География почв и земледелия в РФ

Размещено на http://allbest.ru

География почв и земледелия в РФ

1. Классификация минералов, свойства, значение в почвообразовании

Минералы образуются в результате физико-химических процессов, совершающихся в земной коре. Они состоят из химических элементов. Минерал - это своего рода здание из кирпичиков - химических элементов, построенное по определенным законам природы. И подобно тому, как из примерно одинакового количества кирпичей человеком возведено на Земле множество различных зданий, из сравнительно небольшого числа химических элементов природой создано в земной коре более 3 тыс. разнообразных минералов. плодородие земля порода эрозия

В соответствии с общепринятой в настоящее время химической классификацией все минералы могут быть разделены на девять классов:

1.Силикаты - соли кремневых кислот, среди которых выделяют подгруппы минералов, имеющих некоторую общность состава и строения: полевые шпагаты, разделяющиеся по химическому составу на плагиоклазы и ортоклазы, пироксены, амфиболы, слюды, оливин, тальк, хлориты и глинистые минералы. Это самый многочисленный класс, насчитывающий до 800 минералов.

2.Карбонаты - соли угольной кислоты, включающие до 80 минералов и в их числе наиболее распространенные: кальцит, магнезит и доломит.

3.Окислы и гидроокислы - объединяют около 200 минералов, среди которых наиболее распространены кварц, опал, лимонит, гаматит.

4.Сульфиды - соединения элементов с серой, насчитывающие до 200 минералов. Типичный представитель - пирит.

5.Сульфаты - соли серной кислоты, включающие около 260 минералов, среди которых наибольшее распространение получили гипс и ангидрит.

6.Галоиды - соли галоидных кислот, насчитывающие около 100 минералов. Типичные представители галоидов - галит (поваренная соль) и флюорит.

7.Фосфаты - соли фосфорной кислоты. Типичный представитель - апатит.

8.Вольфраматы - вольфрамокислые соединения.

9.Самородные элементы - алмаз и сера.

Минералы играют большую роль в различных процессах почвообразования и в жизни растений, так как многие из них (сильвин, кальцит, фосфорит и др.) содержат элементы питания.

Благодаря различной устойчивости к выветриванию, один из них, такие как кварц, полевые шпагаты дробятся медленнее и накапливаются в почвообразующих породах, а затем и в почвах в больших количествах, другие разрушаются быстрее и поэтому содержание их в почвах ниже. Минералогический состав почвообразующих пород и почв, в свою очередь, определяют их химический состав.

При разрушении минералов высвобождаются различные химические элементы, в том числе и питательные вещества, поэтому можно утверждать, что минералогический состав почв определяет их потенциальное плодородие. Преобладание в почвах медленно выветривающихся первичных минералов определяет наличие в них крупных фракций, от которых во многом зависят физические и водно-физические свойства почв.

Первичные минералы, кроме всего прочего, являются также источником вторичных минералов.

Вторичные минералы: минералы простых солей - магнезит, доломит, сода, галит и некоторые другие, способны накапливаться в почвах в больших количествах в условиях засушливого климата.

Количественный и качественный состав их определяют характер и степень засоления почв. Наличие в почве кальцита влияет на реакцию почвенного раствора и создает благоприятные условия образования в почве перегноя.

Минералы оксидов и гидроксидов-опал, бемит, гиббсит, гематит и гетит, способны поглощать из почвы много фосфора и делать его недоступным для растений.

Глинистые минералы-каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и другие, входят в состав природных глин.

Минералы монтмориллонитовой группы очень сильно влияют на водно-воздушные свойства почв. Они способны поглощать большое количество воды и делать её недоступной для растений.

Минералогический состав пород оказывает большое влияние на лесорастительные свойства почв. По данным шведского ученого Тамма, низкое содержание в песчаных почвах минералов, богатых кальцием, является одной из основных причин плохого роста сосновых насаждений. На почвах с высоким содержанием таких минералов (плагиоклазов, роговой обманки, авгита, апатита.) в той же местности продуктивность сосняков значительно выше.

На однородных по составу древнеаллювиальных кварцевых песках произрастают чистые сосняки 3-4 класса бонитета, а на богатых различными минералами глауконитовых песках в составе насаждений появляются более требовательные к питанию породы: ель, дуб и другие. Производительность их значительно выше, чем чистых сосняков.

2. Факторы почвообразования. Почвообразующие породы, климат, биологический фактор, рельеф, возраст, производственная деятельность человека

Под факторами почвообразования понимают элементы природной среды, под влиянием которых образуются почвы. В.В. Докучаев выделил пять факторов почвообразования - климат, почвообразующие породы, хозяйственную деятельность человека, возраст и рельеф местности. При изучении почв важно учитывать взаимные связи и влияние всех факторов почвообразования.

Почвообразующие породы. Горные породы, на которых формируются почвы, называют почвообразующими или материнскими. Самыми распространенными являются рыхлые осадочные породы. Имеют плейстоценовый (четвертичный) возраст. Осадочные породы отличаются рыхлым сложением, пористостью, водопроницаемостью и другими благоприятными для почвообразования свойствами.

Материнская порода является материальной основой, субстратом, на котором формируется почва. Почва в значительной мере наследует от исходной породы ее гранулометрический, минералогический, химический состав и свойства. Однако почвообразующая порода не есть скелет почвы, инертный к развивающимся в ней процессам. Она состоит из разнообразных минеральных компонентов, различным образом участвующих в процессе почвообразования.

Другие составные части почвообразующих пород легко разрушаются и обогащают почву определенными химическими элементами, таким образом, состав и строение почвообразующих пород оказывает чрезвычайно сильное влияние на процесс почвообразования.

Климат. Большое влияние на развитие почвообразовательных процессов оказывает климат. С ним связано обеспечение почвы энергией (теплом) и водой. Именно они определяют гидротермический режим почвы.

Гидротермический режим также обусловливает скорость и направленность процессов перемещения водорастворимых солей по профилю. Так, в условиях умеренно холодного влажного климата происходит значительный вынос органических и минеральных соединений в нижнюю часть почвенного профиля или в грунтовые воды.

