Почва — самостоятельное естественно-историческое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности Земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твердых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия. Почва — сложная саморегулирующаяся поликомпонентная биокосная единая система.
Газовая фаза
Газовая фаза является результатом взаимодействия атмосферного воздуха и газов, образующихся в почве. В его составе отмечается более высокое, по сравнению с атмосферным воздухом, содержание углекислого газа — 0,3-1%, иногда до 2-3% и более и меньшее содержание кислорода. Газа фаза отличается высокой подвижностью, которая зависит от множества условий: содержания органического вещества, погодных условий, характера растительности и др.
Достаточное содержание кислорода в почве создает благоприятные условия для деятельности аэробных микроорганизмов. Напротив, при его недостатке складываются условия для развития анаэробных бактерий, которые часто являются патогенными для растений.
Объем почвенного воздуха находится в динамическом равновесии с жидкой фазой: чем больше воды, тем меньше воздуха. Процессы газообмена в почве происходят постоянно в результате разложения органических веществ, дыхания корней растений и почвенных организмов, а также некоторых химических реакций. В результате газообмена надпочвенный воздух обогащается углекислым газом, улучшая условия фотосинтеза. При взаимодействии углекислого газа с водой жидкой фазой происходит слабое подкисление почвенного раствора по реакции:
Подкисление способствует переходу некоторых минеральных веществ твердой фазы, например, фосфатов и сульфата кальция, в доступную для растений форму. Одновременно, избыток углекислого газа приводит к недостатку кислорода и созданию анаэробных условий, что наблюдается при переувлажнении и переуплотнении почв. Недостаток кислорода в газовой фазе тормозит рост и развитие микроорганизмов и растений, препятствует усвоению питательных веществ, усиливает восстановительные процессы в жидкой и твердой фазах.
Почвенный воздух сосредотачивается в некапиллярных порах, то есть в больших промежутках почвы. При заполнении всех пор водой почвенный воздух вытесняется, наоборот, если почва сухая, воздух заполняет все поры — капиллярные и некапиллярные.
Наиболее оптимальное соотношение воды и воздуха складывается на рыхлых структурных окультуренных и обработанных почвах. Регулирование водного и воздушного режимов почв соответствующими обработками в сочетании с применением удобрений и мелиорантов улучшает корневое и воздушное питание растений, тем самым повышает количество и качество продукции, способствует развитию почвенной биоты.
3.5. СОДЕРЖАНИЕ И ФОРМЫ ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВЕ, ИХ ДОСТУПНОСТЬ РАСТЕНИЯМ
Все необходимые растениям питательные элементы, за исключением азота, в естественных почвах без удобрений происходят из материнских пород. Накопление азота в почвах осуществляется в органической форме в результате жизнедеятельности симбиотических, свободноживущих и ассоциативных азотфиксаторов молекулярного азота (N2) атмосферы, так как материнские породы могут удерживать в кристаллических решетках только небольшое количество необменно-поглощенных ионов аммония. Фосфор, калий, кальций и все другие макро- и микроэлементы первоначально имеются только в минеральных формах, но в процессе почвообразования та или иная часть некоторых из этих элементов в почвах может содержаться и в органических формах. Из общих (валовых) запасов в почвах всех элементов и каждого в отдельности для питания растениям доступна (усвояема) обычно очень незначительная часть их (1 — 10%). Напомним, что усвояемые формы питательных элементов — это растворимые в воде и (или) слабых кислотах главным образом минеральные соли необходимых макро- и микроэлементов. Интенсивность и направленность трансформации валовых запасов питательных элементов в усвояемые для растений формы и обратно осуществляются и регулируются всем комплексом природно-экономических условий конкретных экосистем, в том числе в агроценозах: структурой посевов, удобрениями, химическими и гидротехническими мелиорациями и другими агроприемами.
Читайте также: Почвы особое природное тело конспект урока 8 класс алексеев
Комплекс всех процессов поступления, трансформации и расходования питательных элементов обусловливает в почвах определенное количественное и качественное состояние их и определяет пищевой режим почвы в целом и каждого элемента в отдельности.
3.5.1. СОДЕРЖАНИЕ И ДИНАМИКА СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА
В пахотном слое (0—25 см) разных почв общее (валовое) содержание азота изменяется от 0,02—0,05 % в дерново-подзолистых почвах до 0,2—0,5 % в черноземах, т. е. даже в пределах одного типа изменяется более чем в 2 раза, а для разных типов — в 10 раз. Так как не менее 95 % общего азота содержится в органическом веществе почвы и только около 1 % в легкоусвояемых для растений минеральных формах (NO3 и NH4), то обеспеченность этим элементом любой почвы определяется содержанием в ней органического вещества (гумуса) и скоростью его минерализации (разложения). Разложение органических азотистых веществ можно представить следующей схемой: гумусовые вещества, белки ^аминокислоты, амиды -> аммиак -> нитриты -> нитраты.
