Какими физическими свойствами должна обладать плодородная пахотная почва
Качественная почва, содержащая богатый спектр питательных веществ, имеющая хорошую структуру, помогающую создать благоприятный микроклимат, всегда является залогом получения богатого урожая. От качества грунта зависят показатели роста и урожайности садовых и огородных культур, поэтому очень важно иметь представление о плодородии почвы на собственном участке, знать, от чего оно зависит, и какие меры можно предпринять для его повышения.
Общие сведения
Плодородие почвы определяет способность ее к обеспечению всех потребностей растений. К этим потребностям относится не только снабжение питательными веществами, но и обеспечение благоприятных для произрастания условий, хороший доступ влаги и воздуха.
Почва — достаточно сложная система, в которой протекает множество процессов, многие из которых не всегда очевидны. Однако все эти процессы неразрывно связаны между собой. Нарушение даже одной из составляющих системы может привести к изменению способностей грунта к поддержанию жизнедеятельности растений. Изучение механизмов всех процессов, происходящих в почве, помогает решить главную задачу — сохранение и увеличение плодородия.
Для полноценного существования растения испытывают потребность не только в воде и питательных элементах. Немалое значение имеет достаточное количество света, тепла, кислорода и углекислоты.
Все микроорганизмы, содержащиеся в почве, участвуют в снабжении растений питательными веществами, обеспечивают поступление углекислоты, продукты их жизнедеятельности непосредственно влияют на плодородность почвы.
В зависимости от состава и структуры грунта тепло солнечного света вступает во взаимодействие с почвой и оказывает влияние на процессы накопления и испарения влаги, регулирует скорость и определяет направление многочисленных химических реакций, от которых зависит рост и питание растений.
Деление на категории
Существует несколько критериев, позволяющих классифицировать виды почвенного плодородия. Если рассматривать непосредственные физико-химические показатели грунта, плодородие можно разделить на два вида:
- Естественное — имеющееся от природы, не подверженное влиянию деятельности человека. Оно всегда является следствием влияния комплекса природных факторов. Говорить о естественном плодородии можно только в отношении целинной земли, которая не была затронута влиянием человеческого фактора. Эта категория определяется объемом растительной массы, вырастающей за год на той или иной площади.
- Искусственное — приобретенное вследствие непосредственного воздействия человека. В расчет принимается не любое влияние человеческого фактора, а целенаправленные приемы, призванные окультурить используемый грунт. С момента начала использования целины для сельскохозяйственных целей естественное и искусственное плодородие можно рассматривать только совместно. В чистом виде искусственное плодородие можно выделить только при выращивании растений в изолированных теплицах на специально подготовленных почвенных смесях.
Для любого участка земли, обработанного человеком и используемого для возделывания тех или иных культур, свойственно сочетание естественного и искусственного плодородия грунта. С развитием аграрных технологий и повышением культуры земледелия возрастает доля искусственной составляющей. Однако невозможно четко определить границы между первоначальным потенциалом почвы и привнесенными искусственно изменениями. В этом случае формируется новое понятие — потенциальное плодородие. Оно объединяет в себе всю совокупность свойств почвы, влияющих на урожайность, как заложенных природой, так и приобретенных.
Фактически реализуемый потенциал принято считать эффективным плодородием. Не следует путать понятия. Потенциальное плодородие лишь предполагает возможность получения определенного урожая, а эффективное — выражается в конкретных полученных объемах возделываемых культур.
Существует еще одна принципиальная ошибка, когда эффективное плодородие называют экономическим. Это близкие понятия, но не синонимы. Если эффективное плодородие измеряется объемами урожая и не завязано на экономике, то экономическая оценка включает в себя все факторы, связанные с получением урожая. Экономическое плодородие учитывает не только экономический эффект от получения урожая, но и затраты на обработку грунта, улучшение агротехники, рационализацию системы удобрений. Экономическое плодородие учитывает целесообразность улучшения грунта для повышения эффективного плодородия.
Основные факторы
Способность грунта создавать благоприятные для жизнедеятельности растений условия определяется не просто строением почвы и содержанием питательных веществ, а целым комплексом факторов, каждый из которых играет важную роль в жизни растений.
Причем плодородие зависит не только от поверхностного слоя, распахиваемого при посадке, но и от глубинных слоев, от расположения грунтовых вод. Особенно важно это для растений с глубокой корневой системой.
Обеспечение растений всеми факторами успешного развития зависит от множества особенностей грунта. Необходимо рассмотреть подробнее основные из них.
