Факторы плодородия почв

растений.

Корни растений выделяют различные аминокислоты, углеводы и другие

вещества. Вместе с экссудатами в почву поступает большинство веществ,

участвующих в метаболизме клеток высших растений: сахара, гликозиды,

органические кислоты, витамины, ферменты, алкалоиды и другие. Все эти

вещества могут быть в той или иной мере использованы микроорганизмами в

качестве источника питания.

Агрофизические факторы плодородия почвы

Гранулометрический состав

Развитая почва представляет собой смесь механических элементов трех видов:

минеральные, органические и органоминеральные частицы. В минеральных почвах

превалируют минеральные механические частицы разной формы и размера,

разного химического и минералогического состава.

Дисперсность этого материала, химический и минералогический состав —

фундаментальные свойства любой почвы, оказывающие многообразное воздействие

на комплекс агрономических показателей почвы, ее плодородие. Относительное

содержание в почве и породе механических элементов (фракций) называется

гранулометрическим составом.

Механические частицы почвы больше 1 мм в диаметре называют скелетом почвы,

частицы меньше 1 мм — мелкоземом. Мелкозем подразделяют на физический песок

(частицы больше 0,01 мм) и физическую глину (частицы меньше 0,01 мм).

В зависимости от содержания физического песка и физической глины почвы

могут быть песчаными, супесчаными, суглинистыми, глинами.

Гранулометрический состав почвы прежде всего определяет поглотительные

(сорбционные) свойства почвы. Тонкодисперсные частицы в силу большой

абсолютной и удельной поверхности обладают высокой емкостью поглощения. С

измельчением частиц возрастают их гигроскопичность, влагоемкость,

пластичность и другие технологические свойства. Частицы менее 0,001 мм

обладают четко выраженной коагуляционной способностью. Эта способность

механических тонкодисперсных частиц исключительно важна при

структурообразовании. Они вследствие высокой поглотительной способности

содержат наибольшее количество гумуса.

Плотность почвы уменьшается по мере увеличения в ее составе мелкозема.

Валовой химический состав разных механических фракций почвы закономерно

изменяется независимо от почвенного типа. Так, по мере увеличения

дисперсности частиц в них резко уменьшается содержание кислорода и

возрастает количество железа, алюминия, кальция, магния, калия и натрия.

Частицы меньше 0,001 мм — наиболее ценная часть рыхлых пород и почв,

поскольку в них содержатся основные запасы зольных питательных элементов.

Пластичность почвы зависят от содержания в почве физической глины.

Аналогично гранулометрический состав влияет и на твердость почвы. Высокая

твердость почвы препятствует росту проростков и корней растений, а нередко

является и причиной гибели растений. Твердые почвы оказывают большое

сопротивление рабочим органам почвообрабатывающих машин.

Набухаемость почвы происходит за счет оболочек связанной воды, которые

формируются вокруг коллоидных и глинистых частиц. Эти оболочки уменьшают

силы сцепления между частицами, раздвигают их и способствуют увеличению

объема почвы.

В основном величина и характер набухания почвы зависят от

минералогического состава почвы, в частности от содержания вторичных

минералов типа монтмориллонита, имеющих подвижную кристаллическую решетку.

Среди технологических свойств почв важную роль в создании физической

спелости почвы имеет липкость: при излишней липкости увеличивается тяговое

сопротивление почвообрабатывающих орудий и резко ухудшается качество

обработки почвы. Как показали исследования В. В. Охотина, липкость почвы

прямо пропорциональна содержанию физической глины.

Гранулометрический состав как фактор плодородия пахотных почв находит

отражение в системах бонитировки почв. В большинстве случаев наиболее

благоприятное сочетание агрофизических, биологических и агрохимических

факторов плодородия отмечается в почвах среднего гранулометрического

состава. Необходимо иметь в виду, что для разных почвенных типов, сильно

различающихся по всему диапазону факторов плодородия, оценка

гранулометрического состава как фактора плодородия может значительно

различаться. Например, наиболее высокое плодородие черноземов

соответствует, как правило, тяжелому гранулометрическому составу. Для

дерново-подзолистых почв, сформировавшихся в зоне достаточного и

избыточного увлажнения, наиболее благоприятен более легкий

гранулометрический состав.