По-иному идут процессы перемещения солей в условиях горячего сухого климата - вода поднимается по капиллярам с нижних слоев, что может вызвать засоление почвы.

Климат оказывает влияние на почву не только непосредственно, но и косвенно, воздействуя на биологические процессы (распределение высших растений, интенсивность микробиологической деятельности).

Климатические условия земного шара закономерно изменяются от экватора к полюсам, а в горных странах - от подножия к вершине. Следует подчеркнуть, что влияние элементов климата, так же как и всех других факторов почвообразования, проявляется лишь во взаимодействии с другими факторами.

Биологический фактор в образовании каждой почвы является ведущим. Почва могла возникнуть лишь после появления живых организмов.

Почвообразование происходит благодаря глубокому и сложному взаимодействию между растительными, животными организмами и внешними факторами. При этом происходит значительное преобразование материнской породы. Главным условием, обеспечивающим непрерывность этого процесса, является приток лучистой солнечной энергии на поверхность Земли.

На земной поверхности мертвая минеральная природа переходит в органическую и живую, а последняя, отмирая и разлагаясь, снова переходит в мертвую минеральную материю. В процессе постоянного взаимодействия между мертвой и живой природой, а также при их переходе друг в друга в поверхностном слое литосферы происходит формирование разнообразных почв и развивается основное и специфическое свойство каждой почвы - ее плодородие.

Рельеф. Роль рельефа в почвообразовательном процессе проявляется в перераспределении и различном количестве тепла, поступающего на склоны разной экспозиции. Рельеф влияет на относительный возраст почв, так как в различных условиях почвообразовательный процесс может протекать с разной скоростью. Так, в лесостепной зоне, а также в горах на северных склонах часто растет лес и образуются дерново-подзолистые или серые лесные почвы. На южных склонах, покрытых травянистой растительностью, формируются степные черноземы или даже каштановые почвы.

Возраст почв. В развитии почвы различают абсолютный и относительный возраст.

Абсолютный возраст почв связан с геологическим прошлым в каждом регионе. С тех пор, когда любая конкретная территория стала сушей и на ней поселились растения и животные, началось наземное почвообразование. Однако в определении понятия абсолютного почвенного возраста следует также учитывать подводный период почвообразования, который связан с возрастом материнских пород.

Относительный почвенный возраст характеризуется разновременностью и различными скоростями протекания биологических, физико-химических и других процессов в сравниваемых почвах. Относительный возраст почв тесно связан с сельскохозяйственной деятельностью человека. Учет почвенного возраста важен для оценки результатов мелиорации земель, а также перспективных возможностей в деле повышения почвенного плодородия.

Производственная деятельность человека. Освоенная почва подвергается сильному воздействию обрабатывающих орудий, на ее состав и свойства влияют вносимые удобрения, мелиоративные мероприятия и др.

При этом ее свойства изменяются значительно быстрее, чем это происходит в природных условиях. Действие природных факторов продолжается, но сильно видоизменяется.

Знание законов развития почв необходимо для целенаправленного расширенного воспроизводства почвенного плодородия. Проект землеустройства, составленный с учетом взаимосвязей всех факторов почвообразования в ландшафте, -- важная предпосылка для применения системы земледелия, обеспечивающей формирование почв с более высоким уровнем эффективного и потенциального плодородия.

Если же производственная деятельность осуществляется без учета условий развития почв и их свойств, то возникают такие отрицательные последствия, как эрозия, засоление, дегумификация, разрушение структуры почв и др.

3. Показатели гумусного состояния почв и содержание гумуса в почвах разных природных зон. Расчет запасов гумуса в почве

Гумусовое состояние почв принято характеризовать содержанием гумуса в пахотном слое, запасами в слое 0 - 100 см, отношением C:N, т.е. обогащенностью азотом, и отношением углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот, в соответствии с которым определяется тип гумуса.

Оценка содержания гумуса в почвах дифференцирована в зональном аспекте.

Для подзолистых и дерново-подзолистых почв выделяются следующие виды по содержанию гумуса в аккумулятивно-гумусовом горизонте:

* слабогумусированные - менее 0,5%,

* малогумусированные - 0,5-1,5%,

* среднегумусированные - 1,5-2,5%,

* повышенногумусированные - 2,5-3,5%,

* многогумусные - более 3,5%.

Для черноземов и других темноцветных почв выделяются виды:

- слабогумусированные - менее 3%,

- малогумусированные - 3-5%,

- среднегумусированные - 5-7%,

- многогумусные - 7-9%,

- тучные - более 9%.

Между содержанием гумуса в почвах и урожайностью сельскохозяйственных культур имеется определенная связь, особенно в экстенсивном земледелии при очень ограниченном применении удобрений, когда почвенный гумус служит единственным (или основным) источником тех или иных элементов минерального питания растений.

В этом случае, например для черноземов, коэффициент корреляции между урожайностью сельскохозяйственных культур и содержанием гумуса составляет 0,75-0,90.

Признак	Уровень признака	Пределы значений
Запасы гумуса в слое 0-100 см	Очень высокие	>600
Высокие	400-600
Средние	200-400
Низкие	100-200
Очень низкие	<100
Обогащенность азотом, C:N	Очень высокая	<5
Высокая	5-8
Средняя	8-11
Низкая	11-14
Очень низкая	>14
Тип гумуса, Сг.к.:Сф.к.	Гуматный	>2
Фульватно-гуматный	2-1
Гуматно-фульватный	1.0-0.5
Фульватный	<0.5

Содержание гумусовых веществ в почвах является их характерным генетическим признаком. Каждому типу почв присуще определенное количество содержания гумуса, распределение его по профилю, а также отношение в гумусе гуминовых кислот и фульвокислот.

Пахотные дерново-подзолистые супесчаные почвы с содержанием гумуса обычно 1--1,3%, суглинистые--1,5--2,5, серые лесные -- 2,5--5, черноземы -- 6--8, торфяные почвы -- 40--60%.

Расчет запасов гумуса в почве: Запас гумуса (т/га) = содержание гумуса (%) * плотность почвы (г/смі) * мощность горизонта (см)

Для расчета запасов гумуса в гумусовом слое необходимо рассчитать запас гумуса для каждого гумусового горизонта, а потом сложить показания.