Гранулометрический состав
Пищевой и температурный режим растений, насыщение воздухом и влагой сильно зависят от гранулометрической структуры. Например, легкие песчаные почвы обладают высокой проницаемостью воды и воздуха, прогреваются активнее, чем тяжелые. Аэрация способствует ускоренной минерализации органических веществ. Однако небольшая влагоемкость становится причиной вымывания питательных веществ.
Тяжелые глинистые почвы, напротив, прогреваются дольше, ведь заполнены они водой, которая имеет большую теплоемкость. Однако почвенная влага таких грунтов мало доступна для растений. Влажным периодам характерна нехватка воздуха в земле.
Для большинства огородных культур наиболее благоприятными считаются суглинки.
Структура и физические свойства
Физические свойства напрямую связаны с плотностью и структурой грунта. При отсутствии явной структуры растения не могут одновременно в достаточном количестве получать и воздух, и воду. В сухие периоды поры содержат много воздуха, во влажные — поры практически полностью заняты водой.
В структурных грунтах мелкие поры удерживают влагу, крупные поры задействованы для газообмена. Важным свойством таких почв является возможность сосуществования аэробных и анаэробных микроорганизмов. Это способствует повышению урожайности.
Тепловые характеристики
Жизнедеятельность растений сильно зависит от способности грунта поглощать и удерживать солнечную энергию. Эти свойства определяются структурой, химическим составом, способностью удерживать воду и воздух.
Тепловой режим определяется не только способностью накопления и удержания энергии, но и отличительными особенностями поверхности. Например, прогрев грунта будет зависеть от цвета верхнего слоя, поглощающего солнечные лучи.
Содержание органических веществ
В отличие от минеральных веществ, питательные элементы в составе органического вещества не подвержены вымыванию из почвы. Постепенная минерализация обеспечивает продолжительное качественное питание корням растений. Органические вещества содержат основную часть запасов азота, почти 80 процентов серы и более половины всего фосфора. Причем отдельные органические соединения могут непосредственно усваиваться растениями и выступают в качестве стимуляторов роста.
Помимо этого, органические вещества составляют рацион питания микроорганизмов.
Биологическая активность
Биологическая составляющая связана с жизнедеятельностью почвенной фауны, в том числе микроорганизмов. Активность эта напрямую связана с численностью и качественным составом живых организмов. От них зависит работа ферментов, участвующих в трансформации недоступных питательных элементов из органических веществ в доступные минеральные соединения.
Отмирающие микробы формируют значительную массу гумуса. Эта биомасса содержит огромное количество питательных веществ, среди них особое значение имеют азот, фосфор и калий.
Поглотительная способность
Способность к накоплению питательных веществ, необходимых для роста растений, является важнейшим фактором плодородия. Она отвечает не только за поглощение, но и препятствует свободному вымыванию питательных элементов вместе с водой после осадков.
Содержание в грунте кальция поддерживает работу поглощающего комплекса, закрепляет гумус в слоях грунта. Водород, алюминий, натрий, наоборот, снижают поглощающую способность и приводят к обеднению почв.
Оценка плодородия
Для развития сельского хозяйства в масштабах страны абсолютно необходимо существование единых критериев оценки плодородия земель. Только при наличии четких цифровых значений по основным измеряемым параметрам можно сделать вывод о целесообразности использования тех или иных земель для возделывания определенных сельскохозяйственных культур.
Плодородие почвы определяется путем сравнения признаков, не подверженных резким изменениям во времени, но надежно характеризующих потенциальную урожайность основных сельскохозяйственных культур.
Наиболее важны для определения плодородия почвы следующие показатели:
- кислотность;
- гранулометрический состав;
- содержание гумуса и глины;
- содержание фосфора, калия, азота, кальция и других элементов.
Однако эти данные не дают полную картину. Для оценки возможности применения грунта в сельском хозяйстве дополнительно учитываются:
- Технологические свойства участка. Проводится сравнение удобства проведения полевых работ на конкретной территории по сравнению с эталоном. В качестве эталона принимают прямоугольный участок пашни, не имеющий уклона, избавленный от камней и иных препятствий. Необходимо сравнить затраты на проведение работ на эталонном участке и степень увеличения затрат при выполнении работ в худших условиях.
- Условия расположения. При данной оценке главными факторами считаются удаленность обрабатываемых земель от асфальтированных дорог, расстояния между землями и производственными комплексами, выполняющими сельскохозяйственные работы.