Разложение органических веществ почвы до аммиака, называемое аммонификацией, происходит при помощи разных обширных групп аэробных и анаэробных микроорганизмов. Образующийся аммиак, взаимодействуя с другими продуктами минерализации (угольная, муравьиная, уксусная, азотная и др. кислоты), дает соли, например
а при диссоциации ион аммония может обменно поглотиться:
Образующаяся азотная кислота нейтрализуется растворимыми и (или) обменно-поглощенными катионами кальция и других оснований:
Влажность почвы 60—70 % капиллярной влагоемкости, температура 25—32 °С и pH 6,2—8,2 — оптимальные условия для нитрификации, при которых процесс протекает максимально быстро, и при достаточных запасах аммиачных форм почвенного азота за один вегетационный период может образоваться до 300 кг/га азота в виде азотной кислоты.
Интенсивность и объемы процессов аммонификации и, следовательно, нитрификации зависят от общего количества и качества органического вещества и особенно лабильной части его (ЛОВ), водно-воздушного и теплового режимов и реакции среды. Поэтому с помощью мелиорантов, органических и минеральных удобрений, способов обработки почвы, структуры посевных площадей можно в той или иной степени практически воздействовать на эти процессы и одновременно учитывать их для повышения эффективности и экологической безопасности применения удобрений в конкретных условиях.
Читайте также: Когда сеять горчицу для улучшения почвы после уборки картофеля осенью
Методы определения нитрифицирующей способности почв, легкогидролизуемого азота, а также аммиачных и нитратных форм его в почвах широко используют в почвенной диагностике азотного питания растений для оптимизации доз азотных удобрений, получения максимальной продуктивности культур и предотвращения загрязнений нитратами продукции, грунтовых, хозяйственных и питьевых вод.
Нитрификация наряду с положительной играет и отрицательную роль, так как избыток нитратов может загрязнять продукцию, вымываться с осадками и оросительными водами в грунтовые воды вплоть до питьевых, а также подвергаться денитрификации с образованием выделяющихся из почвы газообразных потерь в виде NO, N20 и N2.
Денитрификация — восстановление нитратного азота до указанных газообразных соединений в анаэробных условиях осуществляется обширной группой бактерий — денитрификаторов (deni-trificans, stutzeri, fluorescens, puocyaneum и др.). Процесс идет через ряд промежуточных этапов по следующей схеме:
Продукты биологической денитрификации (N20 и N2) являются одними из основных газообразных потерь азота почвы. Между денитрификацией и нитрификацией существует тесная связь. Интенсивная нитрификация в аэробных микрозонах вызывает обеднение их кислородом, они становятся анаэробными. Кроме этого даже при хорошей структуре и оптимальной влажности почвы внутри отдельных микроагрегатов могут также существовать анаэробные микрозоны, создаются благоприятные условия для денитрификации.
Наряду с биологической денитрификацией в почвах возможно восстановление нитратов и в результате химических реакций (хемодинитрификация) между соединениями, образующимися при аммонификации, нитрификации и денитрификации. Например, при взаимодействии азотной кислоты с аминокислотами:
HN03 + CH2NH2COOH -»CHjCOOH + Н20 + N,0 Т, или с гидроксиламином:
HN03 + 3NH2OH -> 5Н,0 + 2N, Т.
В кислой среде (pH + в почвенном растворе).
Показатели степени обеспеченности почв подвижным калием и калийного потенциала в сочетании с данными полевых опытов широко используют в практике для определения и коррекции доз калийных удобрений и в целях регулирования калийного режима почв под возделываемыми культурами в конкретных природноэкономических агроэколандшафтах.
3.5.4. СОДЕРЖАНИЕ И ДОСТУПНОСТЬ РАСТЕНИЯМ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ
О степени обеспеченности растений микроэлементами судят по общему количеству (потенциальные запасы) и содержанию подвижных форм их (эффективные запасы) в почвах, причем последнее в определенной степени отражает и усвояемость их растениями. Доля подвижных форм чаще всего составляет для меди, молибдена, кобальта и цинка 10—15 %, а для бора 2—4 % общего (валового) содержания их в разных почвах.
Валовые запасы микроэлементов в почвах определяются содержанием их в материнских породах, а доля подвижных зависит от многих свойств конкретной почвы, количества и качества применяемых удобрений и мелиорантов, характера растительности и других факторов, причем влияние каждого из них довольно специфично для разных микроэлементов. Например, подкисление среды увеличивает подвижность и, следовательно, усвояемость для растений марганца, меди, бора, цинка, железа и других элементов, а молибдена — значительно снижает. Под термином «подвижность микроэлементов» обычно подразумевают все формы их, извлекаемые разными вытяжками: водной, солевой, слабыми органическими и разбавленными минеральными кислотами, щелочами и другими растворами, при этом часто без указания различий между подвижными и усвояемыми для растений формами. Недостаток специальных для конкретных почв и растений градаций обеспеченности микроэлементами обусловливает необходимость использования для этих целей всех имеющихся материалов.
Читайте также: Анализ жизнедеятельности микроорганизмов почвы
На кафедре агрохимии МСХА (Ягодин, Верниченко) обобщены литературные материалы полевых и вегетационных опытов, анализов почв и растений по обеспеченности почв основных био-геохимических зон страны подвижными формами микроэлементов (табл. 34).
34. Градации обеспеченности почв России подвижными формами микроэлементов икро-ементБиогео-ПочвеннаявытяжкаОбеспеченность почв, мг/кг почвы химичес-кая зонаоченьбеднаябеднаясредняябогатаяоченьбогатая ВТаежноН200,20,2-0,40,4-0,70,7-1,11,1 Силесная1,0 н. НС10,90,9-2,12,1-4,04,0-6,66,6 МоОксалатнаявытяжка0,080,08-0,140,14-0,300,30-0,460,46 Мп0,1 н. H2S041,01,0-2525-6060-100100 Со1,0 н. HN030,40,4-1,01,0-2,32,3-5,05,0 Zn1,0 н. КС10,20,2-0,80,8-2,02,0-4,04,0 ВЛесоН200,20,2-0,40,4-0,80,8-1,21,2 Систепная1,0 н. НС11,41,4-3,03,0-4,44,4-5,65,6 Мои степнаяОксалатнаявытяжка0,100,10-0,230,23-0,380,38-0,550,55 Мп0,1 н. H2S042525-5555-9090-170170 IKPO-ментБиогео-ПочвеннаявытяжкаОбеспеченность почв, мг/кг почвы химическая зонаоченьбеднаябеднаясредняябогатаяоченьбогатая Со1,0 н. HNO,1,01,0-1,81,8-2,92,9-3,63,6 Zn1,0 н. КС1 Ацетатноаммонийная0,154,00,15-0,30 4,0-6,00,3-1,0 6,0-8,81,0-2,0 8,82,0 ВСухо1,0 н. KNO,0,40,4-1,21,2-1,71,7-4,54,5 Систепная и полу-степнаяHN03 (по Гюльахме-дову)1,01,0-1,81,8-3,03,0-6,06,0 МоТо же0,050,05-0,150,15-0,50,5-1,21,2 Мп»6,66,6-12,012-3030-9090 Со»0,60,6-1,31,3-2,42,4— Zn»0,30,3-1,31,3-4,04,0-16,416,4
Следует подчеркнуть, что растения обычно усваивают только до 1 % микроэлементов, извлекаемых агрессивными вытяжками (НС1, HN03, H2S04) из почвы. Для надежной оценки степени нуждаемости растений в микроэлементах необходимо наряду с почвенной (анализы почв) использовать результаты растительной диагностики.
3.5.5. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЧВ ПО ОБЕСПЕЧЕННОСТИ ПИТАТЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
По существующей в России классификации все почвы по степени обеспеченности питательными элементами и реакции группируют в 6 классов (табл. 35). Эту классификацию используют при агрохимических обследованиях почв, составлении агрохимических карт (картограмм) и паспортов полей и для разработок рекомендаций по определению оптимальных доз удобрений и мелиорантов под возделываемые культуры в конкретных природно-экономических условиях.
Для отдельных регионов страны уровни градаций обеспеченности растений питательными элементами, безусловно, необходимо уточнять на основании местных данных полевых опытов, видового и сортового разнообразия культур и конкретных почвенно-климатических условий. При этом следует помнить, что средние (оптимальные) уровни обеспеченности почв питательными элементами неодинаковы для разных групп и отдельных культур. Для зерновых, зернобобовых и трав это третий класс, для пропашных — четвертый, а для овощных — пятый класс. Для более оперативного регулирования доз удобрений, мелиорантов и пищевых режимов под отдельными культурами существует почвенная диагностика питания растений.
КлассРАN (по Тюрину и Кононовой)Н итри-фи пирующая способностьРНЙ11 ПОКирсановупоЧириковупоМачи-гинупоАррениусу,ОнианиПОКирсановупоЧириковупоМачигинупоМасловойpH 6,0 1 1 51-10051-10015-30151-30081-12041-80201-300101-15051-7041-6041-508-154,6—5,0 4 2 101—150101-15031-45301-450121-17081-120301-400151-20071-10061-8051-7015-30 5,1—5,5 5 3 151—250151-20046-60451-600 171-250121-180 401-600201-300101-140 81-12071-10031-60 5,6—6,0 6>250>200>60>600>250> 180>600>300> 140> 120> 100>60>6,0
- Свежие записи
- Как избавиться от мошек в цветах комнатных растений
- Что добавить в воду чтобы цветы дольше стояли
- Какие цветы сочетаются друг с другом на клумбе
- Жмых от кофе как удобрение для комнатных цветов
- Белый липкий налет на комнатных цветах как избавиться