Гумусовыми горизонтами или гумусовым слоем считаются все горизонты до материнской породы (С) или переходного к ней горизонта (ВС)

4. Отношение растений к реакции почвы. Методы устранения излишней кислотности и щелочности. Расчет доз извести. Известковые материалы

Для любого вида растений существует наиболее благоприятная для его роста и развития среда. По отношению к реакции среды на известкование культуры можно подразделить на группы.

К первой группе относятся растения, которые не переносят кислой реакции. Это люцерна, сахарная, столовая и кормовая свекла, капуста - они сильно отзываются на внесение извести даже на слабокислых почвах.

Ко второй группе относятся растения, которые чувствительны к повышенной кислотности: пшеница, кукуруза, ячмень, подсолнечник, все бобовые культуры, огурец, лук, салат. Эти культуры лучше всего растут на почвах с нейтральной реакцией и хорошо отзываются на известкование.

К третьей группе относятся культуры, которые менее чувствительны к кислотности: просо, овес, рожь, редис, морковь, томат.

Наиболее благоприятны для них почвы со слабокислой реакцией. Они положительно реагируют на известкование сильно - и среднекислых почв полными дозами.

К четвертой относятся культуры, нуждающиеся в известковании на средне и сильнокислых почвах: картофель и лен.

Картофель малочувствителен к слабой кислотности. Высокие дозы известкования при ограниченных дозах удобрений отрицательно влияют на урожай, картофель поражается паршой, снижается содержание крахмала в клубнях.

К пятой группе относятся культуры, хорошо переносящие кислую реакцию и чувствительные к избытку водорастворимого кальция в почве: чайный куст, люпин, сераделла. При известковании большими дозами они снижают урожай.

На большинство сельскохозяйственных культур повышенная кислотность почвы действует отрицательно. При повышенной кислотности почвенного раствора ухудшается рост и ветвление корней, проницаемость клеток корня (поэтому уменьшается использование растениями воды и питательных веществ почвы и удобрений). Особенно чувствительны растения к повышенной кислотности почвы в первый период роста, сразу после прорастания.

Кислые почвы имеют неблагоприятные физические, химические и биологические свойства. В них сильно подавлена деятельность полезных почвенных микроорганизмов. Образование доступных для растений форм азота, фосфора и других питательных веществ вследствие ослабления минерализации органических веществ протекает слабо.

Повышенная кислотность способствует развитию в почве грибов, среди которых много паразитов и возбудителей различных болезней растений.

Отрицательное влияние повышенной кислотности в значительной степени связано с увеличением подвижности алюминия и марганца в почве, повышенным содержанием их в почвенном растворе, что неблагоприятно для растений.

В кислых почвах уменьшается подвижность молибдена, в результате чего его может не хватать для нормального роста растений, особенно бобовых. В песчаных и супесчаных почвах мало усваиваемых соединений кальция и магния, также при кислой реакции затрудняется поступление этих элементов в растение, а значит, и питание ими.

Почву известкуют главным образом для того, чтобы устранить избыточную кислотность, вредную для растений и некоторых полезных в земледелии микробов.

В суперфосфате, изготовленном из фосфитов Каратау, после нейтрализации избыточной кислотности продукта аммиаком должно содержаться 15 1 % Р2О5уСв, не более 0 5 % Р2О6 своб и 3 % гигроскопической влаги.

В напорный бачок 20 подается газообразный аммиак, который нейтрализует избыточную кислотность плава, образовавшуюся вследствие частичного гидролиза аммиачной селитры в процессе выпаривания. В III ступени выпарки плав концентрируется до 99 5 - 99 7 % NH4NO3 и затем через желоб 22 и бачок 23 подается на грануляцию. Из выпарного аппарата воздух удаляется в атмосферу. По окончании процесса окисления нитрита (что обычно устанавливается анализом) избыточная кислотность нейтрализуется раствором: едкого калия или поташа.

Технология известкования почв известна достаточно давно и применяется для устранения их избыточной кислотности. Суть ее заключается в замене ионов водорода и алюминия из почвенной влаги на ион. В результате этого усиливается деятельность полезных микроорганизмов, обеспечение их роста, элементами питания, улучшается структура почвы и ее водонепроницаемость.

Должна предусматриваться химическая обработка сточных вод перед биологическими окислителями для нейтрализации избыточной кислотности и щелочности, а также обогащение сточных вод биогенными элементами - азотом и фосфором.

Промывку эфира-сырца проводят с целью очистки от водорастворимых примесей и нейтрализации избыточной кислотности, создаваемой примесями - МАК, серной кислотой. ММА промывают в непрерывно работающей системе: вначале водным раствором кальцинированной соды, а затем водой.

Перед поступлением в сборник хлоропрен-ректификат проходит осушку, причем одновременно нейтрализуется и избыточная кислотность.

При подмешивании к воде больших порций золы с серой в воде появляется избыточная кислотность. Для устранения кислотности воды в сероочистительной установке на ТЭЦ-12 Мосэнерго используется известковый способ химической обработки воды.

Нейтрализация путем добавления (ввода) реагента должна применяться только для устранения избыточной кислотности или щелочности, которые не могут быть нейтрализованы путем смешения кислых и щелочных вод между собой или кислых вод с водой водоема.

Стандартом для никотин-сульфата предусмотрено определение содержания никотина, определение реакции препарата, избыточной кислотности или щелочности.

Освоение подзолистых почв нужно начинать с устранения излишней кислотности. Для этого обычно вносят в пахотный слой известь, а дополнительно -- золу, в которой, помимо кальция (в кислых почвах его недостаточно), содержатся калий, фосфор и микроэлементы.

На сильно кислых почвах для полного устранения кислотности приходится вносить до 1 кг молотого известняка на 1 м2 площади. После известкования в не меньшей мере нужны органические и минеральные удобрения. Прикапывая и удобряя нижний плотный иллювиальный горизонт, можно постепенно углубить корнеобитаемый слой почвы

Гипсование почв - внесение в почву гипса для устранения избыточнойщёлочности, вредной для многих с.х. растений; способ химической мелиорации солонцов и солонцеватыхпочв.