Изменения в процессе использования
После освоения целинных земель и начала их сельскохозяйственного использования плодородие подлежит неизбежному изменению. Все изменения зависят от интенсивности эксплуатации грунта, типов выращиваемых культур и мероприятий по повышению плодородия.
Если на начальном этапе преобладают природные свойства земель, то с течением времени все большее значение будет иметь комплекс мероприятий по окультуриванию. Многое зависит от того, как будет использоваться земля. При должном уходе и научном подходе к окультуриванию можно достичь значительного увеличения урожайности. Если не уделять внимание облагораживанию земель, можно привести их к деградации, когда хорошая плодородная почва превратится в безжизненную пустыню.
При возделывании земель на почву всегда оказывают влияние три фактора:
- Механическая обработка.
- Удобрения.
- Выращиваемые культуры.
В комплексе они должны создавать благоприятные условия для роста и жизнедеятельности растений. Но каждый из них оказывает и негативное влияние. Механическая обработка разрушает структуру, минеральные удобрения могут вызвать токсикоз грунта, с каждым сезоном почва теряет минеральные элементы, отдавая их растениям.
При правильном подходе негативное воздействие этих факторов нужно компенсировать: проводить восстановление структуры и восполнение потерянных питательных веществ.
Получение хорошего урожая всегда зависит не только от природного плодородия, но и от умелого обращения с землей. Чтобы долгие годы получать богатый урожай, следует определить тип имеющейся земли, ее достоинства и недостатки. Грамотно составив перечень проблем, можно найти оптимальное решение для каждой. Научный подход к повышению плодородия позволит улучшить проблемные характеристики грунта, что обязательно отразится на качестве жизни растений.
Источник
Почва – поверхностный слой земной коры, несущий на себе растительный покров суши и обладающий плодородием. Колоссальное вечное природное богатство, неиссякаемый источник, обеспечивающий человека продуктами питания, животных — кормами, а промышленность — сырьем. Веками и тысячелетиями создавалась она, и умножать это богатство — долг земледельца. Чтобы правильно использовать почву, надо знать, как она образовалась, её строение, состав и свойства.
Основатель научного почвоведения В. В. Докучаев показал, что почва есть самостоятельное природное тело, образовавшееся из поверхностных слоев горных пород под совместным действием воды, воздуха и различных организмов. Таким образом, природными факторами почвообразования являются материнская (почвообразующая) горная порода, климат (вода, воздух, тепло), живые организмы (растения, животные и микроорганизмы), рельеф местности и возраст страны (т. е. продолжительность почвообразования). В условиях хозяйственного использования почвы фактором почвообразования становится также хозяйственная деятельность человека (обработка, мелиорация, удобрения, посевы, эксплуатация лесных и других угодий, устройство постоянных плодовых и иных насаждений и т. п.). Совокупность почвы того или иного участка земной поверхности называют его почвенным покровом.
Агрофизические свойства почвы.
В отличие от горной породы, характерным и неотъемлемым свойством почвы является ее плодородие – способность обеспечивать растущие растения питательными веществами и влагой и тем самым участвовать в создании урожая. В зависимости от условий образования почвы природное плодородие может достигать различного уровня. Почва служит основным средством сельскохозяйственного производства и всеобщим предметом человеческого труда. Подвергаясь воздействию человека, она приобретает эффективное плодородие, которое зависит от уровня науки и техники, а также от системы общественных отношений.
Характеризуя процесс почвообразования и факторы, его обусловливающие, П. А. Костычев (1949) на первое место выдвигал физические свойства почвы, особенно плотность ее сложения. И. Б. Ревут (1975) считал, что с плотностью сложения связан весь комплекс физических и биофизических процессов в почве.
П. Г. Семихненко (1972) писал, что частыми обработками ухудшаются структура и сложение почвы и с этими неблагоприятными условиями вынуждены бороться еще более частыми обработками почвы. Круг замкнулся. Радикально улучшить агрофизические свойства почв на фоне отвальной вспашки не представляется возможным. Значительное улучшение агрофизических свойств почвы возможно при обработке ее без оборота пласта с оставлением на поверхности стерни и пожнивных остатков.
Плотность сложения почвы. При оставлении на поверхности почвы стерни и пожнивных остатков не образуется почвенной корки, благодаря чему улучшатся водопроницаемость и воздухообмен; накапливается больше влаги, и почва разуплотняется; увеличивается содержание органического вещества в верхнем слое почвы, что повышает ее структурность; при рыхлении без оборота пласта постепенно исчезает плужная подошва.