Структура

Структура почвы — важный показатель физического состояния плодородной

почвы. Она определяет благоприятное строение пахотного слоя почвы, ее

водные, физико-механические и технологические свойства и водно-

гидрологические константы. Частицы твердой фазы почвы, как правило,

склеиваются в комочки (агрегаты). Способность почвы распадаться на агрегаты

различной величины называют структурностью. В почвоведении структура почвы

— важный морфологический признак: по размеру агрегатов судят о генетических

особенностях как всей почвы, так и ее отдельных горизонтов. По

классификации С. А. Захарова, различают следующие типы структуры:

глыбистую, комковатую, ореховатую, зернистую, столбчатую, призматическую,

плитчатую, пластинчатую, листоватую, чешуйчатую.

Черноземы, например, в естественном состоянии характеризуются отчетливо

выраженной зернистой структурой, серые лесные почвы — ореховатой. Хорошо

окультуренные дерново-подзолистые почвы приобретают комковатую структуру,

тогда как неокультуренные подзолы отличаются плитчатой и листоватой.

В земледелии принята следующая классификация структурных агрегатов:

глыбистая структура — комки более 10 мм, макроструктура — от 0,25 до 10 мм,

микроструктура — менее 0,25 мм. Благоприятные размеры макро- и

микроагрегатов для пахотной почвы в большей мере условны. В более влажных

условиях оптимальные размеры структурных агрегатов увеличиваются, а в

засушливых — уменьшаются. Однако в условиях эрозионной опасности особое

агрономическое значение и в засушливых районах приобретает увеличение

размеров агрегатов до 1—2 мм в диаметре.

Образование структурных агрегатов в почве, по Н. А. Качинскому, происходит

вследствие следующих процессов: взаимного осаждения (коагуляции) коллоидов,

коагуляции коллоидов под влиянием электролитов. Эти процессы, однако,

проявляются на фоне более общих физико-механических, физико-химических и

биологических факторов структурообразования.

Большое значение имеет механическое разделение почвенной массы на комки

(агрегаты), которое в природных условиях происходит под воздействием

корневых систем растений, жизнедеятельности биоты почвы, под влиянием

периодических промораживания — оттаивания, увлажнения и высушивания почвы,

а в обрабатываемых почвах и воздействия почвообрабатывающих орудий.

Состояние структуры почвы непосредственно определяет параметры строения

пахотного слоя. Для образования прочной структуры почвы необходимы

следующие условия:

достаточное количество минеральных и органических коллоидов; достаточное

содержание в почве щелочноземельных оснований; благоприятные

гидротермические условия в почве; воздействие на почвенную массу корней

растений; воздействие на почву почвенной фауны (дождевых червей, насекомых,

землероев и др.).

Структурное состояние — наиболее достоверный, интегральный показатель

плодородия почвы (его агрофизических факторов).

Мощность пахотного и гумусового слоев

Мощность обрабатываемого слоя почвы, объем почвы, в котором развивается

корневая система растений. Глубокий пахотный слой обеспечивает более

благоприятные водно-воздушный и тепловой режимы почвы. Осадки, поливная

вода быстро поглощаются почвой, аккумулируются в ней и затем потребляются

растениями по мере их роста и развития. Глубокий пахотный слой —

своеобразный регулятор влажности почвы как при недостатке, так и при

избытке выпадающих осадков. Лучшие условия увлажнения почвы обеспечивают

благоприятный питательный режим почвы, обусловленный, в свою очередь,

нормально протекающими процессами разрушения — синтеза органического

вещества. Установлено, что глубокий пахотный слой обеспечивает

благоприятную минерализацию органического вещества при одновременной

эффективной его гумификации и при благоприятном качественном состоянии.

При обработке почвы на 20—22 см в подпахотном слое нельзя обнаружить такие

агрономически ценные группы микроорганизмов, как нитрификаторы,

целлюлозоразрушители (Н. В. Мешков и Р. Н. Ходакова). При обработке почвы

на 30—40 см эти микроорганизмы широко представлены в почве. Общее

количество микроорганизмов в почве и продуцирование почвой СО2 при глубокой

обработке возрастало в 1,5—2 раза. Другой показатель производительности

почвенных микроорганизмов — превращение азотистых соединений. В глубоком

пахотном слое количество нитрифицирующих микроорганизмов, а также почвенной

фауны значительно больше. В глубоком пахотном слое увеличивается содержание

подвижных форм фосфора и калия.

