Земледелие - (книга)

Многие миллионы лет потребовалось для того, чтобы массивные горные породы, покрывающие землю, превратились в почву. Прежде чем начался почвообразовательный процесс, прошёл длительный период создания рыхлого (рухлякового) слоя на поверхности земной коры под воздействием атмосферных факторов - воды, воздуха, солнечного тепла. Происходило так называемое - физическое выветривание, состоящее в измельчении горных пород под воздействием физических факторов: температуры, воды, переносящей и перетирающей обломки горных пород, ветра и др. Этот процесс разрушения горной породы под влиянием физического выветривания можно наблюдать и в настоящее время. Одновременно с физическим выветриванием происходило химическое выветривание горных пород и минералов под воздействием воды, углекислоты, кислорода в ходе процессов гидролиза, гидратации и окисления. При этом растворимые соли выщелачивались и породы приобретали новые физические свойства: связность, влагоёмкость, поглотительную способность. Огромную роль в изменении поверхности земли сыграли ледники. Под воздействием живых организмов и продуктов их жизнедеятельности на фоне физических и химических превращений протекало биологическое выветривание горных пород и минералов. Многочисленные виды бактерий (нитрификаторы, серобактерии), грибов, водорослей, мхов, лишайников, высших растений и животных способствовало механическому разрыхлению пород, а также извлечению минеральных веществ, превращению их в органические соединения и аккумуляции в поверхностных слоях. В результате длительного геологического процесса под влиянием физического, химического и биологического выветривания и перемещений горные породы измельчались и превращались в продукты другого химического состава с другими физическими свойствами: поверхность их, представляющая более или менее однородную массу, являлась материнской породой для образования почвы. Совокупность явлений, под влиянием которых формируется почва, называется почвообразовательным процессом.

    ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

В. В. Докучаев говорил, что почва есть результат совокупного, весьма тесного, векового взаимодействия между водой, воздухом, землёй, растительными и животными организмами и возрастом страны. Он выделил следующие факторы почвообразования: материнские породы, растительный и животный мир, климат, рельеф, возраст страны. Почвообразующие породы. Материнской, или почвообразующей, породой называется верхний слой земли, на котором и из которого образуется почва. Механический, минералогический и химический состав материнской породы, её физические и физико-химические свойства обязательно влияют на состав и свойства почвы. Например, карбонатные почвы формируются на глинах, богатых известью, а подзолистые - преимущественно на кислых отложениях. При одних и тех же климатических условиях на разных материнских породах образуются и разные почвы. Основными почвообразующими породами на территории нашей страны являются континентальные осадочные породы, возникшие в четвертичный период. Растительный и животный мир. Важнейшим фактором почвообразования является растительность. От её характера зависят количество и свойства перегноя, (гумуса), аккумуляция минеральных веществ в верхних горизонтах почвы, а также физические свойства почвы. Многолетняя древесная растительность корнями глубоко проникает в почву, добывая там воду и минеральные вещества, способствует накоплению снега, даёт ежегодный опад в виде хвои или листьев, образующий лесную подстилку. В процессе разложения опада выделяются органические кислоты, оказывающие сильное влияние на минеральную часть почвы, на формирование почвенного профиля. Травянистая растительность образует густую сеть корней в верхних слоях почвы. Часть корней ежегодно отмирает и вместе с остатками надземной массы обогащает почву органическим веществом, создаёт её структуру. Мхи, обладающие высокой влагоёмкостью, способствуют заболачиванию почв и образованию торфяников. В почвообразовании исключительно велика роль микроорганизмов. В почве их огромное количество (до нескольких миллиардов на 1 г). они разлагают остатки растений и животных, превращают их в гумус, сложные органические и минеральные соединения переводят в простые минеральные соли, доступные для использования их растениями. В почве обитает большое количество животных организмов (черви, грызуны, насекомые, простейшие), которые также оказывают большое влияние на свойства почвы. Климат. Количество осадков, температура воздуха, ветер, испарения воды из почвы и другие метеорологические условия, из которых складывается климат местности, оказывает очень сильное влияние на формирование почвы. Прежде всего они определяют характер растительности, а также накопления перегноя и минерализации органического вещества в почве. От количества осадков и степени испарения воды из почвы зависит направление передвижения солей: промываются они в грунтовые воды или, наоборот, преобладает процесс засоления почвы вследствие подъёма грунтовых вод. Рельеф. Влияние рельефа сказывается на водном и тепловом режимах почвы. На повышенных элементах рельефа наблюдается меньшая влажность почвы, большая глубина залегания грунтовых вод. В пониженных частях рельефа, наоборот, отмечается большая влажность, близость грунтовых вод, даже заболачивание. Возраст страны. Это понятие определяется периодом, в течение которого идёт почвообразовательный процесс. На территории России он раньше наступил там, где не было оледенения, или там, где поверхность почвы скорее освободилась от льда, поэтому почвы на севере более молодые, чем на юге. Деятельность человека. В современных условиях, когда на огромном пространстве земли под действием природных факторов почвы сформировались, решающее влияние на изменение почвенного покрова оказывает производственная деятельность человека. Осушаются болота, орошаются пустыни, вырубаются леса или создаются новые лесонасаждения - все это оказывает влияние на почву. Интенсивное сельскохозяйственное использование земли, в частности применение удобрений, известкование, гипсование, обработка почв, возделывание тех или иных культур, изменяет агрономически важные свойства почвы.

