Земледелие с основами почвоведения и агрохимии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Земледелие с основами почвоведения и агрохимии

1. Изменения горных пород

Процессы изменения, разрушения горных пород и почвообразования взаимосвязаны. Выделяют три типа воздействия на горные породы: физическое, химическое и биологическое выветривание.

Физическое выветривание - это механическое разрушение горных пород и минералов под воздействием температуры и влаги без изменения химического состава минеральной массы. Этот процесс сопряжен с континентальностью климата и прежде всего с контрастностью суточных температур. Разрушение горной массы начинается с поверхности породы и распространяется вглубь горного массива до уровня с постоянными температурами. Вода ускоряет процесс разрушения благодаря капиллярному давлению и расширению объема при замерзании. В результате физического выветривания горная порода разрушается, образуются трещины, отдельные глыбы, камни, щебень. Порода начинает пропускать и задерживать влагу, в более глубокие слои пронимают газы (О₂, СО₂), возрастает поверхность соприкосновения минеральной массы с внешней средой.

Химическое выветривание - это трансформация горных пород и минералов под воздействием температуры, влаги, углекислого газа, кислорода образованием новых минералов и химических соединений. Оно связано, прежде всего, с реакцией окисления первичных минералов. Важнейший окислитель - кислород (О₂).

Обязательным условием развития химического выветривания является присутствие воды - универсального растворителя. Наличие в воде углекислого газа обуславливает изменение реакции раствора, подкисляя его, что углубляет процесс разложения минералов [1, С. 7].

Химическое выветривание приводит к изменению физического состояния минералов, их кристаллической структуры, к формированию вторичных глинистых минералов (каолинит, монтмориллонит и др.), обладающих высокими емкостью поглощения и влагоемкостью.

С появлением на Земле живых организмов процесс химического выветривания невозможно отелить от биологического.

Биологическое выветривание - это преобразование минералов и горных пород под воздействием живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Микробиологическая жизнь в них играет ведущую роль. При биологическом выветривании живые организмы извлекают из горных пород элементы, необходимые для их жизнедеятельности.

Микроорганизмы в большинстве случаев косвенно влияют на преобразование почвообразующей породы с помощью выделяемых ими в среду кислот, микробных слизей, ферментов. Значительная роль в биологическом выветривании принадлежит лишайникам, гифы которых механически разрушают породу, способствуют гидролизу минералов.

2. Почвообразующие горные породы

Почвообразующими или материнскими называют горные породы, на основе минерального материала которых сформировались почвы. Роль материнских пород в почвообразовании и их влияние на свойства почв разносторонние, но главное заключается в следующем: почвообразующие породы определяют минералогический и химический состав почвы, влияют на ряд ее агрофизических и физико-химических характеристиках (гранулометрический состав, плотность, водопроницаемость, емкость поглощения и др.), формирование почвенного профиля (мощность генетических горизонтов и всей почвенной толщи, наличие солей, щебнистость и т.п.). Например, почвы, сформировавшиеся на песке, рыхлые, имеют бедный минералогический и химический состав, малую емкость поглощения, хорошую водопроницаемость и аэрацию, растянутые генетические горизонты; почвы на глинах, наоборот, плотные, отличаются разнообразным химическим составом, высокой емкостью поглощения и плохой водопроницаемостью, укороченным профилем; почвы на засоленных почвообразующих породах обычно засолены. В целом от почвообразующей породы во многом зависят интенсивность и направленность почвообразования.

К наиболее распространенным почвообразующим породам относятся отложения: ледниковые, водно-ледниковые, лёссы и лёссовидные суглинки, аллювиальные, элювиальные.

Ледниковые отложения - это различные морены. Они представляют собой рыхлый обломочный материал, перенесенный и отложенный движущимися ледником. Морены характерны для северных областей; они разнообразные по минералогическому и гранулометрическому составу, так как глины, суглинки, пески, щебень, валуны могут быть перемешаны в различных соотношениях [1, С. 9].

Водно-ледниковые отложения непосредственно связаны с ледниковыми и примыкают к ним. Это слоистые, в разной степени отсортированные, отложения талых вод ледника. Они представлены галечниковыми, песчано-галечниковыми, песчаными и даже глинистыми наносами.

Лёсс и лёссовидные суглинки занимают обширные территории в лесостепи и степи, а также в зоне полупустынь, глинистых и лессовых пустынь. Это наиболее ценные породы в агрономическом отношении почвообразующие породы.

Лёсс характеризуется рыхлостью, мелкопористостью и карбонатностью, пылевато-суглинистым гранулометрическим составом с преобладанием крупнопылеватой (0,05-0,01 мм) фракции, достаточно высокой емкостью поглощения, хорошей микроагрегированностью и водопроницаемостью, имеет палевую или буровато-палевую окраску.

Лёссовидные суглинки отличаются от лёсса какой-либо из типичных характеристик, например, бескарбонатностью, или слоистостью, или отсутствием пористости.

Описанные свойства благоприятствуют развитию на лёссе и лёссовидных суглинках гумусово-аккумулятивного, черноземного процесса почвообразования.

Аллювий - отложения постоянных водных потоков (рек, проточных озер). Аллювий может иметь различный минералогический и гранулометрический состав.

Элювий - продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте своего образования. Элювиальные породы весьма разнообразны, их минералогический и химический состав, характер залегания тесно связаны с исходной горной породой. Поэтому при определении конкретных элювиальных образований всегда называют исходную породу, например, элювий гранита, элювий мела, элювий глинистого сланца и т.д.

Для всех элювиальных пород характерны несортированность и неокатанность материала, крупнозернистость и щебенчатость - это обломки исходной породы различной формы и величины, более мелкие в верхнем слое и увеличивающиеся с глубиной, переходя в невыветренную породу. Почвы, сортировавшиеся на элювии, отличаются щебенчатостью и небольшой мощностью [1, С. 10].

3. Почва и ее плодородие

В процессе почвообразования, направление и скорость которого определяются воздействием природных факторов и производственной деятельностью человека, возникает и получает дальнейшее развитие важнейшее свойство почвы - плодородие. Под плодородием подразумевают способность почвы обеспечивать потребность растений в элементах корневого питания и воде при соответствующих воздушном и тепловом режимах и создавать урожаи сельскохозяйственных культур [1, С. 14].

Различают следующие виды плодородия: естественное (природное), искусственное, потенциальное, эффективное и экономическое.

Естественное (природное) плодородие - плодородие, которым обладает почва (ландшафт) в естественном состоянии. Оно характеризуется продуктивностью естественных фитоценозов.

Искусственное плодородие (естественно-антропогенное) - плодородие, которым обладает почва (агроландшафт) в результате хозяйственной деятельности человека. В чистом виде характерно для тепличных грунтов, рекультивированных (насыпных) почв.

Потенциальное плодородие - способность почвы обеспечивать определенный урожай или продуктивность естественных ценозов. Эта способность не всегда реализуется, что может быть связано с погодными условиями, хозяйственной деятельностью. Характеризуется потенциальное плодородие составом, свойствами и режимами почв. Например, высоким потенциальным плодородием обладают черноземные почвы, низким - подзолистые, однако в засушливые годы урожайность культур на черноземах может быть ниже, чем на подзолистых почвах.

Эффективное плодородие - часть потенциального, реализуемого в урожае сельскохозяйственных культур при определенных климатических (погодных) и агротехнологических условиях. Эффективное плодородие измеряется урожаем и зависит как от свойств почв, ландшафта, так и от хозяйственной деятельности человека, вида и сорта выращиваемых культур.

Экономическое плодородие - эффективное плодородие, измеряемое в экономических показателях, учитывающих стоимость урожая и затраты на его получение.

Плодородие почвы - понятие относительное и определяется не только ее свойствами, но и особенностями выращиваемых сельскохозяйственных культур. Например, на кислых почвах плохо растет пшеница, а рожь, овес, гречиха, люпин дают хорошие урожаи. Дерново-подзолистые сильноокультуренные глинистые почвы, пригодные для овощных культур, по гранулометрическому составу не подходят для желтого люпина [1, С. 15].

Почва постоянно развивается, поэтому и ее плодородие - свойство динамичное, заметно изменяющееся как в естественном состоянии, так и при производственном использовании. Направление и скорость изменения почвенных процессов зависят от многих природных факторов и производственного взаимодействия. Одни элементы плодородия отличаются значительной динамичностью и изменчивостью: вода, соединения азота и остальные элементы питания, структура почвы, содержание почвенного воздуха, температурный режим и т.д. Другие - минералогический состав, почвообразующие породы, рельеф местности, гранулометрический состав - стабильны.

В некоторых случаях из-за своеобразного почвообразовательного процесса, климатических условий, неблагоприятного рельефа естественное плодородие почвы нельзя использовать полностью. В первую очередь это относится к заболоченным и засоленным почвам. Эффективным плодородием обладают каштановые почвы, но их способность давать высокие урожаи сдерживает засушливость климата [1, С. 16].

плодородие горный почвообразующий выветривание

4. Почвы таежно-лесной зоны

Таежно-лесная зона расположена южнее тундры и простирается от западных границ до побережья Охотского и Японского морей на востоке. На юге она постепенно переходит в лесостепную.

Климат зоны умеренно холодный и достаточно влажный, на западе мягкий, к востоку становится континентальным. Среднегодовая температура в европейской части 4^ОС, в Западной Сибири +3…-7^ОС, в Восточной Сибири +7…-16^ОС. Продолжительность вегетационного периода с температурой выше 5^ОС на западе составляет 180 дней, на востоке - 120 дней. Годовое количество осадков также уменьшается с запада на восток - соответственно, 680-500 и 300-150 мм. Количество осадков превышает испарение в 1,1-1,3 раза. Таким образом, это зона избыточного увлажнения, почвы здесь формируются в условиях постоянного увлажнения и промывания.

Растительность представлена лесами и лугами. Территория на севере занята хвойными лесами, южнее - смешанными и лиственными. Разнообразие природных условий таежно-лесной зоны обусловливает развитие некоторых процессов почвообразования, основные из них - подзолистый, дерново-подзолистый, дерновый.

Подзолистые почвы образуются под хвойными лесами. Лесная подстилка, состоящая из опада хвойных деревьев, промывается дождями, в аэробных условиях разрушается грибной микрофлорой. Органическое вещество подстилки гумифицируется и в значительной мере минерализуется. Под влиянием растворяющего действия кислых продуктов разложения лесной подстилки из почвы вымываются полуторные оксиды железа, алюминия и катионы калия, натрия, кальция, магния. Вымывание затрагивает слои почвы различной мощности. Вместо кальция и магния в поглощенном состоянии оказываются водород и алюминий. В результате структура почвы разрушается, а плодородие снижается [1, С. 55].

Перегнойного слоя почвы почти нет. Под лесной подстилкой расположен подзолистый слой, простирающийся на глубину 5-20 см и более. Внешне подзолообразовательный процесс проявляется в том, что непосредственно под лесной подстилкой образуется слой белесой окраски. Это связано с накоплением устойчивых к выносу оксидов кремния. Ниже данного слоя образуется слой вмывания (иллювиальный) характерного красно-бурого цвета, придаваемого полуторными оксидами железа.

Подзолистые почвы имеют весьма неблагоприятные для сельскохозяйственных культур свойства. Они бедны гумусом (1-2%), обладают сильнокислой и кислой реакцией (рН 3,5-5), слабо насыщены основаниями (20-40%) при низкой емкости поглощения (6-12 мгэкв. на 100 г. почвы). Общая пористость у таких почв не более 40-50%, пористость аэрации редко достигает 10-20%. Это почвы с распыленной структурой, слабоводопроницаемые, сильно уплотненные (плотность 1,35-1,55 г./см³). Содержание элементов питания низкое, особенно в легко усваиваемых формах (см. цв. вкл., ил. 2) [2, С. 401].

Дерново-подзолистые почвы расположены в подзоне южной тайги (смешанные травянистые леса). Наряду с подзолистым процессом здесь протекает дерновый.

Мощность гумусового слоя почвы иногда достигает 15-20 см. Под ним расположен подзолистый слой, еще ниже - переходный подзолисто-иллювиальный, затем - иллювиальный и почвообразовательная порода.

Свойства дерново-подзолистых почв во многом зависят от степени проявления подзолистого и дернового процессов, а пахотных - и от степени их окультуренности. Содержание гумуса в пахотном (дерновом) слое не превышает 2-4% и резко уменьшается по профилю. Дерново-подзолистые почвы слабо насыщены основаниями (50-70%), имеют кислую реакцию, бедны элементами питания. Количество подвижных форм фосфатов (по Кирсанову) колеблется от 2 до 20 мг на 100 г. почвы и зависит от степени окультуренности почвы. Содержание обменного калия (по Кирсанову) в суглинистых почвах составляет 8-25 мг на 100 г. почвы, в песчаных и супесчаных - 4-8 мг на 100 г. почвы. Данные почвы обладают слабовыраженный структурой. Наличие водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм в пахотном слое не превышает 20-30%. Плотность почвы значительно увеличивается от верхних горизонтов (1,15-1,3 г/см³) к нижним (1,4-1,6 г/см³).

Дерновые почвы. В таежно-лесной зоне развит дерновый процесс, протекающий под покровом луговой растительности и способствующий созданию дерновых почв. Наиболее существенные его особенности - накопление в верхних горизонтах почвы гумуса, элементов питания и создание водопрочной структуры. Интенсивность проявления данного процесса определяется биологической продуктивностью травянистой растительности, количеством и качеством оставляемого в почве органического вещества, а также комплексом условий, от которых зависят образование и накопление гумуса (аэрация, влажность, температура почвы, зольность органической массы и содержание в ней азота, наличие кальция в почвообразующей породе) [1, С. 56].

Гумусовые слой почвы постепенно переходит в почвообразующую породу. Среди дерновых почв выделяют дерново-карбонатные и дерново-глеевые.

По проявлению дернового процесса почвы подразделяют на маломощные (мощность дернового слоя не превышает 15 см) и среднемощные (15-20 см). Дерновые почвы обладают высоким естественным плодородием. У них хорошо выражен гумусовый слой (содержание перегноя в среднем 4%). Верхние слои богаты фосфором и калием (соответственно 0,10-0,14% и 1,5-2,5%), имеют слабокислую или близкую к нейтральной реакцию. Водопрочная зернисто-комковатая структура обусловливает благоприятные для сельскохозяйственных культур водно-физические свойства.

Болотные почвы. В таежно-лесной зоне распространены болотные почвы, занимающие около 20% ее территории. Они характеризуются накоплением на поверхности слоя торфа и оглеением минеральных слоев. Глеевый слой сизый, голубовато-зеленый, с ржавыми пятнами и прожилками, что указывает на присутствие закисных форм железа. Болотные почвы в зависимости от условий образования подразделяются на три типа: низинные, переходные и верховые.

Почвы низинных болот. Распространены в поймах рек, приозерных понижениях и низинах, где на поверхность выходят грунтовые воды. Они отличаются довольно высокой зольностью (10-15%). Реакция торфа слабокислая или нейтральная (рН 5,5-7). Почвы богаты органическим веществом высокой степени гумификации. После осушения и проведения культуртехнических мероприятий на них успешно выращивают овощи, кормовые культуры и др. Торф используют в качестве органического удобрения на подзолистых и дерново-подзолистых почвах (см. цв. вкл., ил. 4) [2, С. 402].

Почвы переходных болот. Отличаются повышенной кислотностью (рН 3,5-5,5), небольшой степенью разложения и меньшей зольностью (5-10%), чем почвы низинных болот.

Почвы верховых болот. Толщина слоя слаборазложившегося торфа достигает нескольких метров. Торф слабого разложения, малой зольности (2-5%), обладает очень большой кислотностью (рН 3,2-4,5). Из-за низкой зольности его используют в качестве топлива и на подстилку животным 1, С. 57].

Осушенные торфяники осваивают под высокопродуктивные сенокосы и пастбища. Торфяные почвы верховых и переходных болот нуждаются в известковании, калийных удобрениях и микроэлементах (медь, марганец, кобальт и др.) (см. цв. вкл., ил. 5) [2, С. 403].

Почвенно-климатические условия таежно-лесной зоны позволяют возделывать сельскохозяйственные культуры ранних и среднеспелых сортов: зерновые (озимые и яровые), зерновые бобовые, прядильные, корнеклубнеплоды (картофель, кормовые корнеплоды), многолетние и однолетние травы. Для окультуривания почв, повышения их плодородия и получения устойчивых урожаев необходим комплекс агротехнических мероприятий: рациональная обработка, интенсивное применение органических и минеральных удобрений, известкование, посев многолетних трав, создание мощного окультуренного пахотного слоя, борьба с избыточным увлажнением, очистка от камней, укрупнение пахотных площадей [1, С. 58].

5. Почвы лесостепной и степной зоны

Почвы лесостепной зоны (серые лесные) простираются вдоль южной границы подзолистых почв, заходя многочисленными языками в Черноземную зону на юге и в таежно-лесную на севере. Распространены они в европейской части России (Тульская, Рязанская, Орловская, Брянская, Нижегородская и Свердловская области, Татарстан), а также в Западной Сибири.

Серые лесные почвы сформировались преимущественно под пологом широколиственных лесов (липа, дуб, клен, ясень) с травянистым покровом.

От подзолистых почв они отличаются более мощным гумусовым слоем и отсутствием сплошного подзолистого горизонта. По составу и свойствам данные почвы занимают промежуточное положение между дерново-подзолистыми и черноземами.

Для районов распространения серых лесных почв характерно равное соотношение осадков и испаряемости. Промывной водный режим создается лишь в периоды весеннего снеготаяния. Летом все атмосферные осадки расходуются на испарение. На западе лесостепной зоны климат более теплый и влажный, чем на востоке, где в связи с нарастанием континентальности уменьшается общая обеспеченность теплом и влагой.

По мощности гумусового слоя, содержанию гумуса и степени оподзоливания серые лесные почвы делят на светло-серые, серые и темно-серые. Содержание гумуса варьируется: в светло-серых 2-3%, в темно-серых 4-9%.

Обеспеченность пахотного слоя подвижными формами фосфора колеблется от недостаточной - 5 мг на 100 г. почвы до высокой - 20 мг на 100 г. почвы (по Кирсанову). Содержание обменного калия среднее - 8-12 мг на 100 г. почвы (по Кирсанову). Реакция почвенного раствора серых лесных почв слабокислая (рН 5,0-6,5), степень насыщенности основаниями 70-85%, емкость поглощения 18-30 мгэкв. на 100 г. почвы. Величина гидролитической кислотности достигает 5-7 мгэкв. на 100 г. почвы. Водно-физические свойства этих почв зависят от содержания гумуса и гранулометрического состава. Пористость верхних горизонтов составляет 50-60%, однако иллювиальные горизонты значительно уплотнены. [1, С. 58]. Вследствие слабовыраженной водопрочной структуры серые лесные почвы при обработке могут сильно распыляться, а нередко заплывать и образовывать корку.

Сельскохозяйственные культуры на серых лесных почвах испытывают периодический недостаток влаги, поэтому для повышения их эффективного плодородия проводят мероприятия по накоплению влаги: снегозадержание, поглощение талых вод, ведут борьбу с непродуктивным испарением. Если рельеф изрезан оврагами и балками, необходимо проводить противоэрозионные мероприятия.

В лесостепной зоне получают высокие урожаи озимой пшеницы, кукурузы на силос, сахарной свеклы, картофеля, гороха, многолетних трав. Для повышения плодородия серых лесных почв систематически вносят органические и минеральные удобрения, при необходимости проводят известкование.

Почвы степной (черноземной) зоны. В европейской части нашей страны зона черноземов наиболее широкая. В нее входят значительная часть Краснодарского края, Центрально-Черноземные области (Курская, Тамбовская, Белгородская, Липецкая, Воронежская), некоторые районы Поволжья и Приуралья. За Уралом черноземы распространены в Алтайском и Красноярском краях. В Прибайкалье и Забайкалье они иногда встречаются в межгорных впадинах.

Большая протяженность зоны в меридиальном и широтном направлениях обусловливает разнообразие природных условий, которые определяют свойства черноземных почв. Климат черноземной зоны чрезвычайно разнообразен (см. табл. 1) [1, С. 59].

Основные климатические показатели черноземной зоны

Водный режим черноземов непромывной, в отдельных частях зоны - периодически промывной. На значительной территории развита овражно-балочная сеть, способствующая общему иссушению местности.

Черноземные почвы образовались под покровом целинных степей. Ежегодное количество растительных остатков ковыльно-разнотравных степей на севере зоны составляет 10-18 т/га. Степная растительность обладает большой зольностью и содержит много калия, кальция, магния, фосфора и серы. Все элементы находятся в активном биологическом круговороте. Для черноземных почв характерна высокая микробиологическая активность. В сухие периоды она ослабляется, в результате задерживается минерализация перегнойных веществ, и они накапливаются в почве.

У черноземов высокое естественное природное плодородие. Значительное количество кальция и магния способствует созданию комковато-зернистой структуры. Содержание водопрочных агрегатов размером 2-0,25 мм достигает 50-70%. Черноземы обладают прочной микроструктурой. Количество микроагрегатов диаметром 0,05-0,01 мм составляет 60-65%. Такое строение создает благоприятный для растений водно-воздушный режим.

Основная отличительная черта черноземных почв - наличие мощного темноокрашенного слоя с высоким содержанием гумуса - 4-12%. Гумусовый слой иногда достигает 1,5 м. Это самые богатые почвы нашей страны. Они подразделяются на следующие типы почв.

Северные черноземы. Так называют оподзоленные и выщелоченные черноземы, распространенные в северной, более влажной части зоны (см. цв. вкл., ил. 7) [2, С. 404].

Оподзоленные черноземы. Близки к темно-серым лесным почвам, с которыми они граничат. Это почвы темно-серого или темного цвета, но с серым оттенком. Мощность гумусового слоя 40-45 см. Содержание гумуса 5-10%. Реакция слабокислая (рН 5,5-6,5).

Выщелоченные черноземы. Признаков оподзоливания нет, они богаче, чем оподзоленные. Гумусовый слой более темный, мощностью 50-70 см. Содержание гумуса 6-10%. Реакция близка к нейтральной (рН 6,0-6,5).

Типичные черноземы отличаются мощным гумусовым слоем - 1-1,5 м. Наличие гумуса в верхнем слое достигает 10-12%, иногда до 15%. Реакция близка к нейтральной (рН 6,5-7,0). Эти черноземы наиболее плодородны. Они распространены в основном в центральных областях европейской части России (Тамбовской, Воронежской, Курской, Белгородской и Липецкой) (см. цв. вкл., ил. 8) [2, С. 404].

Обыкновенные черноземы обладают меньшей мощностью гумусового слоя - 65-90 см. Количество гумуса в верхних слоях около 7-9%. Реакция нейтральная или слабощелочная (рН 7,0-7,5). Распространены в Башкортостане, Среднем Поволжье, на Южном Урале, в Зауралье, Западной Сибири (см. цв. вкл., ил. 9) [1, С. 60]. [2, С. 405].

Южные черноземы. Мощность гумусового горизонта 30-65 см, содержание гумуса 4-6%. Реакция нейтральная или слабощелочная (рН 7,0-7,5). Распространены на юге Черноземной зоны, в наиболее засушливой ее части, и непосредственно граничат с темно-каштановыми почвами.

Черноземная зона - одна из баз производства зерна в стране, главным образом озимой и яровой пшеницы. Здесь возделывают сахарную свеклу, подсолнечник, кукурузу на зерно, рис, коноплю, хмель, эфиромасличные растения.

Лучшие площади зоны уже освоены. Земли, расположенные на склонах, нуждаются в противоэрозионной защите.

Главные мероприятия повышения плодородия черноземов следующие:

· улучшение водного баланса и регулирование ветрового режима путем правильной организации территории, посадки полезащитных лесных полос;

· введение системы севооборотов и удобрений, почвозащитных технологий

· обработки почвы.

Большую роль играет орошение, в том числе на базе местного стока. Из минеральных удобрений предпочтительны фосфорные [1, С. 61].

Размещено на Allbest.ru