Гипсование основано на замене натрия, поглощённого почвой, кальцием, в результате чегоулучшаются её неблагоприятные физико-химические и биологические свойства и повышается плодородие.

Дозы Гипса (устанавливают по количеству натрия в корнеобитаемом слое почвы, который необходимозаместить кальцием) от 3-4 до 10-15 т/га, наибольшие на содовых солонцах.

Гипс вносят в 2 приёма: перед вспашкой и после неё под культивацию.

На солонцеватых почвах, содержащих меньшее количествонатрия, чем солонцы, гипс (3-4 ц/га) вносят в рядки вместе с семенами.

Г. п. проводят в комплексе сагротехническими мероприятиями: глубокая вспашка (на 40:50 см) с перемешиванием солонцового слоя (это даёт возможность переместить гипс, содержащийся в подпахотном слое, в пахотный слой), орошение,внесение органических удобрений, снегозадержание и задержание талых вод, посев многолетних трав.

Дозы извести, приведенные в табл. 115, обычно именуются полными;

Они рассчитаны на доведение реакции почвы до слабокислого состояния, оптимального для многих культур севооборота, и примерно соответствуют дозировкам, установленным по гидролитической кислотности.

Для Г. п. применяют в основном сыро-молотый гипс (из природных залежей),фосфогипс -- отходыпроизводства удобрений, отходы содовой промышленности.

Средняя прибавка урожая зерна при внесении гипса составляет в чернозёмной зоне (безорошения) 3-6 ц/га, в зоне каштановых почв 2-7 ц/га. На орошаемых землях эффективность Г. п.повышается.

В основу современного подхода к определению доз извести положены свойства почв и требования растений. Правильно выбранные дозы извести, с одной стороны, позволяют регулировать реакцию среды в соответствии с потребностью отдельных культур севооборота, а с другой, создавать в почве условия, благоприятствующие дальнейшему окультуриванию почвы.

Для почв избыточно увлажненных, легких по механическому составу дозы извести, указанные в таблице, следует увеличить на 1-1,5, а для средних и тяжелых - на 1,5-2,0 г на 1 га.

Более точным является установление доз извести непосредственно по гидролитической кислотности. Проведенные по этому вопросу исследования показали, что оптимальным дозам извести соответствует создание в почве рН в водной вытяжке от 6,0 до 6,5, в солевой (КСl) от 5,5 до 6,0 и степени насыщенности почв основаниями от 80 до 95%.

При такой реакции содержание в растениях хлорофилла, проницаемость протоплазмы, состав и соотношение различных форм углеводов и белков, зольный состав растений и другие показатели приближаются к оптимальным для роста и развития растений.

Для торфяных почв дозы извести следует устанавливать также по гидролитической кислотности. При вычислении дозы извести на гектар площади должен учитываться объемный вес сухого торфа (вес торфа в слое 20 см на площади 1 га равен примерно 250 т для верхового торфа, 400 - для переходного и 500 т - для низинного торфа).

Однако для практических условий вполне допустимо для различных торфяных почв придерживаться доз извести (т/га СаСО3), установленных на основе полевых опытов и исследований почв.

Известковые удобрения обычно содержат различное количество примесей и влаги. Поэтому, чтобы сделать правильный расчет на дозу (т/га) чистой и сухой извести (СаСО3), необходимо делать поправку по следующей формуле:

где: D - доза известкового удобрения с учетом его влажности и примесей (т/га); Н - норма (т/га) чистого и сухого углекислого кальция ; В - влажность удобрения (%); С - нейтрализующая способность в расчете на СаСО3 (%).

Известковые материалы применяют в сельском хозяйстве для известкования (нейтрализации) кислых почв. В качестве известковых удобрений могут применяться жженая или комовая известь и гашеная известь, однако практически эти виды известковых материалов почти не используют.

Известковые материалы разрушают микробы-прокариоты, водоросли, грибы.

Известковые материалы сельскому хозяйству поставляются в незатаренном виде - навалом.

Известковые материалы тем более активны, чем выше степень их измельчения.

Известковые материалы, применяемые в качестве удобрений, добываются из залежей, так как природа сама устроила известковые кладовые. Некоторые известковые материалы являются отходами различных промышленных производств.

Краткая характеристика наиболее распространенных известковых материалов приводятся ниже.

Все известковые материалы поставляют без тары, относятся к пылящим удобрениям, поэтому при работе с ними необходимо защищать глаза, органы дыхания и слизистые оболочки очками и противопыльными респираторами.

Поступающие известковые материалы анализируют в областной зональной лаборатории. В 1965 - 1970 гг. лабораториями проанализировано свыше 1650 образцов известковых удобрений. Во всех районах области составлены планы известкования кислых почв и сделаны заявки на завоз этих материалов.

Внесение известковых материалов, содержащих наряду с кальцием значительное количество магния, улучшает соотношение между этими элементами в поглощающем комплексе и почвенном растворе и поэтому повышает урожай многих культур сильнее, чем применение известковых удобрений, не содержащих магния.

Набор известковых материалов (туков), технохимические весы, плоскодонная колба, нагревательный прибор, мерная колба на 250 мл, пипетки на 10 и 50 мл, бюретки для титрованных растворов. Все виды известковых материалов поставляются сельскому хозяйству навалом.

Минеральные удобрения, известковые материалы и другая химическая продукция со складов системы Союз-сельхозтехника для колхозов, совхозов отпускают заведующая складом или кладовщик, шофер-экспедитор в соответствии с правилами, установленными Всесоюзным объединением Союзсельхозтехника.



5. Расчет запасов воды в почве. Оценка запасов влаги. Их значение для плодородия почв

При проведении полевых опытов встречается необходимость подсчитать запасы легкодоступной и труднодоступной воды в почве в тот или иной момент развития.

Запасы воды могут выражаться как в миллиметрах водяного слоя, так и в кубометрах воды на 1 га (1 мм водяного слоя на 1 га соответствует 10 м3 воды). Имея данные о влажности почвы, влажности завядания и предельной полевой влагоемкости (выраженные в весовых процентах на сухую почву), можно вычислить запас различных категорий влаги для каждого слоя.