Водный режим

Влага необходима для прорастания семян, без нее невозможны последующий

рост и развитие растения. С водой в растение из почвы поступают питательные

вещества, испарение воды листьями обеспечивает нормальные температурные

условия жизнедеятельности растения.

Вода — обязательное условие почвообразования и формирования почвенного

плодородия. Без нее невозможно развитие почвенной фауны и микрофлоры.

Процессы превращения, трансформации и миграции веществ в почве также

требуют большого количества воды.

Для определения потребности растений в воде применяют показатель —

транспирационный коэффициент - количество весовых частей воды, затраченной

на одну весовую часть урожая.

Степень доступности почвенной влаги растениям и состояние водного режима,

выражают почвенно-гидролитические константами. Различают следующие почвенно-

гидрологические константы:

1. Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) — влажность почвы,

соответствующая наибольшему содержанию недоступной растениям

прочносвязанной влаги.

2. Максимальная гигроскопичность (МГ) — влажность почвы, соответствующая

количеству воды, которое почва может сорбировать из воздуха, полностью

насыщенного водяным паром. Влага, соответствующая МГ, полностью недоступна

растениям.

3. Влажность устойчивого завядания растений (ВЗ), соответствующая

содержанию в почве воды, при котором растения обнаруживают признаки

завядания, не проходящие при помещении растений в насыщенную водяным паром

атмосферу. Влажность завядания соответствует влажности почвы, когда влага

из недоступного для растений состояния переходит в доступное (нижний предел

доступности почвенной влаги).

4. Наименьшая (полевая) влагоемкость почвы (НВ) — соответствует капиллярно-

подвешенному насыщению почвы водой, когда последняя максимально доступна

растениям.

5. Полная влагоемкость (ПВ) — соответствует такому содержанию влаги в

почве, когда все ее поры насыщены водой.

Способность почвы к устойчивому обеспечению растений водой зависит от

агрофизических факторов плодородия.

Влагоемкость почвы - называют способность ее удерживать воду. Различают

капиллярную, наименьшую (полевую) и полную влагоемкость. Капиллярная

влагоемкость определяется количеством воды, содержащимся в капиллярах

почвы, подпертых водоносным горизонтом. Наименьшая влагоемкость аналогична

капиллярной, но при условии отрыва капиллярной воды от воды водоносного

горизонта. Полная влагоемкость — состояние влажности, когда все поры

(капиллярные и некапиллярные) полностью заполнены водой.

Водопроницаемостью почвы называют способность впитывать и пропускать через

себя воду. Водопроницаемость зависит от гранулометрического состава,

структуры почвы и степени увлажнения. Определяют водопроницаемость,

пропуская через слой почвы воду.

Водоподъемная способность почвы — способность к капиллярному подъему воды.

Обусловлено это свойство действием менисковых сил смоченных водой стенок

почвенных капилляров.

Условия водного режима в пахотной почве постоянно изменяются. Радикальный

метод регулирования водного режима почв — мелиорация. Современные приемы

гидротехнической мелиорации обеспечивают возможность двухстороннего

регулирования водного режима: орошение со сбросом лишней воды и осушение в

комплексе с дозированным орошением.

Воздушный режим

Почвенный воздух отличается от атмосферного тем, что в его составе

значительно больше углекислого газа и меньше кислорода. Вместе с тем

следует подчеркнуть большие колебания в составе почвенного воздуха в

зависимости от почвы, типа культуры, системы удобрений и обработки почвы.

Когда в почве содержание углекислого газа выше 3—5%, а кислорода — ниже 10

%, то наступает угнетение растений.

А. Г. Дояренко, установил, что недостаток воздуха в почве очень сильно

лимитирует ее плодородие. Почвенный воздух заполняет поры, не занятые

водой. Избыточная влажность приводит к резкой его недостаточности.