Удельный вес почвы – отношение веса твердой фазы (почвенных частиц) к весу того же объема воды при 4°С. Наибольший удельный вес имеет минеральная почва, например песчаная с высоким содержанием кварца (удельный вес 2,65); удельный вес перегноя и торфа 1,6. Поэтому почвы с большим количеством гумуса отличаются меньшим удельным весом (так, у мощного чернозема он 2,37).
Объемный вес почвы – вес единицы объема (1 см3) сухой почвы в ее естественном состоянии. Объемный вес пахотного слоя грубозернистой песчаной почвы 1,8; подзолистой суглинистой 1,2; типичного чернозема 1,0 (удельный и объемный вес почвы в перегнойном горизонте меньше, чем в нижележащих горизонтах).
Исходя из объемного веса, вычисляют вес пахотного слоя на 1 га. Для подзолистых суглинков он будет 2,5 – 3 тыс. т. (при глубине 20 см.). Величина плотности определяется удельным весом почвенных частиц и зависит от зональных особенностей почв. Плотность пахотного слоя дерново-подзолистых почв 1,2 – 1,4 г. на 1 см3, черноземов около 1 г., подпахотных горизонтов до 2 г. на 1 см3.
Почва состоит из твердой фазы (почвенных комочков) и промежутков между ними, или пор. Общий объем пор в процентах по отношению ко всему объему почвы называется пористостью, или скважностью почвы. Поры могут быть заняты водой или воздухом. Агрономически наиболее благоприятно, когда поры почвы, занятые водой и воздухом, имеют отношение 1:1. Такое соотношение отражает благоприятный водный и воздушный режим в почве, способствует биологической активности.
Пористость различают капиллярную (объем промежутков капиллярного сечения), некапиллярную (промежутки более широкие, чем капилляры) и общую.
Физико-механические свойства почвы – связность, пластичность, липкость, набухание и усадка – имеют значение при механической обработке, так как от них зависит удельное сопротивление почвы орудиям обработки.
Ø Связность способность почвы противостоять механическому воздействию. Она зависит от силы сцепления частиц. Наибольшей связностью обладают почвы тяжелые, уплотненные, пересохшие.
Ø Пластичность – способность почвы во влажном состоянии изменять форму и сохранять ее. Наиболее высокая пластичность присуща глинистым почвам, менее пластичны супесчаные и песчаные почвы.
Ø Липкость – прилипание почвы к орудиям обработки. Глинистые бесструктурные почвы, а также насыщенные натрием (солонцы) отличаются сильной липкостью. Прилипание увеличивается с повышением влажности почвы.
Ø Набухание – способность почвы изменять объем вследствие увлажнения и замерзания. К набуханию способны почвы с большим содержанием органического вещества, насыщенные натрием, а также тяжелые (глинистые) почвы, богатые коллоидами. При изменении объема в почве могут образовываться трещины, а также происходить разрывы корне, выпирание узла кущения и другие, неблагоприятные для растений явления.
Ø Усадка почвы – процесс, обратный набуханию, проявляющийся при высыхании, свойственен бесструктурным почвам.
Для агрономической характеристики состояния почвы, под которой понимают пригодность почвы для механической обработки. Она зависит от состояния влажности, связности, пластичности, липкости.
Спелая почва легко обрабатывается орудиями, не прилипает к ним, не мажется, не образует глыб, а крошится при обработке на мелкие комки.
В результате систематического уплотнения почвы пяткой плуга при вспашке на одну и ту же глубину, образуется в верхней части подпахотного слоя плотная прослойка почвы, или плужная подошва. Для предупреждения ее возникновения следует пахать поле на разную глубину и в разных направлениях.
Вода, находящаяся в почве и содержащая различные растворенные в ней вещества, называется почвенным раствором. Почвенная влага испытывает действие сил различного характера: силы тяжести, сорбционных сил, исходящих от поверхности почвенных частиц, капиллярных и осмотических. Сорбционные силы достигают значительной величины (несколько тысяч атмосфер), но действуют на короткое расстояние и создают вокруг почвенных частиц оболочку из прочносвязанной влаги, состоящую из двух молекулярных слоев. Плотность ее, по-видимому, более единицы – она не способна растворять электролиты. Поверх этой оболочки образуется слой рыхлосвязанной влаги, толщиной 10 –15 молекулярных слоев, которая отличается от обыкновенной воды лишь тем, что ее молекулы определенным образом ориентированы по отношению к почвенным частицам. Сорбция воды частицами почвы (гигроскопичность почвы) может начинаться с сорбции водяного пара. Наибольшее количество воды, которое может быть сорбировано из водяного пара при относительной влажности воздуха, близкой к 10%, называется максимальной гигроскопичностью почвы. Водоподъемная способность почвы обусловлена капиллярными силами и выражается в том, что влага поднимается над уровнем грунтовой воды. Высота подъема тем больше, чем тяжелее почва по механическому составу и чем, следовательно, мельче в ней поры. В песчаных почвах высота подъема 30 – 40 см, в суглинистых и глинистых может достигать 3 – 4 м. Такая влага в природе встречается над зеркалом грунтовой воды; называется она капиллярно подпертой влагой и образует так называемую капиллярную кайму. В слое над капиллярной каймой (надкапиллярном слое) содержится подвешенная влага, которая удерживается преимущественно сорбционными, отчасти капиллярными силами. Наибольшее количество подвешенной влаги соответствует наименьшей влагоемкости почвы. Часть влаги, содержащаяся в почве сверх этой величины, в том числе и в капиллярной кайме, способна передвигаться под влиянием силы тяжести (гравитационная влага). Под водопроницаемостью почвы понимают ее способность фильтровать через себя воду. Водопроницаемость тем выше, чем легче механический состав почвы. В почвах глинистых и суглинистых водопроницаемость зависит от степени их оструктуренности. Растения могут усваивать не всю полученную влагу. Прочносвязанная влага полностью не усвояема для растений, с трудом усвояется и часть рыхлосвязанной. Устойчивое завядание растений начинается при влажности, которая называется почвенной влажностью устойчивого завядания; она несколько превышает максимальную гигроскопичность (в 1,3 – 1,5 раза). Содержание влаги в почве (влажность почвы) выражают в процентах от веса почвы или от ее объема; запас влаги в том или ином слое почвы – в миллиметрах водного слоя.
Совокупность поступление влаги, ее передвижения и расхода называется водным режимом почвы. Он играет большую роль в почвообразовании и влагообеспечении растений. Важнейший источник влаги для растений – атмосферные осадки. Залегающая не глубоко от поверхности грунтовая вода тоже может быть источником влаги. Влага атмосферных осадков, поступающая на поверхность почвы, частично стекает по ней, образуя поверхностный сток, который может вызвать смыв и эрозию почвы. Остальная часть проникает и впитывается в почву. Она может расходоваться на десукцию ее растениями и затем возвращаться в атмосферу в процессе транспирации растений. Часть влаги испаряется в атмосферу непосредственно, а часть может стекать в грунтовые воды. В зависимости от относительного развития этих явлений может создаваться водный режим разного типа. Г. Н. Высоцким было установлено три основных типа водного режима почвы: промывной, непромывной и выпотной. При промывном режиме, характерном для почв степной полосы, количество впитавшейся влаги равно количеству , возвратившемуся в атмосферу путем прямого испарения или дусукции и транспирации растениями. При этом корнеобитаемый слой к концу лета сильно просыхает. Под корнеобитаемым слоем образуется постоянно существующий сухой горизонт, влажность которого равна или близка к влажности завядания – так называемый мертвый горизонт иссушения. Выпотной тип водного режима создается при близком к поверхности залегания грунтовых вод и при условии, что количество испаряющейся непосредственно или через растения влаги больше, чем сумма осадков. Разность покрывается за счет поступления влаги из грунтовых вод, которые «выпотевают» в почву. Этот тип водного режима характерен для почв вторичного засоления.
Тепловой режим почвы определяется притоком тепла, важнейший источник которого – солнечная радиация, нагреванием почвы и последующим ее охлаждением. В тепловом режиме наблюдается двойной – суточный и годовой – режим. Как в суточном, так и в годовом режимах имеются две волны (нагрева и охлаждения), причем с увеличением глубины обе они появляются с опозданием тем большим, чем больше глубина. Суточные колебания температур простираются на глубину до 50 – 60 см., а годовые – до 15 – 18 м. В местностях с низкими температурами зимой наблюдается промерзание почвы. Его глубина может варьировать от нескольких сантиметров до нескольких метров, в зависимости от температуры воздуха и толщины снежного покрова. Оттаивание почвы весной может начинаться снизу, еде до схода снежного покрова. По мере освобождения поверхности почвы от снега она начинает оттаивать сверху вниз. В зависимости от глубины промерзания и температуры мерзлого слоя полное оттаивание может завершаться весной или в середине (даже в конце) лета. В северных районах с коротким и холодным летом успевает оттаять лишь верхний слой почвы, под которым находится слой мерзлой почвы (явление вечной мерзлоты).
Источник