Экологическая роль почв и их охрана
Заключение
Список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
Почва - сложная полидисперсная биосистема, важнейший компонент экологической среды, образование которой в природе происходит на протяжении десятков и сотен тысяч лет. Почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. Твердая фаза представлена минеральными и органическими веществами - скелет почвы, жидкая - водой с растворенными в ней соединениями и химическими элементами - почвенный раствор, газообразная - почвенным воздухом. Четвёртая фаза представлена живыми микроорганизмами, обитающими в почве - живая фаза. Большая часть почвы (50% и боле) занята твердой фазой, а остальная - живыми микроорганизмами, водой, воздухом.
Человек познакомился с почвами, когда понял, что растения можно не только собирать в лесу, но и возделывать их рядом с жилищем. Человек превратил часть целинных земель в пашню и прервал тем самым течение естественных процессов. Теперь от его агрономической деятельности полностью зависят судьба пахотных почв, их развитие, плодородие и производительность.
Для того чтобы понять, что такое почва и как правильно ее использовать человек начал описывать почвы, изучать их и классифицировать. Первая классификация почв упоминается в трудах античных философов. Они делили почву на очень хорошую, добрую и плохую. В конце 18 - начале 19 веков возникло два течения в познании почв:
) Агрогеологическое - рассматривает почву как геологическое тело, которое возникло в результате выветривания горных пород, а растениям отводилась при этом пассивная роль.
) Агрокультурхимическое - рассматривает почву с точки зрения источника питания растений. Ю. Либих, открыв целый ряд химических элементов, пришел к выводу, что растения питаются химическими элементами, которые поступают в растения из почвенного раствора. Он установил, что питание растений держится на трех «китах» - N, P, K, и, внося их в почву, можно повышать урожайность сельскохозяйственных культур.
Впервые наука Почвоведение зародилась в России в конце 19 века в 1864г. благодаря трудам В.В. Докучаева. Он - основоположник почвоведения. Им впервые было доказано, что формирование почвы происходит под влиянием пяти факторов почвообразования:
.Почвообразующая порода
.Растительность
Это прямые факторы и оказывают непосредственное влияние на почвообразовательный процесс.
.Рельеф
.климат
.возраст страны
Это косвенные факторы и влияют через первые два фактора.
В.Р. Вильяме ввел шестой фактор - антропогенный, который в настоящее время является основополагающим. Именно антропогенный фактор, особенно в последние годы, стал решающим в определении плодородия почвы и величины получаемого урожая. В настоящее время перед почвоведом стоит множество проблем: окультуривание почв, водная эрозия, дефляция, загрязнение, рекультивация и многое другое.
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ХОЗЯЙСТВЕ
Землепользование колхоза «Луч» граничит на севере с землями совхоза «Дубровинский», на востоке и юго-востоке с колхозом «Пламя Труда», на северо-западе с колхозом «Заветы Ильича», на западе с совхозом «Козинский», на юго-западе с совхозом «Победа».
Административный центр колхоза расположен в селе Ново-Никольское. Кроме того на территории колхоза расположено село Тихоновка.
Направление хозяйства - мясомолочное. Территория колхоза расположена в пределах Барабинской низменности, где наблюдается большое разнообразие почв и неоднородность рельефа.
Полевое почвенное обследование земель колхоза «Луч» было проведено на площади 24684 га. Почвенное картирование велось в масштабе 1:25000 путем дешифрирования светокопии аэрофотосъемки и закладки основных разрезов и полям на характерны элемента рельефа, а так же прикопок для уточнения границ между почвенными контурами.
2. УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
.1. Рельеф
Рельеф на территории колхоза «Луч» неоднородный. Гривистые участки сменяются широкими, плоскими, равнинными. Гривистый рельеф формировался в средне-четвертичное время под влиянием аккумулятивно-эрозионной деятельности послеледниковых потоков. Гривы закономерно чередуются с пониженными лощинообразными межгривными пространствами, имеющими вытянутую форму. Они бессточны и заболочены. Для территории колхоза характерны невысокие плоские гривы. Они возвышаются над окружающей местностью на 2-3 м, ширина их от 0,3 до 0,5 км, а длина 1-3 км.
Одним из основных элементов рельефа являются блюдцевидные замкнутые понижения, которые занимают озера и болота. В связи со слабой общей дренированностью, близким стоянием грунтовых вод, неровностью равнинно-гривного рельефа создаются условия для заболачивания. Микрорельеф представлен многочисленными западинами, которые заняты колками.
2.2 Почвообразующие породы
Барабинская низменность - это озеро-аллювиальная равнина, образовавшаяся на месте тектонической депрессии, возникшей в конце палеозоя. В мезозое и первой половине третичного периода она с большими перерывами была дном моря. Основные углубления депрессии были заполнены морскими отложениями и Бараба приобрела черты плоской низменной равнины. Не входя в области оледенения, Барабинская низменность неоднократно являлась областью транзита флювиогляциальных вод северных ледников. Эпейрогеническое движение земной коры обусловливали неоднородность накопления осадков. Плащ четвертичных отложений в настоящее время полностью скрывает всю серию третичных и более древних пород. Четвертичные отложения представляют основные новообразующие породы. Разные по механическому составу почвообразующие породы приурочены к различным элементам рельефа. На плоских водораздельных пространствах распространены иловато-пылеватые и пылевато-иловатые легкие глины и тяжелые суглинки. Гривы сложены незасоленными породами, облёсованными в верхних горизонтах. Для Усть-Таркского района характерны более тяжелые породы по сравнению с остальной частью Барабинской низменности. В межгривных понижениях почвообразующими породами являются делювиальные отложения: пылевато-иловатые глины и иловато-песчаные тяжелые суглинки, засоленные, обогащенные карбонатами, сульфатами и хлоридами. Засоленность почвообразующих пород межгривных понижений обусловлена длительным перераспределением солей по элементам рельефа (приносом их с более высоких мест).
2.3 Климат и гидрология
По наблюдениям, проведенным на метеостанции Татарск, средние месячные температуры воздуха (оС) следующие: январь -19,6; февраль -18,6; март -12,6; апрель +1,4; май +10,2; июнь +14,4; июль +18,4; август +17; сентябрь +9,8; октябрь +1,2; ноябрь -9,6; декабрь -17,2. Средняя годовая температура -0,6 оС.
Переход средней суточной температуры воздуха через 0 оС весной совпадает с освобождением значительной части полей от снега и началом интенсивного оттаивания почвы. Он наблюдается в данном районе 20 апреля. Осенью переход средней суточной температуры воздуха через 0 оС совпадает с окончанием периода вегетации растений и наблюдается 20 октября. Следовательно, продолжительность периода с температурой воздуха выше 0оС около 182 дней.
Дата перехода температуры воздуха через 5 оС весной совпадает с возобновлением вегетации озимых и началом сева ранних яровых культур. Осенью этот переход связан с прекращением активной вегетации озимых и древесной растительности. Это происходит около 1 мая и 4 октября, а продолжается период с температурой воздуха выше 5 оС 155 дней.
С переходом температуры воздуха через 10 оС связано начало сева поздних яровых и прекращение заморозков. Этот период наблюдается 15 мая и 16 сентября, а продолжительность соответствующего периода 123 дня.
Переход средней температуры через 15 оС весной означает, что наступили благоприятные условия для высадки рассады теплолюбивых культур и овощей. Осенью переход через 15 оС указывает на конец летнего периода. Эти средние даты для данного района - 5 июня и 22 августа. Следовательно, продолжительность настоящего теплого сезона около 77 дней.
Зная потребность сельскохозяйственных культур в тепле за вегетационный период, можно судить о возможности выращивания их в данном районе по суммам положительных средних температур воздуха за период с температурой выше 0, 5, 10 и 15 оС. Для метеостанции «Татарск» эти суммы следующие: 2255, 2193, 1953 и 1374 оС.
Последний заморозок в среднем наблюдается 19 мая, самая ранняя дата 11 мая, а самая поздняя - 1 июня. Первый заморозок в среднем бывает 18 сентября, самый ранний наблюдался 29 августа, а самое позднее начало заморозков 8 октября. Следовательно, продолжительность безморозного периода: средняя 121 день, наименьшая 106 дней и наибольшая - 134 дня.
Континентальность климата района характеризуется чрезвычайно большими годовыми амплитудами температуры, т.е. разностью между наивысшей (38 оС, наблюдавшейся в июле) и наинизшей (-51 оС, отмеченной в январе) температурой воздуха.
Среднее годовое количество осадков 421 мм.
Средняя высота снежного покрова из наибольших декадных высот в поле 27, а в лесу 40 см. Средний запас воды в снеге на полях около 90 мм, наибольший около 150 и наименьший около 50 мм. Средняя глубина промерзания почвы около 1,5 м, а максимальная 2 м.
Для сурового климата района, холодной, продолжительной зимой и коротким вегетационным периодом, характерен недостаток осадков в мае и июне, т.е. в самые ответственные месяцы для развития сельскохозяйственных культур. Примерно в один год из десяти наблюдаются сильные и продолжительные засухи, когда почти не бывает осадков весной и в первую половину лета. Часто мало осадков бывает и в предшествующую зиму, а иногда и осенью.
Особо вредное воздействие оказывает засуха, сопровождаемая суховеями, которые бывают вне зависимости от засух ежегодно в тот или иной период вегетации растений. Большую часть года (сентябрь - май) в районе преобладают юго-западные ветры. Средние скорости ветра очень значительны. Весной и в начале лета наряду с юго-западными частями становятся сильные юные и юго-восточные суховейные ветры. В летний период возможны ветры любых направлений при некотором преобладании северных. Скорости ветра летом наименьшие в году, хотя в летнее время отмечены случаи штормовых ветров.
Данная территория имеет очень небольшой сток в результате двух причин: плоскоравнинного рельефа и выпадения основного количества осадков в летнее время, когда сильное испарение.
Вследствие этих же двух причин для данной территории характерна контрастность гидрологических условий: недостаточное увлажнение на гривах и заболоченность межгривных понижений.
Довольно большую площадь занимают болота; их распространение и развитие связано с отсутствием стока и дренажа, высоким залеганием грунтовых вод, а так же плохой фильтрующей способностью грунтов (вплоть до непроницаемости). Болота так же образуются путем зарастания озер.
На пониженных участках уровень грунтовых вод залегает на глубине 1,5-3 м, а на гривах - на глубине 5-10 м. Минерализация грунтовых вод по элементам рельефа разная. Наиболее минерализованы они в приболотном поясе, а наименее - под гривами, колками и на болотах. Пресную воду население берет из буровых скважин и колодцев. Для колхоза «Луч», как и в целом для Усть-Таркского района, характерна невысокая минерализация грунтовых вод.
2.4 Растительность и хозяйственная деятельность человека
Усть-Таркский район относится к лугово-степной зоне. Зональная лугово-степная растительность приурочена лишь к гривам. Однако на территории колхоза «Луч» повышенные части рельефа распаханы, поэтому естественная растительность сохранилась только в межгривных лощинах, в колках, болотах, непригодных для сельскохозяйственного использования. В межгривных понижениях развиты лугово-солончаковые и лугово-солонцовые формации. Видовой состав растительности сильно варьирует в зависимости от почвенного покрова, увлажнения, рельефа. Он может меняться на одном и том же участке по годам в зависимости от количества выпадающих осадков.
На территории колхоза много березовых колков, во втором ярусе которых разные виды ив, а в третьем - смородина и шиповник. Окраины коков заняты луговой растительностью. Первый ярус состоит из мятликов лугового и узколистного, кровохлебки лекарственной, таволги шестилепестной, чины луговой, мышиного горошка и др.
Приболотные и приозерные равнины заняты солонцово-солончаковыми лугами. На корковых солонцах, где гумусовый горизонт отсутствует, наиболее распространены: бескильница, кермек, полынь морская, волоснец солончаковый. При образовании у кокковых солонцов гумусового горизонта (до 5 см) появляются некоторые другие виды растений. К солонцам приурочены остепненно-солонцовые луга, которые во время засухи кажутся совсем выгоревшими. Травостой этих лугов имеет малое покрытие. Среди растений луговой формы много видов, которые приспособлены к определенным условиям существования. Это растения-индикатры, по их присутствию и состоянию можно судить о солонцеватости и солончаковости почв, их водном режиме и т.д. Показателями высоких солонцов служат: кермек Гмелина, солонечник двуцветковый, полынь понтийская. На корковых солонцах содового засоления преобладает бескильница тончайшая, а на хлоридно-сульфатных - полынь морская.
На глубокостолбчатых солонцах развиты злаково-разнотравные степи, близкие к остепненным лугам. На солонцеватых почвах преобладают: овсяница красная, тимофеевка степная, девясил британский. Лугово-черноземные и черноземно-луговые почвы характеризуются вейниково-типчаковыми группировками. На солончаковых почвах состав травостоя очень изменчив. Во влажные годы здесь преобладают злаки: волоснец солончаковый, вейник шилоцветный, а в сухие - галофитное разнотравье: кермек Гмелина, подорожник Кропута, солевыносливые виды полыни. На солончаках растительность состоит из сочных солянок: солероса, сведы, поташника и др.
С точки зрения роли растительного покрова в современных процессах почвообразования, важно отметить два обстоятельства: во-первых, прогрессирующий процесс смены лесной растительности на степную. Все большее обезлесивание Барабы в результате неправильного использования ее лесных богатств приводит усыханию и увеличению засоленности почв, снижению уровня и повышению минерализации почвенно-грунтовых вод, развитию эрозионно-дефляционных явлений, разрушающих почвенный покров повышенных элементов рельефа. Во-вторых, луговые степи и луга обширных займищ, периодически увлажняемые паводковыми и талыми водами, с лежащими на небольшой глубине пресными водами, обеспечивают интенсивное проявление дернового процесса, значительное гумусонакопление у луговых и лугово-черноземных почв. В связи с этим сохранение лесов, регулирование водного режима с целью залужения пересушенных территорий, ослабления и прекращения восходящих токов соленых растворов, организация правильного выпаса скота, исключающего выбивание пастбищ - единственный верный путь к сохранению и поддержанию лугово-дернового почвообразовательного процесса.
3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
Почвенный покров колхоза отличается большой комплексностью, что является следствием неоднородности рельефа и микрорельефа, глубины и засоленности грунтовых вод и почвообразующих пород. На территории колхоза выделены следующие почвенные разновидности:
.Тип черноземных почв.
.Чернозем обыкновенный среднемощный среднесуглинистый;
.Чернозем осолоделый;
.Тип лугово-черноземных почв.
. Лугово-черноземная типичная;
. Лугово-черноземная солонцеватая;
. лугово-черноземная осолоделая;
. лугово-черноземная солончаковатая;
. Тип черноземно-луговых почв.
. Черноземно-луговая типичная;
. Черноземно-луговая солончаковатая;
. Тип луговых почв.
. Луговая типичная;
. Луговая солонцеватая;
. Луговая солончаковатая;
. Тип серых лесных почв.
. Темно-серая;
. Темно-серая осолоделая;
. Темно-серая осолоделая глеевая;
. Тип солонцов.
. Глубоко-столбчатый солонец луговой;
. Глубокоореховатый солонец луговой;
. Глубокий солонец луговой осолоделый;
. Среднестолбчатый солонец луговой;
. Среднеореховатый солонец луговой;
. Средний солонец луговой осолоделый;
. Высокостолбчатый солонец луговой;
. Высокостолбчатый солонец луговой осолоделый;
. Корково-столбчатый солонец луговой;
. Тип солончаковых почв.
. Солонец - солончак;
. Солонцевато - солончаковая почва;
. Солончак луговой;
. Тип солодей.
. Солодь;
. Задернованная солодь;
. Заболоченная солодь;
. Оторфованная солодь;
. Тип болотных почв.
. Лугово-болотная;
. Перегнойно-болотная;
. Иловато-болотная;
. Солончаково-болотная;
. Торфянисто-болотная;
. Торфяно-болотная;
. Торфяник.
.1 Тип черноземных почв
На территории колхоза встречаются два вида черноземных почв. Черноземы покрывают вершины наиболее высоких грив, где уровень грунтовых вод залегает на глубине порядка 10 м.
Черноземы являются самыми ценными в сельскохозяйственном отношении почвами.
Провинциальными особенностями Барабинских черноземов является небольшая мощность и языковатость их гумусового горизонта, как следствие незначительного промачивания почвенного профиля атмосферными осадками и неглубокого, в связи с этим, проникновения в почву корневой системы растений. Из-за сильного и глубокого промерзания почвы зимой, а так же сильного пересыхания их летом образуются глубокие трещины, в которые попадает почва из верхних богатых органическим веществом горизонтов и создается языковатость профиля. По количеству гумуса черноземы колхоза относятся к среднегумусным, содержание гумуса в пахотном слое порядка 7-8%.
Для черноземов Барабы характерна слабая оструктуренность и склонность к распылению при вспашке.
Отличительным признаком черноземов от других почв является насыщенность поглощающего комплекса кальцием.
Чернозем обыкновенный среднемощный среднегумусный. Широкого распространения на территории колхоза не имеет и занимает наиболее повышенные участки.
Характерной чертой этих черноземов является вскипание сразу под гумусовым горизонтом (А + В), мощность которого 30-50 см. По механическому составу как правило тяжелосуглинистый.
Разрез №7. Поле пшеницы
А 0-23 см / 23 смТемно-серый, тяжелый суглинок, сухой, рыхлый, комковато-пылеватая структура, переход резкий по плотностиАВ 23-40 см / 17 смТемно-серый с бурыми заклинками, тяжелый суглинок, плотный, свежийВк 40-92 см/ 52 смЖелто-бурый, глина, обильные выделения карбонатов в виде псевдомицелия, вскипает, свежийВк 92-130 см / 38 смПалево-желтая карбонатная гилна, бурно вскипает
Мощность гумусового горизонта 35 см, его среднее содержание 4,21%. Содержание основных элементов питания следующее: P2O5 - 8,6 мг/100 г почвы; К2О - 20,7 мг/100 г почвы; общего азота N - 0,144%. рН около 7.
В хозяйстве распространены мало, их площадь подряда 46,8 га, или 0,2%.
3.2 Тип солонцов
Солонцы на территории колхоза «Луч» имеют широкое распространение. Они встречаются повсеместно и занимают обширные пространства в нижних частях склонов грив и плоские межгривные понижения. Солонцы встречаются как отдельными крупными участками, так и в комплексе с другими почвами. Как правило, на территориях, занятых солонцами, развиваются в комплексе друг с другом несколько видов солонцов, так что бывает весьма затруднительно выделить преобладающий вид.
Агротехнические свойства солонцов и их плодородие находятся в прямой зависимости от глубины залегания солонцового горизонта. По этому признаку принято разделять солонцы следующим образом:
корковые солонцы - горизонт А меньше 5 см;
высокостолбчатые солонцы - горизонт А 5-10 см;
среднеореховатые - горизонт А 10-15 см;
глубокостолбчатые и глубоко-ореховатые - горизонт А более 15 см.
Другой важный мелиоративный и агрономический показатель - глубина залегания солевого горизонта; по этому признаку засоленные почвы и солонцы делятся на следующие виды:
высокосолончаковые с содержанием солей на глубине менее 30 см;
солончаковатые - 30-80 см;
глубокосолончаковатые - 80-100 см;
глубинные - 100-150 см;
незасоленные - 150-200 см.
По степени грунтового увлажнения солонцы делятся на лугово-степные и луговые.
К лугово-степным относятся солонцы формирующиеся при залегании уровня грунтовых вод на глубине 3-5 см. капиллярная кайма в горизонте ВС или С. На территории колхоза встречаются только луговые солонцы.
Всего на территории колхоза выделено 9 разновидностей солонцов. В практике принято считать пахотнопригодными только глубокостолбчатые и глубоко-ореховатые солонцы. Они распространены преимущественно по пологим склонам крупных грив.
Среднестолбчатые, среднеореховатые, высокостолбчатые и корковые солонцы обычно встречаются в комплексах, в которых преобладают высокостолбчатые солонцы, а остальные занимают подчиненное положение. На склонах и у подножия грив часто можно наблюдать следующую закономерность в распределении солонцов: средние части склонов заняты глубокими солонцами, которые вниз по склону сменяются средними, а на переходе от склона гривы к равнине преобладают высокие солонцы в комплексе со средними. По мере удаления от гривы вглубь межгривной низины в солонцовых комплексах все больший процент составляют высокие, затем и корковые солонцы, а средние и тем более глубокие постепенно исчезают.
У средних солонцов горизонт А темно-серого или буровато-серого цвета, порошистый иногда со слабо заметной слоистостью, пористый. Горизонт В столбчатый или ореховатый с сильным глянцем, темно-бурый, горизонт В2 окрашен светлее, ореховатость его мельче и менее прочна. Карбонатный горизонт залегает чаще всего в нижней части горизонта В2.
Солонец среднестолбчатый луговой.
Разрез № 30. Выгон. Типчак, кермек, полынь.
А 0-12 см / 12 смТемно-серый, тяжелый суглинок, сухой, плотный, задернен, комковатая структураВ1 12-19 см / 7 смТемно-бурый, глина, плотный, свежий, столбчатый, по стенкам столбов - глянец, переход постепенныйВ2 19-32 см / 13 смБурый, глина, ореховатый, плотный, свежий, переход постепенныйВС 32-65 см / 33 смПалево-бурая глина с зернистой структурой, бурно вскипает от действия НClС 65-140 см / 75 смПалевая глина с ржавыми пятнами
Мощность гумусового горизонта 25 см, содержание гумуса 3,05%. Содержание основных элементов питания следующее: Р2О5 - 16 мг/100г почвы; К2О - 22 мг/100 г почвы; общего азота N - 0,032%. рН около 7,5.
Площадь этих почв в хозяйстве 489,3 га, или 2,2%.
3.3 Тип болотных почв
Болотные почвы широко распространены на территории колхоза. Образование их связано с сильным переувлажнением территории и характеризуется развитием процессов глееобразования и накопления органического вещества в форме торфа или гумуса.
Торфянисто-болотная глеевая почва имеет распространение во всех небольших болотах и в краевых частях крупных болот. Для нее характерен торфяной горизонт мощностью 15 см, ниже которого залегает темный перегнойный горизонт (30-40 см), постепенно переходящий в сизоржавый и сизый глеевый горизонт.
Содержание гумуса в перегнойном горизонте 3,75%. Содержание основных элементов питания следующее: Р2О5 - 7 мг/100 г почвы, калий и азот присутствует в следовых количествах. рН слабокислая, на уровне 6,1.
Распространены эти почвы слабо, их площадь в хозяйстве около 248,5 га, или 1,12%.
3.4 Гранулометрический состав
Твердая фаза почвы и породы - гетерогенная, полидисперсная система из минеральных, органоминеральных и органических частиц разного размера - от молекул до крупных механических элементов ила, пыли, песка и камней. Частицы почвы разного размера называют механическими элементами или гранулами.
Свойства механических элементов изменяются в зависимости от их размера. Близкие по размеру и свойствам частицы группируются во фракции.
Группировка частиц по размерам во фракции называется классификацией механических элементов.
Почвы и породы сложены из фракций механических элементов в различных количественных соотношениях. Относительное содержание в почве или породе фракций механических элементов называется механическим или гранулометрическим составом.
Почвы и породы по гранулометрическому составу можно объединить в несколько групп с характерными для них физическими, физико-химическими и химическими свойствами.
В основу классификации почв по гранулометрическому составу положено соотношение физической глины и физического песка. В зависимости от этого почва получает основное название по гранулометрическому составу: песчаная, супесчаная, суглинистая, глинистая.
Содержание механических элементов в физическом песке и физической глине в разных почвах изменяется, поэтому Н.А. Качинский ввел понятие преобладающих фракций: гравелистая (3-1 мм); песчаная (1,00-0,05 мм); крупнопылеватая (0,05-0,01 мм); пылеватая (0,01-0,001 мм) илистая (менее 0,001 мм).
Гранулометрический состав почв оказывает большое влияние на почвообразование и сельскохозяйственное использование почв.
В зависимости от гран. Состава почв меняются условия обработки, сроки полевых работ, дозы удобрений, размещение сельскохозяйственных культур.
Песчаные и супесчаные почвы легко поддаются обработке, поэтому их называют легкими. Они обладают хорошей водопроницаемостью и благоприятным воздушным и тепловым режимом. В тоже время они имеют ряд отрицательных свойств, особенно низкую влагоемкость. Легкие почвы бедны гумусом и элементами питания растений, имеют низкую поглотительную способность, наиболее подвержены ветровой эрозии.
Тяжелосуглинистые и глинистые почвы обладают большой связностью влагоемкостью, богаче гумусом и питательными веществами. Обработка этих почв требует больших энергозатрат, поэтому их называют тяжелыми. Эти почвы обладают неблагоприятными свойствами: имеют низкую водо- и воздухопроницаемость, легко заплывают, образуют на поверхности корку, имеют большую плотность, липкость, обусловленные неблагоприятным воздушным и тепловым режимом. Эти почвы так же, как песчаные и супесчаные, непригодны или малопригодны для сельскохозяйственного использования.
Лучшими по всем свойствам почвами являются легко- и среднесуглинистые.
Среди рассматриваемых почв черноземы обыкновенные среднемощные среднегумусные являются тяжелосуглинистыми, солонцы среднестолбчатые луговые так же являются тяжелосуглинистыми.
3.5 Общие физические свойства почв, их структурное состояние и оценка
К общим физическим свойствам почвы относятся плотность твердой фазы, плотность сложения, пористость (порозность, скважность) почвы.
Плотность твердой фазы почвы - отношение массы ее твердой фазы к массе воды при 4 ºС в том же объеме. Выражается она в г/см³. ее величина определяется соотношением в почве компонентов минеральной и органической частей.
Плотность (или плотность сложения) почвы - масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении. Выражается она в г/см³. Плотность почвы зависит от минералогического и гранулометрического составов, структуры и содержания органических веществ. Верхние горизонты почвенного профиля, содержащие больше органического вещества, лучше оструктуренные, подвергающиеся рыхлению, имеют более низкую плотность, которая вниз по профилю возрастает. Плотность почвы сильно влияет на поглощение влаги и ее передвижение в профиле, газообмен, развитие корней, интенсивность микробиологических процессов, условия существования почвенных насекомых и животных. Оптимальная плотность корнеобитаемого слоя для большинства культурных растений 1,0 - 1,2 г/см³.
D = m /V; V = π R2 h >>> D = m / π R2 h.
Пористость (порозность, скважность) почвы - суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы. Ее выражают в % от общего объема почвы и вычисляют по показателям плотности почвы (dv) и плотности твердой фазы (d).
Р общ. (%) = (1 - dv /d) * 100%.
Пористость зависит от гранулометрического состава, структурности, деятельности почвенной фауны, содержания органического вещества, в пахотных горизонтах - от частоты приемов обработки и окультуренности почвы.
Различают капиллярную и некапиллярную пористость, составляющие вместе общую пористость. Поры могут быть заполнены водой или воздухом. Некапиллярные поры обеспечивают водопроницаемость и воздухообмен, капиллярные - удерживают воду за счет капиллярных сил. Для создания хорошего и устойчивого запаса влаги при нормальном одновременном воздухообмене (аэрации) необходимо, чтобы капиллярная пористость составляла 55-65 % общей пористости. Если она меньше 50 %,то воздухообмен ухудшается и может возникнуть анаеробиозис.
Порозность аэрации - часть общей пористости почвы, заполненная воздухом. Она равна разности между объемом общей пористости и объемом воды, содержащейся в почве в момент определения пористости.
Порозность аэрации вычисляют по данным общей пористости, плотности и влажности почвы в процентах по отношению к объему почвы:
Р аэр. = Р общ. - d*B,
К физическим свойствам почв относится так же и структура почвы.