Почвенный воздух необходим для дыхания корней растений, почвенных

организмов, биохимических процессов превращения питательных элементов.

Почва — важный источник углекислого газа, который потребляется растениями

в процессе фотосинтеза. Газообмен между почвой и атмосферой осуществляется

посредством таких факторов, как диффузия, изменения барометрического

давления, температуры почвы и воздуха, поступления в почву воды, а также

при помощи ветра. Увеличивая объем при нагревании почвы, воздух ее частично

выходит наружу, при охлаждении почвы почвенные поры получают новую порцию

воздуха из атмосферы.

При поступлении воды в почву «старый» воздух из почвенных пор вытесняется

и они заполняются «новым» воздухом после оттока из них влаги.

Оптимальное содержание воздуха в пахотной почве для отдельных культур

следующее: для зерновых— 15— 20 % общей пористости, пропашных — 20—30,

многолетних трав— 17—21 %.

Важный прием регулирования воздушного режима почвы — механическая

обработка, позволяющая создавать необходимое строение пахотного слоя и тем

самым обеспечивать условия нормального газообмена в почве. Значение

обработки в регулировании воздушного режима почвы возрастает при избыточном

увлажнении почв и их тяжелом гранулометрическом составе.

Температурный режим

Физиологические процессы, происходящие в растении, жизнедеятельность

микроорганизмов и почвенной фауны, химические процессы превращения веществ

и энергии возможны только в определенных температурных границах.

Воздействие температуры почвы на растения начинается с самых первых стадий

его роста и развития. Причем отдельные растения предъявляют различные

требования к температурному режиму почвы. Наряду с крайними границами

температур, характеризующими температурные минимум и максимум для отдельных

видов растений, существует свой определенный оптимум. Требования к

температурным условиям определенных растений изменяются по мере их роста и

развития.

Основной источник тепла в почве — солнечная энергия. Другой, но менее

значительный — тепло, выделяемое в почву в результате биологических и

химических превращений, а также поступающее из глубинных слоев земли.

Поступление, аккумуляция и передача тепловой энергии в почве осуществляют

через ее тепловые свойства: теплопоглотительную способность,

теплопроводность.

Теплопоглотительная способность почвы характеризуется величиной альбедо

(А) — долей отражаемой почвой солнечной радиации.

Альбедо — важная характеристика температурного режима почвы, зависит от

цвета почвы, ее структуры и выровненности, а также влажности.

Растительность, покрывающая почву, значительно изменяет альбедо.

На лучепоглотительную и лучеотражательную способность почвы большое

влияние оказывает степень ее гумусированности.

Теплопроводность почвы — количество тепла, протекающее через слой почвы

площадью 1 см2 и толщиной 1 см в перпендикулярном к ней направлении при

разнице на обоих сторонах слоя в 1 °С. Теплопроводность, как и

теплоемкость, зависит от гранулометрического и химического составов почвы,

ее влажности. Сухие, хорошо гумусированные почвы плохо проводят тепло,

сырые, тяжелые почвы отличаются повышенной теплопроводностью.

На поглощение почвой солнечной энергии большое влияние оказывает

экспозиция склона. Южные склоны значительно отличаются по тепловому режиму

почв от северных. Иногда эти различия достигают величин, соответствующих

разным климатическим зонам.

Расход тепла почвой происходит по следующим статьям: лучеиспускание тепла

в атмосферу, передача тепла прилегающему слою воздуха (конвекция), потери

на испарение воды (48%).

Меры по улучшению теплового режима почв в общем совпадают с мерами

регулирования водного режима, а также особое значение приобретает

снегозадержание и в целом агролесомелиоративная организация территории,

дождевания и мульчирования поверхности почвы.

Агрохимические факторы плодородия

Растения усваивают азот и зольные элементы из почвы в форме минеральных

солей, растворенных в почвенном растворе. При этом используются как

восстановленные (соли аммония), так и окисленные (соли азотной кислоты)

соединения азота.

Растения могут усваивать некоторые относительно простые органические азот-

и фосфорсодержащие вещества (некоторые аминокислоты, фитин), однако

практическое их значение в питании ничтожно. Источником энергии в растении

для поглощения элементов питания является дыхание. Более молодые,

интенсивно дышащие корни больше усваивают из почвенного раствора

минеральных солей.