Для этого данные влажности в весовых процентах (W) умножают на объемный вес (D) и на толщину слоя в сантиметрах (Н) и делят на 10.

В результате получают запас воды слоя почвы, выраженный в миллиметрах водного слоя:

Запас воды в заданной почвенной толще (например, 0-100 см) подсчитывается по формуле:

где W1D1H1...W10D10H10 - запас воды каждого 10-сантиметрового слоя.

Приведенными методами считают:

1)запас воды в почвенной толще в момент работы (В);

2)максимальный запас почвенной влаги, соответствующий предельной полевой влагоемкости (ПВ);

3) запас труднодоступной воды, соответствующий влажности завядания (ВЗ).

А получив эти данные, определяют: запас полезной для растений влаги (В-ВЗ) и дефицит запаса почвенной влаги (ПВ-В).

В таблице приведены величины наибольшего возможного запаса доступной влаги и запаса влаги при влажности почвы, соответствующей наименьшей влагоемкости (НВ), а также при влажности завядания (ВЗ) для наиболее распространенных почв.

Таблица. Оценка запасов продуктивной влаги (А.Ф. Вадюнина и З.А. Корчагина)

Мощность слоя почвы, см	Запасы воды, мм	Качественная оценка запасов воды
0-20	>40 40-20 <20	Хорошая, Удовлетворительная, Неудовлетворительная.
0-100	>160 160-130 130-90 90-60 <60	Очень хорошая, Хорошая Удовлетворительная, Плохая, Очень плохая

Для характеристики водообеспеченности растений определяют запасы влаги в почве.

В афономической практике учитывают общий и полезный (продуктивный) запасы воды в почве. Общий запас воды (ОЗВ) составляет суммарное количество влаги в заданном слое почвы, а продуктивный запас воды (ПЗВ) в почве - суммарное количество продуктивной, или доступной для растений, влаги в заданной толще почвогрунта.

Чтобы рассчитать ПЗВ в почве, нужно вычислить ОЗВ и запас труднодоступной влаги (ЗТВ).

Разность между ОЗВ и ЗТВ дает количество продуктивной влаги в почве.

Запасы воды определяют в течение вегетационного периода в пахотном или в метровом слое почвы. Для этого на выделенных площадках через определенные промежутки времени берут пробы до заданной глубины в каждом 10-сантиметровом слое для определения влажности и плотности почвы. Для сокращения расчетов обычно определяют средние значения влажности и плотности почвы в слоях 0-30, 30-50 и 50-100 см. Кроме того, для расчета запаса продуктивной влаги устанавливают максимальную гигроскопичность почвы.

Для оценки водообеспеченности растений эти определения сопровождаются учетом количества выпавших осадков.

Запас воды (м3/га) в отдельном слое

где В0 - влажность изучаемого слоя почвы, %; d0 - плотность почвы, г/см3; Н-глубина (мощность) изучаемого слоя, см.

Общий запас воды во всей толще почвы (м3/га) можно рассчитать по формуле



где B1, d1, Н1 - соответственно влажность, плотность и мощность первого слоя почвы; В2, d2, Н2 - те же показатели второго слоя и т. д.

Запас труднодоступной влаги вычисляют аналогично общему запасу, но вместо влажности почвы берут влажность устойчивого завядания растений.

Для пересчета запасов воды, вычисленных в м3/га, в миллиметры полученное число делят на 10, так как запас воды в 1 мм водного слоя на 1 га равен объему воды 10 м3.

Запас продуктивной влаги (мм) в пахотном и метровом слоях почвы можно оценивать по следующей шкале (Вадюнина, Корчагина, 1986).

Для оценки водообеспеченности растений необходимо знать не только запасы, но и расход влаги в почве. Различают производительный и непроизводительный расходы влаги.

К первому виду относится потребление воды растениями, ко второму - испарение с поверхности почвы, сток, инфильтрация в грунтовые воды. Потребление воды растениями и испарение ее почвой называют водопотреблением.

Расход влаги непосредственно на транспирацию составляет 20-47 % суммарного испарения. Величина водопотребления измеряется в мм или в м3/га.

Суммарный расход влаги

где Wн и Wк - запас воды в метровом слое почвы в начале и в конце вегетации растений, мм или м3/га; УP - сумма осадков за вегетационный период, мм.

Разные культуры потребляют неодинаковое количество воды. Коэффициент водопотребления (Кв) - количество влаги, затрачиваемое на транспирацию и испарение с поверхности почвы на формирование единицы сухой биомассы. Кв зависит от урожайности культуры, уровня почвенного плодородия, доз удобрений и других факторов.

Чем выше урожайность, тем он меньше. Высокий уровень агротехники и почвенного плодородия снижает его значение у разных культур на 25-40 %.

6. Понятие о почвенном плодородии. Категории почвенного плодородия: естественное, потенциальное, искусственное, эффективное, относительное. Элементы плодородия почв. Факторы, лимитирующие почвенное плодородие

Под плодородием понимают способность почв удовлетворять потребность растений в воде и питательных веществах. Важными факторами, определяющими плодородие почв, являются также свет и тепло.

Условия, определяющие плодородие почвы, могут быть прямые, непосредственно влияющие на рост и развитие растений, и косвенные. К прямым условиям относятся запасы доступной воды, аэрация, реакция среды, форма и количество доступных элементов питания и их соотношение. К косвенным условиям могут быть отнесены: количество микроорганизмов, глубина залегания ограничивающих корнеобитаемый слой почвы плотных горизонтов и обработка почвы.

Прямые и косвенные условия взаимосвязаны и оказывают большое влияние на урожай растений.

Каждое отдельное условие, или фактор жизни растений, может быть недостаточным (минимальным) для роста растений, оптимальным (когда наблюдается наибольший урожай растений) и избыточным, максимальным (когда наблюдается токсикоз и урожай растений уменьшается).

Для любого растения вреден как недостаток, так и избыток какого-либо фактора (например, элемента питания). Наиболее благоприятные условия для жизни растений и получения высокого урожая создает оптимальное влияние фактора.

Однако факторы, определяющие развитие растений, действуют не изолированно, а в совокупности. Оптимальное плодородие соответствует оптимальным соотношениям факторов.

В различных почвенно-климатических зонах условия, определяющие почвенное плодородие, различны. На песчаных почвах сказывается недостаток влаги и элементов питания, а на тяжелосуглинистых -- низкая аэрация и большая плотность почв.

Таким образом, плодородие ограничивается различными условиями, связанными с факторами почвообразования.

Виды почвенного плодородия. Различают естественное, потенциальное, искусственное и эффективное, или действительное, плодородие почв.

Естественное плодородие -- свойство почвы, образовавшейся под естественной растительностью при естественном протекании почвообразовательных процессов.

Оно сравнительно мало изменяется во времени и является величиной стабильной для определенного типа почв. В то же время различные по происхождению почвы характеризуются неодинаковым плодородием , а одна и та же почва имеет разное плодородие для растений, отличающихся по биологическим свойствам.

Потенциальное плодородие определяется валовым (общим) запасом элементов питания в почве, находящихся как в доступной, так и недоступной формах.

Искусственное плодородие создается при использовании обработки почв, внесении удобрений, выращивании культур различных растений, осушении, орошении.

Естественное, потенциальное и искусственное плодородия неразрывно связаны между собой, поскольку снабжение растений влагой и пищей зависит от свойств природной почвы, а также от изменения свойств почвы под влиянием окультуривания.

Эффективное плодородие, измеряемое величиной урожая, является действительным выражением естественного и искусственного плодородия и в значительной степени зависит от уровня развития науки и техники.

К. Маркс писал: «Таким образом, отчасти от развития агрохимии, отчасти от развития механизации земледелия зависит, в какой степени на земельных участках одинакового естественного плодородия последнее может быть действительно использовано.

Поэтому, хотя плодородие и является объективным свойством почвы, экономически оно все же постоянно подразумевает известное отношение -- отношение к данному уровню развития химических и механических средств агрикультуры, а потому и изменяется вместе с этим уровнем развития».

Следовательно, плодородие неуклонно будет возрастать, так как все полнее будут использоваться потенциальные запасы элементов питания и влаги в почве.

При воздействии на почвы необходимо разрабатывать такие методы земледелия и агрохимии, которые позволяли бы поддерживать на максимальном уровне запасы доступных элементов питания и воды с одновременной стабилизацией реакции среды, соответствующей концентрацией почвенного раствора при наилучшем соотношении между воздухом и водой, скоростью аэробных и анаэробных реакций, протекающих в присутствии веществ, стимулирующих рост растений.

И, наоборот, необходимо ослабить вредные процессы: образование токсических веществ, уплотнение почвы при ее обработке, засорение нежелательными растениями и микроорганизмами и т. д.

Основные элементы почвенного плодородия и факторы жизни растений следующие: питательные вещества в легкоусвояемых формах, влага в доступной форме, воздух и тепло для развития корневых систем и жизнедеятельности микроорганизмов.

Все элементы плодородия тесно связаны между собой, изменение одного из них оказывает влияние на другие и на плодородие почвы. При использовании почв в сельскохозяйственном производстве эту взаимосвязь необходимо учитывать.

К факторам, лимитирующим плодородие почв, относятся показатели состава, свойств и режимов почв, снижающие урожай культурных растений и биопродуктивность естественных фитоценозов. В первом приближении их можно обозначить как отклонения от оптимальных показателей. Степень отклонения характеризует уровень лимитирующего фактора и степень снижения урожая.

Теоретической основой исследований факторов, лимитирующих почвенное плодородие, являются законы лимитирующего фактора и совокупного действия и оптимального сочетания факторов жизни растений.

Следует различать общепланетарные лимитирующие факторы, характерные для почв всех природных зон, внутризональные (региональные), характерные для определенных зон и регионов, и местные, характерные для небольших территорий.

К общепланетарным можно отнести: недостаточную обеспеченность элементами питания, повышенную плотность, неудовлетворительную структуру, пониженное содержание легкоразлагаемого органического вещества.

К внутризональным (региональным) - повышенную кислотность, повышенную щелочность, недостаток и избыток влаги, эродированность и дефлированность почв, каменистость, засоленность, солонцеватость и др.

К местным факторам, лимитирующим почвенное плодородие, можно отнести локальное загрязнение почв радионуклидами и тяжелыми металлами, нефтепродуктами, нарушение почвенного покрова горными выработками и др.

Для ряда свойств почв и режимов определены критические уровни показателей, при которых резко ухудшаются другие агрономически важные свойства и режимы почв и резко снижается урожай растений или его качество.

В почвах с низким естественным плодородием выделяют освоенные, окультуренные и культурные разности. Освоенные почвы формируются в условиях низкой агротехники, при нерегулярном внесении невысоких доз органических и минеральных удобрений.

Окультуренные и культурные - формируются при высокой агротехнике, регулярном внесении органических и минеральных удобрений и проведении необходимых мелиоративных мероприятий (осушение, орошение, известкование, внесение высоких доз торфа, пескование глинистых почв, глинование - песчаных и др.).

В результате мероприятий, направленных на устранение лимитирующих факторов, плодородие окультуренных почв существенно выше по сравнению с освоенными аналогами.



7. Использование материалов почвенных исследований при землеустройстве, для осушения и орошения земель

Материалы почвенных исследований используются для землеустройства территории, разработки систем земледелия, проектов мелиоративных систем осушения и орошения, химической мелиорации, коренного улучшения, для экономической оценки земель и других проектов природопользования.

Почвенные карты, карты агроэкологических типов земель, картограммы и сопровождающие их пояснительные записки являются основой для составления проекта и плана землеустройства землепользования. В таких проектах выделяют территории разного целевого назначения: населенные пункты, отвод земель под застройки, многолетние насаждения (сады, виноградники, чайные плантации и др.), лесополосы, почвозащитные и водоохранные лесонасаждения, севообороты, сенокосы и пастбища, участки для коренного улучшения почв, для осушения, орошения и др.