Способность почвы распадаться на агрегаты называется структурностью, а совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава называется почвенной структурой.
По Захарову выделяют три типа структур:
.КУБОВИДНАЯ - когда агрегаты имеют размер комочков одинаковых в разных направлениях (кубики). Данная структура характерна для гумусовых горизонтов. В черноземах она свойственна для всех горизонтов, а на лугово-черноземных почвах для пахотного и подпахотного слоя.
.ПРИЗМОВИДНАЯ - когда размер структурных отдельностей в длину значительно превышает размеры в ширину. По внешнему виду напоминает слюду. Характерна для горизонтов А2 подзолистых почв.
.ПРИЗМОВИДНАЯ - когда отдельности развиваются по вертикальной оси. Характерна для солонцовых почв, для горизонтов В и нижележащих горизонтов.
3.6 Физико-механические свойства почв
К физико-механическим свойствам почвы относятся пластичность, липкость, твердость, набухание, усадка, связность, удельное сопротивление (сопротивление на крюке).
Физико-механические свойства учитываются при наборе орудий в машинно-транспортном парке.
Пластичность - способность почвы изменять свою форму под действием внешних сил и в измененном состоянии сохранять ее длительное время. Хорошей пластичностью обладают глинистые почвы, а легкие таковой не обладают. Определяется по методу Аттерберга и характеризуется разностью между величиной влажности, при которой почва начинает прилипать и влажностью, когда почву можно раскатать в шнур - эта влажность называется числом пластичности. Чем оно больше, тем больше пластичность почв. Глинистые почвы имеют число пластичности >17, суглинистые - 17-7, песчаные = 0.
Липкость - способность почвенных частиц склеиваться между собой и прилипать к посторонним предметам. Это свойство проявляется в определенных интервалах влажности. Измеряется в г/см². Липкость определяется гранулометрическим составом и структурой почвы. На песчаных - min, на глинистых - max. Почвы, обладающие агрономически ценной структурой, как правило, обладают низкой липкостью, а глинистые бесструктурные почвы - сильно прилипают.
Твердость - сопротивление, которое оказывает почва при проникновении в нее какого-либо тела (орудия). Измеряют прибором Ревякина, и измеряется в кг/см². Чем тверже почва, тем хуже ее агрономические свойства. Песчаные почвы обладают наименьшей твердостью. Оптимальная твердость у среднесуглинистых почв.
Набухание и усадка. Набухание - увеличение объема почвы при увлажнении. Усадка - уменьшение объема почвы при высыхании. Зависят от грансостава, минералогического состава, состава поглощенных оснований. При набухании и последующей усадке в почве образуется много трещин, которые разрывают корневую систему растений и усиливают испарение.
Связность - способность почвы сопротивляться раздавливанию, сжатию и разрыву. Вызывается силами, которые возникают между почвенными частицами, и зависит от грансостава, минералогического состава, структуры и влажности. У черноземов и лугово-черноземных почв средняя, а у солонцов - повышенная.
Удельное сопротивление - возникает при обработке почвы разными орудиями и зависит от грансостава, минералогического состава и содержания гумуса в почве.
3.7 Физико-химические свойства почв
Главной особенностью почв в химическом отношении является присутствие в ней органических веществ, в том числе и гумуса. Данная часть почвы динамична во времени и пространстве. Почва состоит из 90 % минеральных веществ и 10 - 15 % органики. Относительное содержание химических элементов в почве колеблется в широких пределах, но существует определенная закономерность: в почве встречаются практически все элементы периодической таблицы Д. И.Менделеева, но в разных количествах. В почвах больше всего содержится кислорода. На его долю приходится 47,2 % от массы почвы. На долю Si - 33 %, Al - 7,13 %, Fe - 3,8 %, Ca - 1,17 %, K - 1,36 %, Na - 0,63 %, Mg - 0,63 %, Ti - 0,46 %, Mn - 0,085 %, S - 0,085, P - 0,08.на долю макроэлементов приходится 90 % массы почвы.
Одним из важнейших физико-химических свойств почв является их поглотительная способность (ПС). Совокупность компонентов почвы, участвующих в процессах поглощения, К. К. Гедройц назвал почвенным поглощающим комплексом (ППК). Основную часть ППК составляют почвенные коллоиды. К. К. Гедройц предложил пять видов поглотительной способности почвы: механическая, физическая, химическая, биологическая, физико-химическая. Поглотительная способность почв обуславливает питание растений, в чем участвуют все виды поглотительной способности, и особенно физико-химическое.
Биологическая поглотительная способность. В почве содержится большое количество микроорганизмов (Биота), которое в процессе жизнедеятельности поглощает огромное количество химических элементов, а при отмирании снова обогащает ими почву. Особенность этой ПС является ее строгая избирательность. В результате биологического поглощения в верхних гумусовых горизонтах накапливаются в больших количествах питательные вещества: N, P, K.
Физическое поглощение - почвенные частицы несут на себе электрический заряд, который усиливается на сколах минералов. Появляется свободная электрическая энергия, за счет которой и идет поглощение химических элементов.
Химическая ПС (хемосорбция) - способность почвы закреплять ионы в трудно растворимые формы. Пример: таким образом, в почвах закрепляются фосфорные удобрения, особенно на карбонатных почвах. Образуется Ca3(PO4)2.
Физико-химическое (обменное) поглощение основано на способности почвенной мицеллы обменивать катионы диффузного слоя на катионы почвенного раствора. Между ионами почвенного раствора и диффузным слоем постоянно существует динамическое равновесие, и обмен ионами идет в строго эквивалентных количествах.
Емкость катионного обмена (ЕКО) - количество катионов, которое может удержать почва в диффузном слое. Измеряется в мг * экв. / 100 г почвы. ЕКО в первую очередь зависит от минералогического состава и содержания илистой фракции (< 0, 001 мм). Чем выше содержание илистой фракции, тем выше ЕКО. ЕКО зависит от типа почв и от типа почвообразовательного процесса. Состав обменных катионов строго соответствует типу почвообразования и, зная состав обменных, катионов мы можем сказать, с какой почвой мы работаем. Почвы, которые содержат в ППК катионы Ca, Mg, Na, называются насыщенными основаниями. Почвы, в которых ППК содержатся ионы Н и Al называются не насыщенными основаниями - кислые почвы, они нуждаются в известковании.
Знание суммы поглощенных оснований используют при вычислении степени насыщенности почв основаниями (V), которая указывает, какую часть ЕКО занимают обменные основания и по которой судят о степени нуждаемости почвы в известковании, фосфоритовании.
V = S * 100 % / ЕКО; ЕКО = S + Нг;
НГ - гидролитическая кислотность почвы; V = 5 - 100 %
Немаловажным физико-химическим свойством почв является их кислотность - способность подкислять почвенный раствор или растворы солей вследствие наличия в составе почвы органических и минеральных кислот, гидролитически кислых солей, а так же обменных ионов Н и Al. Количественно кислотность выражается в мг * экв. Н / 100 г почвы и величиной рН. При нейтральной реакции раствора рН = 7, при кислой меньше 7,при щелочной больше 7.
В зависимости от того, в каком состоянии в почве находятся ионы Н, различают актуальную (активную) и потенциальную (скрытую) кислотность, которая подразделяется на обменную и гидролитическую.
Актуальная (активная) кислотность обусловлена ионами Н и Al, находящимися в почвенном растворе, и вызвана наличием в нем свободных кислот, гидролитически кислых солей и степенью их диссоциации.
Таблица 1 - Степень кислотности в зависимости от величины рН
рНРеакция почвы3,0 - 4,5Сильнокислая4,6 - 5,5Кислая5,6 - 6,5Слабокислая6,6 - 7,0Нейтральная7,1 - 7,5Слабощелочная7,6 - 8,5ЩелочнаяБолее 8,5Сильнощелочная
В почвах рН находится в пределах от 3 до 8 и более и сильно влияет на свойства почвы. Реакция почвенного раствора черноземов обыкновенных среднемощных близка или равна нейтральной - рН 6,8-7. Реакция почвенных растворов солонцов луговых средних в верхних горизонтах близка к слабокислой (рН 6,5), в нижних - щелочная (рН>7). Реакция почвенного раствора болотных почв кислая (рН = 5,9 - 6,3).
Величину гидролитической кислотности Нг используют для расчета доз извести (СаСО3)для мелиорации кислых почв. Дозу извести можно рассчитать по формуле К. К. Гедройца: ДСаСО3 = 0,05 * Нг * d, т/га.
Щелочность бывает только в засоленных почвах и обусловлена наличием в них соды Na2СО3, которая, находясь в значительных количествах, создает в почве щелочную реакцию. Наличие Na в поглощенном состоянии резко ухудшает свойства почв, и поэтому на них проводят гипсование. Гипс вытесняет Na из ППК и улучшает свойства почвы. Расчет доз гипса проводят по формуле: Д СаSO4= 0,086 * h * d * Na, где Na - обменный Na в ППК в мг*экв./100 г почвы.
Среди рассматриваемых почв черноземы обыкновенные среднемощные ни в известковании, ни в гипсовании не нуждается. Солонцы же напротив, имея в своем составе большое количество соды, нуждаются в гипсовании, но, являясь малопродуктивными сенокосами, их улучшение экономически не выгодно.
3.8 Содержание гумуса в почве, его типы, роль в почвообразовании и плодородии
Органическое вещество, поступающее в почву, сразу же подвергается разложению микроорганизмами, при этом часть органического вещества минерализуется до химических элементов - N, P, K и др., которые используют растения в процессе жизни. Определенную часть органического вещества микроорганизмы используют для жизнедеятельности, а 1/3 часть органического вещества видоизменяется и превращается в особое вещество - ГУМУС - сложный динамический комплекс относительно устойчивых органических соединений, которые утратили клеточное состояние органического вещества. Количество и состав гумуса в I очередь определяется видом растительности, из которых получается растительный опад.
В лугово-степной зоне произрастают травянистые растения, которые богаты зольными веществами и у которых, как правило, подземная часть преобладает над надземной и каждый комочек почвы пронизан корнями, после отмирания которых образуется гумус. В лугово-степной зоне почвообразующими породами являются лессовидные суглинки и глины, богатые Ca. Кальцием богаты и зольные вещества растений. рН таки почв наиболее благоприятен и близок к нейтральному. Гумус взаимодействует с Ca, образуя малоподвижные гумматы Ca. Гумус растет вверх, и такой почвообразовательный процесс называется гумусоаккумулятивный.
Гумус состоит из следующих соединений:
гуминовые кислоты
фульвокислоты
гумматы
фульваты
гумины
Гуминовые кислоты - высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты, которые имеют циклическое строение. Их химический состав колеблется в пределах: С - 52-58 %, Н - 3,3-3,8 %, N - 3,6-4,14 %,О -34-40 %. Гуминовые кислоты нерастворимы в воде и минеральных кислотах. Растворяются только в щелочах. Окраска - от вишнево-черной до черной. Функциональные группы представлены группами - СООН и - ОН, поэтому они очень активны и взаимодействуют химическими элементами, имеющимися в почве, особенно с Ca. Гумматы Ca нерастворимы в воде и малоподвижны. Они склеивают механические элементы почвы. Гуминовые кислоты с Na, K, Al хорошо водорастворимы и вымываются из почвенного профиля.
Фульвокислоты - так же представляют собой высокомолекулярные органические кислоты, но в отличие от последних они хорошо растворимы в воде, кислотах и щелочах. Их растворы имеют соломенно-желтую окраску, а рН = 2-3. Элементный состав: С = 40-52 %, Н = 4-6 %, О = 40-48 %, N = 2-6 %, т.е. содержание С и N в фульвокислотах значительно ниже, чем в гуминовых, а О - выше. Они имеют те же функциональные группы (-СООН, - ОН), которые взаимодействуют главным образом с полуторными оксидами R2O3. Обладают большой подвижностью. Фульвокислоты преобладают в дерновоподзолистых и серых лесных почвах, в которых содержится незначительное количество Са.
Гумины - самая подвижная часть гумуса. В их состав входят сложные комплексы гуминовых и фульвокислот, которые находятся в гуминах в сложных взаимоотношениях. Это самая консервативная часть почвы. Возраст почв определяют по углероду гуминов.
Кроме того, в состав гумуса в небольших количествах входят белки, сахара, жирные кислоты и аминокислоты. В целом гумус почв представляет собой коллоидную часть почвы, т.е. это частицы меньше 0,001 мм. Они обладают большой активностью и поэтому, находясь в почвах даже в малых количествах, играют большую роль в формировании практически всех свойств почвы, а именно физических, физико-химических и химических. Важным показателем почв является соотношение концентрации гуминовых кислот к концентрации фульвокислот: С гк / С фк. Пример: черноземы обыкновенные - 1,45-1,58.
Гумус определяет все свойства почвы. Чем больше гумуса в почве, тем почва плодороднее. Главная задача агрономов состоит в том, чтобы в процессе сельскохозяйственного использования гумус не терялся, а лучше накапливался.
Расчет запасов гумуса (S) в определенном слое почвы по данным анализов плотности почвы (d),мощности горизонта (h) и валового содержания гумуса (f) в %.
Чернозем обычный среднемощный среднегумусный: d1 = 1,27; h1 = 0-10 см; d2 = 1,39; h2 = 10-20 см; h3 = 20-35 см; d3 = 1,43; f1 = 3,51%; f2 = 6,37%, f3 = 2,75%
S = f * h * d, [S] = т / га,
S (0-10) = 3,52* 10 * 1, 27 = 44,704 (т/га). (10-20) = 6,37 * 10 * 1,39 = 88,543 (т/га).
S (0 - 20) = 44,704 + 88,543 = 133,25 (т/га) - среднее.
S (20-35) = 2,75 * 15 * 1,43 = 59 (т/га).(35-60) = 0,91 * 35 * 1, 52 = 48,412 (т/га).(60-100) = 0,36 * 40 * 1,63 = 23,47 (т/га). (0-100) = 133,25 + 59 + 48,412 + 23,47 = 264,132 (т/га) - среднее.
Содержание гумуса в верхней части пахотного слоя, как правило, не превышает 7-8 % и резко снижается с глубиной. Так, на глубине 0-10 см содержание гумуса 3,52 %, на глубине 10-20 см 6,37 %, на глубине 20-35 см - 2,75%, а на глубине 35-60 см - 0,91%. Соответственно невелики запасы валового азота - 0,144% в пахотном слое. Фосфора также содержание низкое - 8,6 мг на 100 г почвы. Содержание калия низкое -23 мг на 100г почвы.
Солонец среднестолбчатый луговой: d1 = 1,29; h1 = 0-10 см; d2 = 1,41; h2 = 15-25 см; h3 = 25-65 см; d3 = 1,61; f1 = 3,53%; f2 = 2,56%, f3 = 0,75%
S = f * h * d, [S] = т / га,
S (0-10) = 3,53* 10 * 1, 29 = 45,54 (т/га). (15-25) = 2,56 * 10 * 1,41 = 36,1 (т/га).
S (0 - 25) = 45,54 + 36,1 = 81,64 (т/га) - низкое.
S (25-65) = 0,75 * 40 * 1,61 = 48,3 (т/га).
S (65-100) = 0,26 * 35 * 1,68 = 15,3 (т/га).
S (0-100) = 45,54 + 36,1 + 48,3 + 15,3 = 145,24 (т/га) - низкое.
Содержание гумуса в верхней части пахотного слоя не велико и резко снижается с глубиной. Так, на глубине 0-10 см содержание гумуса 3,53 %, на глубине 15-25 см 2,56 %, на глубине 25-60 см - 0,75%, а на глубине 60-100 см - 0,26%. Соответственно невелики запасы валового азота - 0,032% в пахотном слое. Фосфора также содержание довольно низкое - 16 мг на 100 г почвы. Содержание калия низкое -29 мг на 100г почвы.
Торфянисто-болотная глеевая почва: d1 = 0,91; h1 = 0-10 см; d2 = 1,26; h2 = 30-40 см; h3 = 40-60 см; d3 = 1,29; f1 = 1,21%; f2 = 3,75%, f3 = 1,75%
S = f * h * d, [S] = т / га,
S (0-10) = 1,21* 10 * 0,91 = 11 (т/га). (0 - 20) = 11 (т/га) - очень низкое.
S (30-40) = 3,75 * 10 * 1,26 = 47,25 (т/га).(40-60) = 1,75 * 20 * 1,29 = 45,15 (т/га).(60-100) = 0,41 * 40 * 1,51 = 24,76 (т/га). (0-100) = 11 + 47,25 + 45,15 + 24,76 = 128,16 (т/га) - очень низкое.
Содержание гумуса в торфяной части, как правило, очень низкое вследствие низкого уровня гумификации и минерализации органического вещества (0,91%), резко повышается с глубиной до 3,75% в слое 30-40 см. В более глубоких слоях гумус встречается в очень малых количествах, иил же совсем в следовых. Соответственно невелики запасы валового азота, фосфора и калия.
3.9 Водные свойства и водный режим почв. Расчеты и оценка запасов продуктивной влаги в почве, и приемы их регулирования
Вода в почве - один из важнейших факторов плодородия и урожайности растений. В почвенных процессах, в создании агрономически важных свойств почвы она играет значительную и разностороннюю роль. Эта роль определяется особым положением воды в природе. В воде растворяются питательные вещества, которые из почвенного раствора поступают в растения. Содержанием воды в почве связаны скорость выветривания и почвообразования, гумусообразование, биологические, химические и физико-химические процессы. Поскольку при испарении воды затрачивается огромное количество энергии, вода является и терморегулятором почвы и растений, предохраняя их от перегрева солнечной радиации.
Вода поступает в почву в виде атмосферных осадков, грунтовых вод, при конденсации водяных паров из атмосферы, при орошении.
Содержание влаги в процентах к массе абсолютно сухой почвы (высушенной при температуре 105ºС) характеризует влажность почвы. Ее так же можно выразить в м³/га, мм/га, т/га.
Водообеспеченность растений зависит не только от количества поступающей воды в почву, но и от ее водных свойств. При равной абсолютной влажности почвы могут содержать разное количество доступной влаги, что обусловлено грансоставом почв, структурным состоянием, содержанием гумуса и другими показателями, определяющими их водные свойства.
Вода в почвах неоднородна. Разные ее количества имеют неодинаковые физические свойства, обусловленные взаимодействием молекул воды между собой и другими фазами почвы. Количества почвенной влаги, обладающие одинаковыми свойствами, получили название категорий или форм почвенной влаги. В почвах различают пять форм почвенной влаги: твердую, химически связанную, парообразную, сорбированную и свободную.
Твердая вода - лед. Потенциальный источник жидкой и парообразной воды. Появление воды в форме льда может носить сезонный и многолетний характер.
Химически связанная вода входит в состав химических соединений в виде гидроксильных групп - ОН - конституционная вода (Fe(OH)3, Al(OH)3) или целыми молекулами - кристаллизационная вода (CaSO4 · 2H2O, Na2SO4 · 10 H2O). Недоступна растениям.
Парообразная вода содержится в почвенном воздухе, в порах, свободных от воды в виде водяного пара. Может передвигаться с потоками почвенного воздуха и диффузно. Пар предохраняет от высыхания корневые волоски, конденсируясь, переходит в жидкую воду, двигаясь из теплых слоев в более холодные, создает восходящие и нисходящие сезонные и суточные токи воздуха.
Сорбированная вода образуется путем сорбции парообразной и жидкой воды на поверхности твердых частиц почвы. Различают прочносвязанную (гигроскопическую) и рыхлосвязанную (пленочную) воду.
Прочносвязанная вода образуется путем адсорбции молекул воды из парообразного состояния на поверхности частиц почвы. Растениям недоступна. Предельное количество воды, которое может быть поглощено почвой при 100% относительной влажности воздуха, называют максимальной гигроскопической влагой (МГ). МГ зависит от гранулометрического и минералогического составов, содержания гумуса. Чем выше содержание в почве илистой, особенно коллоидной, фракции и гумуса, тем выше гигроскопичность и МГ.
Показатели максимальной гигроскопической влажности почвы позволяю вычислить влажность завядания растений (ВЗ). Влажность завядания растений вычисляют в процентах по формуле: ВЗ = МГ * 1,5(1,34).
Рыхлосвязанная вода образуется при соприкосновении частиц почвы с водой дополнительном ее поглощении. Удерживается почвенными частицами менее прочно, медленно передвигается. Частично доступна растениям.
Свободная вода - содержится в почве сверх рыхлосвязанной. Различают две формы свободной воды в почве: капиллярную и гравитационную.
Капиллярная вода находится в тонких капиллярах почвы и передвигается в них под действием капиллярных сил, возникает на поверхности раздела фаз. Наиболее доступна растениям. Различают капиллярно-подвешеную и капиллярно-подпертую воду. Капиллярно-подвешеная вода формируется при увлажнении почвы сверху осадками или орошением. Капиллярно-подпертая вода образуется при увлажнении почв за счет грунтовых вод.
Гравитационная вода размещается в крупных некапиллярных порах, свободно просачивается вниз по профилю под действием сил тяжести.
Основными водными свойствами почв являются водоудерживающая способность, водопроницаемость и водоподъемная способность.
Водоудерживающая способность - свойство почвы удерживать воду, обусловленное действием сорбционных и капиллярных сил. Наибольшее количество воды, которое способна удерживать почва, называется влагоемкостью.
Полная влагоемкость - это количество влаги, удерживаемое почвой в состоянии полного насыщения, когда все поры почвы заняты водой. Оптимальной для растений считается влажность почвы в пределах 50 - 60 % ПВ. Показатели солонцов стремятся к показателям черноземов и имеют значения 19-24 % от объема почвы.
Максимальная молекулярная влагоемкость соответствует наибольшему содержанию рыхлосвязанной воды, удерживаемой сорбционными силами или силами молекулярного притяжения. При влажности близкой к ММВ растения начинают устойчиво завядать, поэтому такую влажность называют Важность завядания. На основании данных ВЗ и общего содержания влаги в почве вычисляют Запас Продуктивной Влаги, т.е. той влаги, которая доступна для растений и используется на формирование урожая. ЗПВ = 0,1 * dv * h(В - ВЗ) в мм на га.
Водопроницаемость почв - способность впитывать и пропускать через себя. Различают две стадии водопроницаемости: впитывание и фильтрацию. Впитывание - поглощение воды почвой и ее прохождение в ненасыщенной водой почве. Фильтрация - передвижение воды в почве под действием силы тяжести и градиента напора при полном насыщении почвы водой.
Водоподъемная способность - свойство почвы вызывать передвижение содержащейся в ней воды за счет капиллярных сил. Определяется грансоставом. У черноземов - хорошая >> тяжелосуглинистые; солонец - хорошая.
Под водным режимом понимают совокупность явлений поступления влаги в почву, ее удержание, расход и передвижение в почве. Количественно его выражают через водный баланс, характеризующий приход влаги в почву и расход из нее. Общее уравнение водного баланса выражают следующим образом:
В нач.зап.влаги + В осадков + В гунт. Вод + В конденс. + В пов. приток + В бок. приток = Е исп. + Е транс. + В инфильтр. + В пов. сток + В бок. сток + В ЗВ в конце набл.
Водный режим является определяющим с агрономической точки зрения и в его основу положен коэффициент увлажнения (Ку):
Ку = Σ Р вып. / Σ Р испар.
Согласно учению Высотского выделяют 4 типа водного режима:
Коэффициент увлажненияТип водного режима> 1Промывной1 < Ку < 1Периодически промывной= 1Непромывной< 1Выпотной
К четырем выделенным типам Роде выделил еще два типа: мерзлотный и ирригационный (поливной).
Вследствие особенности климата все рассматриваемые почвы относятся к непромывному, а зачастую и к выпотному типу водного режима.
Таблица 1 - Расчет запаса продуктивной влаги в черноземе обыкновенном среднемощном
ГоризонтПлотность почвы, dВЗ, %Полевая влажность почвы, В %20 . 0520 .060 -101,037,526,57,510 -201,15826,16,520 - 301,37,623,48,730 - 401,358,621,510,840 - 501,437,526,713,450 - 601,45823,614,560ь- 701,48817,718,870 - 801,558,617,414,580 - 901,658,417,514,490 - 1001,727,317,814,5
ЗПВ ОТ 20 . 05 (ВЕСНА)
ЗПВ=0,1*10*1,03*(26,5-7,5)=19,57
ЗПВ=1,15*(26,1-8)=20,815
ЗПВ=1,3*(23,4-7,6)=20,54
ЗПВ=1,35*(21,5-8,6)=17,415
ЗПВ=1,43*(26,7-7,5)=27,456
ЗПВ=1,45*(23,6-8)=22,62
ЗПВ=1,48*(17,7-8)=8,22
ЗПВ=1,55*(17,4-8,6)=13,64
ЗПВ=1,65*(17,5-8,4)=15,015
ЗПВ=1,72*(17,8-7,3)=18,06
ЗПВ(0-20)=40,385 - хороший, ЗПВ(0-100)=183,345 - очень хороший
ЗПВ ОТ 20 .06 (ЛЕТО)
ЗПВ=1,03*(7,5-7,5)=0
ЗПВ=1,15*(6,5-8)=-1,725 - острый дефицит влаги!!!
ЗПВ=1,3*(8,7-7,6)=1,43
ЗПВ=1,35*(10,8-8,6)=2,97
ЗПВ=1,43*(13,4-7,5)=8,437
ЗПВ=1,45*(14,5-8)=9,425
ЗПВ=1,48*(18,8-8)=15,984
ЗПВ=1,55*(14,5-8,6)=9,145
ЗПВ=1,65*(14,4-8,4)=9,9
ЗПВ=1,72*(14,5-7,3)=12,384
ЗПВ(0-20)=-1,725 - ОЧЕНЬ ПЛОХОЙ, ЗПВ(0-100)=69,675 - плохой.
Таблица 2 - Расчет запасов продуктивной влаги в солонцах среднестолбчатых луговых.
ГоризонтПлотность почвы, dВЗ,%Полевая влажность почвы, В %20 . 0520 . 060 - 61,148,6816,57,510 - 201,428,5626,18,620 - 291,526,6119,48,740 - 601,6710,6821,510,860 - 901,6811,4618,713,4
ЗПВ ОТ 20 . 05 (ВЕСНА)
ЗПВ=0,1*1,14*6*(16,5-8,68)=5,35
ЗПВ=1,42*(26,1-8,56)=24,9
ЗПВ=0,1*1,52*9*(19,4-6,61)=17,497
ЗПВ=1,67*2*(21,5-10,68)=36,14
ЗПВ=1,68*3*(18,7-11,46)=36,4896
ЗПВ(0-20)=30,25 - удовлетворительный, ЗПВ(0-100)=120,3766 - удовлетворительный.
ЗПВ ОТ 20 . 06 (ЛЕТО)
ЗПВ=0,1*1,14*6*(7,5-8,68)=-0,80712 - острый дефицит влаги!!!
ЗПВ=1,42*(8,6-8,56)=0,06
ЗПВ=0,1*1,52*9*(8,7-6,61)=2,859
ЗПВ=1,67*2*(10,8-10,68)=0,4
ЗПВ=1,68*3*(13,4-11,46)=9,8
ЗПВ(0-20)=0,06 - неудовлетворительный, ЗПВ(0-100)=13,119 - очень плохой.
Таблица 3 - Расчет запаса продуктивной влаги в торфянисто-болотной почве
ГоризонтПлотность почвы, dВЗ, %Полевая влажность почвы, В (%)20 . 0520. 060 - 100,965,526,57,510 - 201,065,626,57,620 - 301,15624,59,830 - 401,2723,612,640 - 501,296,82112,850 - 601,387,32012,760 - 701,428,91914,570 - 801,499,518,814,880 - 901,551018,614,690 - 1001,68,617,615
ЗПВ = 0,1 * d * h * (В - ВЗ)
ЗПВ ОТ 20,05 (весна)
ЗПВ = 0,1*10*0,96*(26,5-5,5)=20,16
ЗПВ=1,06*(26,5-5,6)=22,15
ЗПВ=1,15*(24,5-6)=21,275
ЗПВ=1,2*(23,6-7)=19,92
ЗПВ=1,29*(21-6,8)=18,318
ЗПВ=1,38*(20-7,3)=17,526
ЗПВ=1,42*(19-18,8)=14,342
ЗПВ=1,49*(18,8-9,5)=13,875
ЗПВ=1,55*(18,6-10)=13,33
ЗПВ=1,6*(17,6-8,6)=14,4
ЗПВ (0-20)=42,31- хороший; ЗПВ(0-100)=175,278 - очень хороший
ЗПВ ОТ 20,06 (лето)
ЗПВ=0,96*(7,5-5,5)=1,92
ЗПВ=1,15*(9,8-6)=4,37
ЗПВ=1,2*(12,6-7)=6,72
ЗПВ=1,29*(12,8-6,8)=7,74
ЗПВ=1,38*(12,7-7,3)=7,452
ЗПВ=1,49*(14,8-9,5)=7,897
ЗПВ=1,55*(14,6-10)=7,13
ЗПВ=1,6*(15-8,6)=10,24
ЗПВ(0-20)=4,04 - неудовлетворительный, ЗПВ(0-100)=63,541 - плохой.
Из расчетов ЗПВ следует, что во всех типах почв весной (в мае) ЗПВ как минимум удовлетворительный, а чаще хороший, что вполне благоприятно для сельского хозяйства. Однако уже через месяц (в июне) ЗПВ практически израсходован и в большинстве случаев плохой - наступает засушливый период, который может привести, и часто приводит, к недобору и потере урожая.
4. АГРОПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ
Почвы колхоза «Луч» отличаются большим разнообразием. Данные урожайности с/х культур в некоторой мере отражают качество почв.
Ниже приводятся данные средней урожайности с 1 га основных с/х культур.
Таблица 4 - урожайность с/х культур
КультурыСредний урожай в ц/га1964 г.1965 г.1966 г.Рожь озимая6,04,07,2Пшеница яровая9,32,05,8Ячмень6,9-2,9Овес5,30,2-Всего зерновых3,71,85,2Кукуруза на силос63,646,011,9Однолетние травы на сено-1,82,9
Урожайность с/х культур низкая. Причины этого не только плохие погодные условия - затяжные дожди в период уборки урожая, но и недостаточно хорошая агротехника. Для повышения эффективного плодородия черноземов необходимо поддерживать в них высокий запас влаги (проводить снегозадержание). Порозность почв на гривах довольно высокая. При хорошо развитой капиллярности, выпадающие на поверхность осадки медленно проникают в глубь, а в условиях континентального климата Западной Сибири с частыми ветрами идет усиленное испарение с поверхности. Влагоемкость почв на гривах в большинстве случаев небольшая. Если считать, что оптимальные условия влажности колеблются около 60% влагоемкости, то для создания оптимального увлажнения Барабинских черноземов нужно не так уж много влаги. Но колебания влажности почв велики, особенно при постоянных ветрах. Для сокращения расхода влаги на испарение с поверхности рыхлого пахотного слоя весной применяют предпосевное прикатывание почвы кольчатыми катками. Целесообразно чередование по годам глубоких отвальных и безотвальных мелких обработок; применение в начале чистых, а по мере очищения полей от сорняков и занятых паров. Ввиду слабой микробиологической активности черноземов Барабы в ранневесенние сроки из-за глубокого промерзания почвы зимой и медленного оттаивания весной, нецелесообразны очень ранние посевы яровых без предварительного внесения азотных удобрений. Фосфорные удобрения эффективны только в сочетании с азотными. Эффективность вносимых удобрений повышается лишь в годы с достаточным увлажнением.
На солонцеватых черноземах посевы в сухие годы страдают от засухи. В связи с этим основная задача всех агротехнических приемов в процессе основной и предпосевной обработки - накопит в почве запасы влаги. Все обработки нужно проводить в период достижения почвой спелости, не допускать пересыхания и образования корки. В зоне распространения солонцеватых черноземов нужно оставлять чистые пары под яровую пшеницу, позволяющие в любой по увлажнению год иметь поля гарантированного урожая.
Хороший результат дает применение органических и минеральных удобрений (особенно фосфорных - суперфосфата). Азотные удобрения наиболее эффективны в виде ранневесеннего внесения аммиачной селитры в небольших дозах (0,7 - 1,0 ц/га). Калийные удобрения малоэффективны.
Осолоделые черноземы - хорошие почвы пахотного фонда, однако дефицит продуктивной влаги снижает их плодородие. Для максимального сокращения физического испарения влаги в период, когда почва не покрыта растениями, применяют бороздование и квадратирование полей с обязательным снегозадержанием, предпосевное прикатывание кольчато-шпоровыми катками, иногда - боронование по всходам. Хороший результат дают органические удобрения - навоз и навозно-торфяные бактеризованные компосты.
Лугово-черноземные солонцеватые, солончаковатые и осолоделые почвы по агропроизводственным признакам уступают черноземам. Они позже достигают физической спелости, позже освобождаются из-под снега и прогреваются медленнее. Солончаковатость лугово-черноземных почв особенно снижает урожаи в сухие годы. Когда концентрация солей в верхнем горизонте повышается.
Много пашни в совхозе располагается на глубоко-ореховатых солонцах, которые дают еще меньшие урожаи по сравнению с черноземами и лугово-черноземными почвами, хотя мало уступают им по содержанию питательных веществ. На глубоко-ореховатых солонцах поля особенно сильно засорены сорняками: осотом, жабреем, пыреем, овсюгом. Борьба сними - первоочередная задача.
Качество почв на полях резко ухудшается из-за участия в комплексах с черноземами и лугово-черноземными почвами солонцов луговых средних, высокостолбчатых и корково-столбчатых. В таких случаях нужна особая агротехника.
Естественные сенокосы и пастбища
Естественные сенокосы чаще всего занимают массивы средне-ореховатых, среднестолбчатых и средних осолоделых солонцов, лугово-солончаковатых, не сильно закочкаренных лугово-болотных почв, иногда - солончаков луговых и высокостолбчатых солонцов. Урожайность естественных сенокосов обычно низкая и зависит от погодных условий.
Под пастбища используются массивы высокостолбчатых и корково-столбчатых солонцов луговых, солонцов-солончаков, солончаков, заболоченных солодей, лугово-болотных почв, солончаково-болотно-луговых и т.д.
Луговые почвы длительное время, особенно весной и осенью, находятся в переувлажненном состоянии и медленно оттаивают. Вегетация растительности начинается поздно. На сенокосных угодьях, располагающихся на луговых солончаковатых почвах, нужно отводить, сбрасывать поверхностные воды. Смыв солей с поверхности предотвратит вторичное засоление почв и будет способствовать повышению продуктивности лугов. На лугово-болотных почвах сенокосы бедные по травостою. Улучшение их сопряжено с большими трудностями.
Кардинальным способом улучшения солончаков в настоящее время считается промывка их на фоне дренажа. Существенного улучшения сенокосных и пастбищных угодий на солончаках можно добиться путем затопления их водами местного стока и последующего сброса настоявшихся солоноватых вод. Солончаки, занимающие относительно небольшие площади, разбросанные по территории совхоза небольшими контурами, не представляют существенной ценности. Коренная же их мелиорация путем промывок и строительства дренажа в условиях бессточных и замкнутых низин требует значительных затрат. Освоение солонцов и ослабление их неблагоприятных свойств может быть осуществлено путем проведения комплекса мелиоративных мероприятий (агротехнических, агрохимических, биологических и гидротехнических). Агротехнические мероприятия направлены на улучшение пищевого и солевого режимов солонцов, на улучшение физических, физико-химических свойств, водного и воздушного режимов; наиболее рациональная обработка солонцов - безотвальная, на глубину 30 - 40 см в сочетании с фрезованием и дискованием. Безотвальная обработка, разрыхляя гумусовый надсолонцовый и солонцовый горизонты и не выворачивая на поверхность солонцовый, улучшает свойства солонцов, уменьшает вредное влияние почвенной засухи.
Использование пастбищ должно строго регулироваться. Выпас скота на солонцевато-солончаковых и болотно-солончаковых лугах приводит к уплотнению и нарушению дернины, сопровождающемуся явлениями вторичного засоления почвы и деградации луговой растительности. На выпасах из травостоя выпадают верховые злаки (вейник шилоцветный, пырей ползучий). Количество низовых злаков и полыней, наоборот, увеличивается (типчак, мятлик узколистный, ячмень короткоостный). Разрастаются сорно-луговые галофиты. На местах стоянки скота появляются пятна солянок.
Одним из важнейших приемов повышения продуктивности Барабинских лугов и пастбищ является восстановление видового состава травостоя путем подсева бобовых культур: люцерны, донника, а так же житняка, пырея безкорневищного, костра безостого. Проводят так же поверхностное улучшение лугов и пастбищ путем обрезания кочек рельсовой волокушей со сцепкой из борон зиг-заг для разрыхления поверхностного слоя почвы. Для удаления кочек применяют так же тяжелую дисковую борону (БДТ-2,2), тракторную дисковую борону, бульдозер и др. орудия. Удалять кочки лучше всего весной или осенью.
5. АГРОПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ГРУППИРОВКА И БОНИТИРОВКА ПОЧВ
плодородие гумус почвообразование севооборот
Для практического использования материалов почвенных исследований целесообразно объединение выделенных на карте почв в группы по сходности свойств, определяющих агропроизводственные их качества и общность приемов использования. В этих целях проводят агропроизводственную группировку почв или объединяют почвы в группы (типизация земель).
Агропроизводственная группировка почв представляет объединение их видов и разновидностей в более крупные агропроизводственные группы по общности свойств, близости экологических условий, сходству качественных особенностей и уровней плодородия, однотипности и необходимых агротехнических и мелиоративных мероприятий.
Все почвы хозяйства объединены в агрогруппы с учетом их физико-химических свойств, обеспеченности питательными веществами и других показателей, указывающих на агрономическую ценность почв, а также общности агрономических мероприятий по возделыванию сельскохозяйственных культур.
Выделено 12 агрогрупп. Первая из них объединяет почвы, наиболее пригодные для использования под пашни..Пахотные и пахотнопригодные почвы лучшего качества. К ним относятся: чернозем выщелоченный среднемощный среднегумусный, чернозем слабо выщелоченный среднемощный среднегумусный, чернозем обыкновенный среднемощный среднегумусный..Эта группа объединяет пахотные и пахотнопригодные почвы хорошего качества: чернозем выщелоченный маломощный, чернозем солонцеватый, чернозем осолоделый, чернозем супесчаный слабогумусовый (промытый), лугово-черноземная типичная почва.
III.Пахотные и пахотнопригодные почвы среднего качества: лугово-черноземная солонцеватая почва, а так же комплексы: чернозем осолоделый с комплексом высокостолбчатого солонца лугового до 25%; лугово-черноземная в комплексе с лугово-черноземной солончаковатой или солоноватой почвами до 35%.
IV.Пахотные и пахотнопригодные почвы ниже среднего качества: лугово-черноземная карбонатная, лугово-черноземная солончаковатая, глубокостолбчатый солонец луговой, глубокоореховатый солонец луговой. Комплексы почв: лугово-черноземная с комплексом задернованной солоди, или высокостолбчатого солонца лугового, или лугово-черноземной солончаковатой до 35%. Лугово-черноземная солонцеватая с комплексом солонцов луговых среднестолбчатых или средне-ореховатых и с комплексом задернованной солоди, или солонцов луговых высокостолбчатых, или высокостолбчатых осолоделых меньше 25%. Лугово-черноземная солонцеватая с лугово-черноземной карбонатной или солончаковатой, или с глубокими солонцами до 35%..Условно-пахотные почвы для ограниченного набора культур, требующие особой агротехники: черноземно-луговая, черноземно-луговая солончаковатая и луговая типичная. Комплекс лугово-черноземной солонцеватой почвы со среднестолбчатым, среднеореховатыми, средними осолоделыми солонцами луговыми или с задерновано солодью, а так же с высокостолбчатыми и высокостолбчатыми осолоделыми солонцами луговыми до 35%..Почвы, наиболее пригодные для использования под сенокос: черноземно-луговая, солонцеватая, луговая осолоделая, луговая солонцеватая, глубокий осолоделый солонец луговой, пойменная (аллювиально-луговая). И комплексы: лугово-черноземная солонцеватая почва со среднестолбчатым или среднеореховатым, или средним осолоделым солонцом луговым больше 35%. Лугово-черноземная солонцеватая с комплексом корково-столбчатого солонца лугового, или солонца-солончака, или лугового солончака, или с солонцевато-солончаковатой почвой, или со смешанным солончаком до 35%. Комплекс глубоких солонцов со среднестолбчатыми, или среднеореховатыми, или среднеосолоделыми солонцами луговыми, или с корково-столбчатым солонцом луговым, а также с высокостолбчатым, или высокостолбчатым осолоделым солонцом луговым, или с солонцевато-солончаковатой почвой, или с солодью, с задернованной солодью до 25%..Среднего качества почвы кормовых угодий - эти почвы эти почвы наиболее пригодны для использования под сенокос: погребенные почвы пойм, луговая солончаковатая, среднестолбчатый солонец луговой, среднеореховатый солонец луговой, средний осолоделый солонец луговой, солончаково-болотно-луговая, пойменная слоистая, пойменная заболоченная. И следующие комплексы: лугово-черноземная солонцеватая с комплексом корково-столбчатого солонца лугового, или солонца-солончака лугового, или солончака лугового, или солонцевато-солончаковатой почвы, или с комплексом солончака смешанного больше 35%. Лугово-черноземная солончаковатая с комплексом среднестолбчатого, высокостолбчатого осолоделого солонца лугового, или с комплексом задернованной, а также заболоченной солоди до 35%. Лугово-черноземная солончаковатая с комплексом корково-столбчатого солонца лугового, или солонца солончака, или лугового солончака, или смешанного солончака до 25%. Черноземно-луговая или лугово-черноземная солонцеватая или солончаковатая с комплексом среднестолбчатого солонца лугового, или корково-столбчатого солонца лугового, или задернованной заболоченной солоди, или с комплексом солончака лугового меньше 25%. Глубокие солонцы с комплексом среднестолбчатых или среднестолбчатых, или средних осолоделых солонцов луговых, или с комплексом корково-столбчатого солонца лугового, или высокостолбчатого, или высокостолбчатого осолоделого солонца лугового, или с комплексом солонца-солончака, или солончака лугового, или с комплексом солоди, задернованной солоди больше 25%..Почвы, которые удобнее всего использовать под пастбища - ниже среднего качества почвы кормовых угодий: высокостолбчатый солонец луговой, высокостолбчатый осолоделый солонец луговой, а так же почвы, неудобные для сенокосов - лугово-болотная. Сюда же входят следующие комплексы: лугово-черноземная солончаковатая с комплексом среднестолбчатого, или среднеореховатого солонца лугового, или высокостолбчатого, высокостолбчатого осолоделого солонца лугового ли с комплексом задернованной, а так же заболоченной солоди больше 35%. Лугово-черноземная солончаковатая с комплексом корково-столбчатого солонца лугового или солонца-солончака, или солончака лугового или смешанного солончака больше 25%. Черноземно-луговая или лугово-черноземная солончаковатая, или черноземно-луговая солонцеватая с комплексом среднего осолоделого солонца лугового, или корково-столбчатого солонца лугового, или солонца-солончака, или с комплексом солоди, или задернованной солоди больше 25%. Луговая типичная или черноземно-луговая солончаковатая с комплексом солончака лугового, или солонца-солончака, или с комплексом болотных почв до 35%. Среднестолбчатый или среднеореховатый солонец луговой с комплексом высокостолбчатого, или высокостолбчатого осолоделого солонца лугового, или с комплексом солончака лугового, или с комплексом солодей больше 25%..Плохого качества почвы кормовых угодий - массивы, частично пригодные для использования под пастбища с солонцами корково-столбчатыми, солонцами-солончаками, луговыми солончаками и солонцевато-солончаковатыми почвами. В эту агрогруппу также входит комплекс высокостолбчатого и высокостолбчатого осолоделого лугового солонца с корково-столбчатым солонцом луговым или с солончаком луговым больше 25%..Почвы, которые целесообразно оставить под лесом и кустарником: солоди, задернованные солоди, заболоченные, оторфованные солоди, а так же темно-серая лесная осолоделая почва..Почвы мелиоративного фонда, требующие коренных улучшений - болотные почвы: перегнойно-болотная и иловато-болотная..Почвы несельскохозяйственного использования: солончаки смешанные, солончаки болотные, солончаково-болотные почвы.
Бонитировка - качественная оценка почв в баллах. Оценка производится в сравнении с почвой-эталоном. В НСО почва-эталон - чернозем среднемощный средневыщелоченый среднесуглинистый на лессовидном суглинке.
Показатели:
1.мощность гумусового горизонта Н. Нэт.=40 см - 100 баллов.→ Б1
2.содержание гумуса в %. Сэт.=8% -100 баллов. → Б2
3.рН вод. рНэт.= 7 - 100 баллов. → Б3*
4.Гранулометрический состав. Эталон - средний суглинок - 100 баллов. → Б4*
5.количество осадков за год. Оптимум - 400 мм. → Ку = Ф.ос. / Эт.ос.
* - Б3 и Б4 - не вычисляются, а берутся из таблиц.
Б признака = Факт * 100 / эталон
ΔБ = (Б1+Б2+Б3+Б4) / 4
Б = ΔБ * Ку
Расчет бонитета почв и их оценка по Благовидову
Черноземы обыкновенные среднемощные тяжелосуглинистые
Н = 35 см → 87,5 баллов
Гумус 4,21% → 52,63 балла
рН = 7 → 100 баллов
грансостав - тяжелосуглинистый → 90 баллов
ΔБ = (87,5+52,63+100+90)/4 = 82,53
Ку = 421/400 = 1,05 - const
Б = 82,53*1,05 = 86,86 балла - IX класс бонитета - лучшие почвы.
Б Урожайности = 5,8 / 30 *100% = 19,3 балла.