Процессы корневого питания растений тесно связаны с такими свойствами

почвы, как рН почвенного раствора, водно-воздушный режим почвы, содержание

в ней усвояемых элементов питания, и другими условиями внешней среды.

Кислотность почвы снижает поглощение питательных веществ растениями.

Отмечают как прямое, так и косвенное действие повышенного содержания в

почве ионов Н+. Прежде всего изменяется физико-химическое состояние

цитоплазмы клеток корня, нарушается ее проницаемость, наружные клетки

ослизняются, корни плохо растут.

Большинство возделываемых культур и почвенных микроорганизмов лучше

развивается при слабокислой или нейтральной реакции почвы. Однако отдельные

виды культурных растений значительно различаются по требовательности как к

наиболее оптимальному для их роста интервалу рН, так и к смещению его в ту

или другую сторону.

Недостаток в почве обменных кальция и магния вызывает резкое ухудшение

физических и физико-химических свойств почвы (структура почвы, емкость

поглощения, буферность). В почвенном растворе появляются свободные ионы

алюминия и марганца, токсичные для растений. Подвижность же ряда

микроэлементов (например, молибдена) уменьшается, растения испытывают в них

недостаток. Повышенная кислотность угнетает почвенные организмы, прежде

всего нитрификаторы и азотфиксирующие бактерии (клубеньковые и свободно

живущие), почвенную фауну (дождевые черви, клещи, ногохвостки). В целом

биологическая активность кислой почвы несравненно ниже, чем нейтральной.

Чтобы привести реакцию почвы к интервалу слабокислая — слабощелочная,

применяют химическую мелиорацию почв. Кислые почвы периодически известкуют,

а щелочные, прежде всего солонцы, гипсуют. Для повышения содержания в

почве, таких жизненно важных элементов как калий, азот и фосфор, вносят

минеральные удобрения. Эффективность удобрений зависит от почвенно-

климатических условий. Уровень плодородия почвы, состояние питательного

режима, трансформационные ее возможности в отношении доступности вносимых

удобрений для возделываемых растений — все это оказывает влияние на выбор

видов удобрений.

Воспроизводство плодородия почв в интенсивном земледелии

Устранение негативных явлений, вызванных в почве возделыванием культурных

растений, возвращение почвенного плодородия к исходному первоначальному

состоянию означает простое воспроизводство плодородия. Создание почвенного

плодородия выше исходного уровня - это расширенное воспроизводство

плодородия. Особенно это важно для почв Нечерноземной зоны с низким

природным плодородием. Расширенное воспроизводство плодородия дерново-

подзолистых почв, неспособных в естественном состоянии обеспечить

достаточную эффективность приемов интенсивного земледелия, — обязательное

условие расширенного воспроизводства продукции земледелия вообще.

Воспроизводство плодородия почвы в интенсивном земледелии осуществляется

двумя путями: вещественным и технологическим. Первый путь предполагает

интенсивное применение удобрений, мелиорантов, пестицидов, благоприятную в

агрономическом отношении структуру посевных площадей (севооборот).

Технологический путь воспроизводства плодородия обосновывается улучшением

агрономических свойств почвы путем механической обработки и отчасти за счет

мелиоративных приемов. Оба эти пути направлены на достижение единой цели,

но эффективность их, как и механизм действия, резко различна.

Вещественные компоненты оказывают наиболее сильное и многообразное

воздействие на плодородие почвы. Технологическое воздействие не в состоянии

компенсировать вещественные факторы почвенного плодородия, его эффект

основан на форсированном использовании (путем мобилизации) вещественных

ресурсов почвы и обычно краткосрочен.

Литература

-----------------------

Кафедра

Растеневодства

Проверила:

Филипченкова Г.И.

Реферат на тему:

Факторы плодородия почв

Институт сельского хозяйства и природных ресурсов.

Министерство Образования Российской Федерации

Новгородский Государственный Университет

Имени Ярослава Мудрого.

Великий Новгород

2003 год.

Выполнил:

Студент 2 курса

гр.1493

Ларионов Александр

Страницы: 1, 2



Реклама
В соцсетях
рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать