-20 см с учетом протяженности горизонтов и их плотности сложения, Рсрвзв=1,44 мг/100 г, Ксрвзв=1,58 мг/100 г.

Почва имеет очень низкое содержание подвижного фосфора и подвижного калия. Нужно внести в почву 60 кг/га фосфорных удобрений, и 60 кг/га калийных удобрений.

Рассчитав норму внесения удобрения в почву, определили, что в почву нужно внести 200 кг/га фосфоритной муки и 461 кг/га карналлита.

Норма внесения извести во вновь закладываемом питомнике определяется по гидролитической кислотности; средневзвешенные значения гидролитической кислотности и плотности сложения рассчитываются для слоя 0-20 см, включая органо-минеральные и минеральные горизонты с добавлением мощности лесной подстилки. Гксрвзв=3,97%, ОМсрвзв=1,53%.

Пересчет на норму внесения гашеной извести с помощью коэффициента равному 0,75, равен 1,5%.

Заключение

морфологический почвенный гумусовый фульвокислота

При изучении дисциплины почвоведение с основами геологии я углубила и закрепила теоретические знания, полученные на лекционных и лабораторных занятиях, приобрела навыки выполнения агрохимических анализов почвы, проанализировала и дала заключение о водно-физических, химических свойствах и плодородии почвы, как по отдельным генетическим горизонтам, так и почвенного профиля в целом.

Научилась разрабатывать комплекс мероприятий по улучшению агрофизических и агрохимических свойств почвы, проводить расчет доз известковых материалов, органических минеральных удобрений.

Все эти знания и навыки я смогу применить и использовать в процессе работ на дачном участке, в лесном питомнике и т.д. Так же знания, полученные и закрепленные в ходе написания курсовой работы, пригодятся в карьерной деятельности.

В ходе лабораторного анализа исследуемая почва неплодородная, содержит малое количество органического вещества. Нужно улучшать водно-физические свойства почвы, проводить известкование, внесения калийных и фосфорных удобрений.

Для улучшения плодородия почвы нужно регулировать содержание органического вещества в почве, подвижных форм фосфора и калия, кислотность почвы, и степень насыщенности почвы основаниями.

Основные приемы повышения эффективного плодородия почвы и максимального использования ее естественного плодородия связаны с рациональным применением органических и минеральных удобрений, известкованием и гипсованием почв, системой их обработки, орошением и осушением, травосеянием, созданием полезащитных лесных полос, введением севооборотов, с мероприятиями по борьбе с эрозией и возделыванием наиболее урожайных сортов растений.

Литература

1. Вальков В.Ф. Почвоведение: Учебник для вузов/ В.Ф. Вальков, К.Ш. Казеев, С.И. Колесников. 2-е изд., испр. и доп. Москва: ИКЦ «МарТ», Ростов н/Д: ИЦ «МарТ», 2012. - 496с.

2. Колесников С.И. Почвоведение с основами геологии: учеб. пособие / С.И. Колесников. - Москва : РИОР, 2005. - 150с.

3. Ковриго В.П. Почвоведение с основами геологии: учебник / В.П. Ковриго, И.С. Кауричев, Л.М. Бурлакова ; Под ред. В.П. Ковриго. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва : КолосС, 2012. - 439с.

4. Полевой практикум по почвоведению /Е.Н. Наквасина, В.С. Серый, Б.А. Семенов. - Архангельск: АГТУ, 2007. 126 с.

5. Скляров Г.А., Шарова А.С. Почвы лесов Европейского Севера. М.: Наука, 1970. 272с.

6. Лыков А.М., Баздырев Г.И., Сафонов А.Ф. Земледелие с почвоведением. М.: Колос, 2010. 448с.

Размещено на Allbest.ru

...