В первую очередь учитывается качество почв и их охрана от деградационных процессов, сохранение и повышение уровня плодородия. Под многолетние насаждения (сады, виноградники, чайные плантации) выбирают лучшие почвы хозяйства, отвечающие требованиям этих культур к почвенно-экологическим условиям.

В таежно-лесной зоне под сады выбирают теплые, защищенные от северо-восточных ветров склоны южной и юго-западной экспозиции. При этом уровень застойных и слабопроточных грунтовых вод должен быть глубже 2,5-3 м для семечковых культур, 2м - для косточковых и 1-1,5 м - для крыжовника, смородины, малины. Почвы не должны содержать оглеенных горизонтов в пределах корнеобитаемой толщи. Мощность рыхлой толщи без плотных прослоек должна соответствовать размерам корневых систем плодовых культур.

Плотность горизонтов в корнеобитаемой толще не должна превышать 1,5 г/см3. Оптимальными по гранулометрическому составу для плодовых культур в таежно-лесной зоне являются легкосуглинистые, среднесуглинистые и супесчаные почвы. На песчаных почвах проявляется недостаток влаги, а на тяжелых - лимитирующими факторами является повышенная плотность и избыток влаги.

Свойства серых лесных почв и черноземов северной лесостепи отвечают требованиям большинства плодовых культур. Здесь также предпочтительнее теплые, хорошо дренируемые склоны. По гранулометрическому составу оптимальными являются средне- и тяжелосуглинистые почвы, хорошо оструктуренные, которые накапливают больше влаги по сравнению с легкими почвами.

В степной и сухостепной зонах для садов выбирают склоны северной и примыкающих к ней экспозиций, которые имеют лучшие условия увлажнения по сравнению с южными. Не пригодны под солончаки, средне- и сильнозасоленные почвы, солонцы, средне- и сильно солонцеватые почвы, солоди и осолоделые почвы.

Предельно допустимая глубина залегания грунтовых вод для садовых насаждений зависит от степени их минерализации, требований плодовых культур. При слабой степени засоления и солонцеватости необходимо учитывать величину рН. При величине рН в корнеобитаемом слое до 8,5 почвы пригодны под все плодовые культуры. При более высоких значениях щелочности пригодность зависит от требований культур.

Наиболее устойчивыми к щелочности почв являются абрикос, слива, айва, для которых пригодны почвы с величиной рН 8,5-8,8. Плотность горизонтов почв в пределах корнеобитаемого слоя для большинства плодовых культур не должна превышать 1,5 г/см3.



8. Виды водной эрозии. Вред, причиняемый эрозией. Условия, определяющие развитие эрозии

Водную эрозию подразделяют на: плоскостную и линейную.

Плоскостная эрозия представляет собой смыв верхних горизонтов почв на склонах при стекании талых и дождевых вод, образующих при движении сеть мелких струйчатых промоин и рытвин. Такая эрозия малозаметна, но имеет катастрофический характер из-за масштабности проявления.

Линейная эрозия -- размыв почвы в глубину с образованием рытвин и глубоких промоин, перерастающих в овраги. Эту эрозию вызывают сконцентрированные на узких участках склона значительные водные потоки. Они приводят к полному уничтожению почв.

Ирригационная эрозия -- разновидность водной эрозии. При ирригационной эрозии происходит смыв и размыв почв оросительной водой.

По темпам развития эрозионных процессов различают нормальную (геологическую) и ускоренную (антропогенную) эрозию.

Нормальная эрозия протекает под естественной растительностью под влиянием геологических и других природных причин, когда потери почв не превышают темпа почвообразования, то есть потери восстанавливаются при почвообразовательном процессе. Такая эрозия практически не вредна. Ее иначе называют допустимой нормой эрозии.

Ускоренная эрозия связана с хозяйственной деятельностью человека. Она проявляется при уничтожении естественной растительности и распахивании почв при крутизне склонов > 2°.

Для плоскостной эрозии установлены следующие градации по интенсивности годового размыва почв: незначительная (среднегодовой смыв до 0,5 т/га), слабая (0,5... 1 т/га), средняя (1...5т/га), сильная (5... 10 т/га), очень сильная (более 10 т/га).

Для линейной эрозии установлены следующие градации по интенсивности размыва: слабая (среднегодовой прирост оврагов менее 0,5м), средняя (0,5...1,0м), сильная (1...2м), очень сильная (2...5 м), чрезвычайно сильная (более 5 м).

Ускоренная эрозия наблюдается в зонах распространения серых лесных почв, черноземов, каштановых почв, в земледельческих районах таежно-лесной зоны, а также в горных областях.

Наиболее распространена эрозия на правобережье Днепра, Волги, Дона, Северного Донца, Десны, Днестра и их притоков, на Среднерусской, Волыно-Подольской, Донецкой, Приволжской, Клинско-Дмитровской и Ставропольской возвышенностях, на Общем Сырте, в Высоком Заволжье, в зонах Оби и Иртыша, на Дальнем Востоке, в предгорьях и горах Крыма, Карпат, Кавказа, Урала, Средней Азии.

Эрозия наносит огромный вред сельскому хозяйству. Так, при слабой смытости почв урожай снижается на 20 %, при средней на 40 % и сильной на 60...80 %.

Установлено, что при смыве 20-сантиметрового слоя чернозема на каждом гектаре теряется 150...200 т гумуса, 10...15т азота, 5...6 т фосфора, 40...60 т калия, 50...60 т кальция. Утрата 1 см слоя почвы равноценна возврату истории ее развития на 1000 лет.

Следовательно, от степени смытости зависит уровень плодородия, так как в результате смыва изменяются реакция среды, состав обменных катионов, химический состав почв, уменьшаются запасы гумуса и питательных веществ, снижаются активность ферментов, численность микроорганизмов и мезофауны.

Потери гумуса и кальция ведут к разрушению структуры почв, снижению их водопроницаемости и влагоемкости. Таким образом, водная эрозия приводит к значительному понижению плодородия почв или к полному их разрушению (линейная эрозия).

При развитии эрозии происходит обмеление рек, резко снижается урожайность ценных сельскохозяйственных угодий, нарушается дорожная сеть.

Основные причины развития водной эрозии -- это уничтожение естественной растительности, несоблюдение противоэрозионных мероприятий, низкая культура земледелия, неумеренный выпас скота, неправильная прокладка дорог и др. На интенсивность развития эрозии влияют и природные условия: климат, рельеф, растительность, геологическое строение территории, свойства почв.

Из климатических условий большую роль в возникновении эрозии играют количество, режим, интенсивность, продолжительность выпадающих осадков и их распределение по сезонам года, а также температурный режим.

Чаще подвергаются эрозии сухие, глубокопромерзающие почвы в регионах с ливневыми дождями, особенно на территориях, лишенных растительности. Сильную эрозию вызывают талые воды, если пересыщены водой маломощные оттаявшие слои почв.

В развитии водной эрозии особое значение имеет рельеф (глубина местного базиса эрозии, то есть разность высот самой высокой и самой низкой точек водосбора, крутизна, длина, форма и экспозиция склонов). При большой глубине базиса эрозии возникает большая опасность ее проявления. В лесной зоне смыв почв происходит при крутизне склонов 1...1,5°, а в лесостепи -- 2°. Чем круче склон, тем больше смыв почв.

Наиболее опасны в эрозионном отношении выпуклые склоны, так как нижняя, более, крутая, часть его смывается собравшейся вверху водой. На южных, юго-восточных и юго-западных склонах возрастает опасность проявления эрозии.

Влияние геологического строения территории на развитие эрозии связано с различной податливостью пород к размыву и смыву Флювиогляциальные и древнеаллювиальные песчано-супесчаные отложения отличаются хорошей водопроницаемостью, а поэтому устойчивы к водной эрозии.

Почвенные условия (гранулометрический и минералогический составы, структура, мощность гумусового горизонта, влажность, плотность) в значительной степени влияют на развитие эрозионных процессов. Почвы легкие по гранулометрическому составу, хорошо оструктуренные, рыхлые, с мощным гумусовым горизонтом лучше противостоят водной эрозии. Почвы слабогумусированные, с разрушенной структурой обладают слабой противоэрозионной устойчивостью.

Растительность -- эффективное средство защиты почв от эрозии, так как она принимает на себя ударную силу капель дождя. Корни растений скрепляют почвенные частицы, тем самым препятствуя смыву и размыву почв. Они также способствуют переводу поверхностного стока в почвы. Растения снижают скорость водного потока.

Нарушение растительного покрова приводит к развитию эрозии. Наиболее интенсивно эрозия проявляется на склонах, лишенных растительности (чистый пар, где коэффициент эрозионной опасности -- К = 1).

По степени смытости почвы подразделяют на слабосмытые, среднесмытые и сильносмытые. Ниже приведена диагностика почв для основных типов почв России.

Тип почвы	Диагностика
Дерново-подзолистые	У слабосмытых почв смыто менее половины горизонта
и светло-серые лесные	А1, пахотный слой осветлен, имеет буроватый оттенок.
почвы	Эти почвы залегают на пологих склонах (уклон до 3°).
	У среднесмытых почв полностью смыт горизонт А1
	и большая часть подзолистого, распахана верхняя
	часть иллювиального горизонта В1, пашня имеет бурую
	окраску. Эти почвы залегают на склонах с уклоном 3...5°.
	У сильносмытых почв частично смыт иллювиальный
	горизонт В1 распахана средняя или нижняя часть
	горизонта В2, поверхность почвы бурая и глыбистая.
	Почвы залегают на склонах с уклоном 5...8°
Серые и темно-серые	У слабосмытых почв гумусовый горизонт А1смыт
лесные почвы	менее чем на1/3, распахан укороченный горизонт А1
	У среднесмытых почв горизонт А1 смыт более чем на
	1/3, в пашню вовлекается верхняя часть горизонта
	В1, пашня имеет бурую окраску.
	У сильносмытых почв горизонт А1полностью смыт,
	распахан горизонт В, пахотный слой имеет бурую
	окраску.
Черноземы мощные	У всех подтипов мощность горизонтов А+АВ более
и среднемощные	50 см.
	У слабосмытых почв горизонт А смыт на 30 %, окраска
	такая же, как у несмытых.
	У среднесмытых почв горизонт А смыт более чем
	на 1/2.
	У сильносмытых почв частично припахан переходный
	горизонт, а иногда и горизонт В1 пахотный
	слой имеет буроватую окраску

9. Охрана почв и земель

Охрана почв - острейшая глобальная проблема сегодняшнего дня, с которой непосредственно связана проблема обеспечения продовольствием все возрастающего населения планеты.

Охрана и использование земель - это система мероприятий, направленная на защиту, качественное улучшение и рациональное использование земельных ресурсов. Охрана почв необходима для сохранения и приумножения плодородия почв, для поддержания устойчивости в биосфере.

Основные потери продуктивных земель и их плодородия связаны с эрозией почвы, вторичным заселением орошаемых почв, уничтожением растительности и почв в связи с разработкой ископаемых, проведением различных строительных работ, а также в связи с загрязнением различными вредными веществами, потерей гумуса и др.

Вторичное засоление наносит значительный ущерб почвенному плодородию, приводит к резкому снижению продуктивности полей или полному их исключению из активного сельскохозяйственного использования. Распространено в засушливых областях с поливным земледелием.

Главными причинами вторичного (антропогенного) засоления почв являются бездренажное орошение и неконтролируемая подача воды, приводящая к подъему уровня грунтовых вод и энергичному соленакоплению за счет испарения воды.

Для предупреждения вторичного засоления необходим постоянный контроль за водно-солевым режимом на орошенных землях.

Источниками загрязнения почвенного покрова являются промышленные центры, транспорт, сельскохозяйственное производство. Ежегодно на поверхность почвы поступает огромное количество различных веществ из атмосферы, при внесении различного рода пестицидов и балластных веществ с удобрениями. Благодаря своим свойствам почва является приемником большинства химических веществ, вовлекаемых в биосферу.

Она - главный аккумулятор, сорбент и разрушитель токсикантов. Масштабы поступлений токсикантов в биосферу возрастают. Возникает проблема загрязнения почв.

...