    СТРОЕНИЕ И СОСТАВ ПОЧВЫ
    Почвенный профиль. Морфологические признаки почв.

В результате длительного почвообразовательного процесса изменяются внешний вид и свойства материнской породы. Уже по внешним признакам можно говорить о происхождении почвы, о её химическом составе и плодородии. Внешние признаки почвы обычно изучают по почвенному профилю. Почвенный профиль - это разрез от поверхности почвы до её измененной почвообразовательным процессом породы, обычно на глубину 1-1, 5 м. На вертикальной стенке разреза видны размеры почвенного профиля, окраска и сложение отдельных генетических (связанных между собой по происхождению) горизонтов почвы, различные включения и новообразования. Для большинства почв характерно следующее расположение горизонтов. Горизонт А1 - перегнойный горизонт (перегнойно-аккумулятивный), отличающийся от нижних слоев почвы более высоким содержанием органического веществ, более тёмной окраской. В этом горизонте происходят накопление перегноя и зольных элементов, их аккумуляция. У чернозёмов перегнойный горизонт имеет почти чёрную окраску, у серых лесных почв - от светло-серой до темно-серой, у каштановых - серо-коричневую. У дерново-подзолистых почв горизонт А1 сероватый с белёсым оттенком. Горизонт А2 светлоокрашенный (подзолистый). Этот горизонт образуется в результате разрушения силикатов, алюмосиликатов, органических веществ, выноса их в нижележащие горизонты. При сильной выраженности подзолообразовательного процесса горизонт А2 становится белёсым. Неразложившаяся лесная подстилка или плотная дернина, покрывающие поверхность почвы, обозначаются А0. В подзолистых почвах горизонт А2 может следовать непосредственно за лесной подстилкой (А0). Если верхний горизонт состоит из торфа, он обозначается буквой Т. На распаханных полях горизонты А0, А1 и частично А2 вовлекаются в обработку, смешиваются и вместо них появляется горизонт Аn (пахотный слой), мощность которого зависит от глубины вспашки.

Горизонт В - горизонт вмывания (иллювиальный), переходный к материнской породе. От отличается от верхнего горизонта меньшим количеством перегноя, а также тем, что в нём накапливаются полуторные окислы и минеральные соли, вымываемые из верхних горизонтов; в нём идет также новообразование минеральных соединений путём изменения самой материнской породы. Обычно горизонт В красно-бурой окраски и имеет различную структуру: ореховатую (в подзолистых и серых лесных почвах), комковатую (в чернозёмах), столбчатую (в солонцах) и т. д. В зависимости от внешних признаков (цвета, структуры) может быть выделено несколько подгоризонтов (В1, В2 и т. д. ). На заболоченных почвах на разной глубине иногда с поверхности выделяют глеевый горизонт G, где под влиянием переувлажнения и недостатка воздуха образуются закисные соединения железа и алюминия голубоватого цвета. Горизонт С - материнская порода, которая участвовала в образовании почвы. Мощность его различна. В нём часто встречаются включения в виде галек, валунов, известковых отложений и т. д. Выделяют ещё горизонт D, означающий в отличие от материнской подстилающую породу, не затрагиваемую почвообразовательным процессом. При отсутствии резкого перехода от одного горизонта к другому выделяют переходные горизонты, например А2В, ВС. Общая мощность почвенного слоя бывает различна: от нескольких сантиметров до 250 см (у чернозёмов). При рассмотрении почвенного профиля обращает на себя внимание прежде всего окраска почвы, которая изменяется от белой до красной и чёрной, в зависимости от химического состава почвы: тёмный (чёрный) цвет придаёт почве гумус, красноватый - окись железа, белёсый - высокое содержание кремнезема, белый почвенных слоев и отдельных включений - известь, сизоватый - высокое содержание закиси железа (глеевый горизонт). При морфологическом исследовании почвы отмечается её сложение: рассыпчатое, рыхлое, плотное, слитное. Рассыпчатое сложение свойственно песчаным почвам; рыхлое - суглинистым и глинистым почвам, богатым органическим веществом; плотное - большинству иллювиальных горизонтов; слитное - солонцовым почвам. В почвах различают морфологические разновидности структурных отдельностей. Например, в чернозёмах можно видеть зернистую структуру, в солонцах - столбчатую, в иллювиальных горизонтах серых лесных почв - ореховатую; в горизонтах вымывания - плитовидную (плитчатую, пластинчатую и листовую) и др. Для характеристики почв и суждения об их происхождения имеют важное значение различные новообразования и включения. Новообразования - различные, заметные на глаз образования в почве химического и биологического происхождения, появившиеся в течение почвообразовательного процесса: кротовины, сусликовины, экскременты насекомых, конкреции извести, закисного железа и марганца, прожилки, выцветы, налёты солей и т. д. Новообразования химического происхождения возникают главным образом в иллювиальном горизонте благодаря соединениям, вымываемым из верхнего слоя. К включениям относятся различные растительные и животные остатки, ракушки, обломки горных пород, валуны, галька, уголь и др. Механический состав. Свойства почвы и характер почвообразования в значительной степени зависят от механического состава почвы и материнской породы. Под механическим составом почвы подразумевается содержание и соотношение в ней частиц различного размера. Для определения механического состава пользуются методами разделения частиц на фракции просеиванием почвы через сита и отмучиванием тонких частиц в воде. В зависимости от содержания и соотношения различных механических элементов, в частности от соотношения физического песка и физической глины, устанавливается и разновидность почвы по механическому составу. В России принята агрономическая классификация почв по механическому составу, разработанная Н. А. Качинским (табл. 4).

    Таблица 4.
    Классификация почвы по механическому составу

Песчаные, супесчаные и легкосуглинистые почвы обрабатываются легче сельскохозяйственными орудиями, поэтому их называют лёгкими почвами, а глинистые и суглинистые почвы - труднее, их называют тяжёлыми почвами. Механический состав почвы существенно влияет на её водные свойства и питательный режим. Например, песчаные частицы хорошо пропускают воду, но плохо удерживают её, а пылеватые частицы (физическая глина) хорошо удерживают влагу, но плохо пропускают берез себя избыток воды. Поэтому песчаные почвы обладают хорошей водопроницаемостью и плохой водоудерживающей способностью (влагоёмкостью), а глинистые почвы наоборот. Лучшими являются почвы средние по механическому составу, средне- и легкосуглинистые. В них создаются наиболее благоприятные условия для растений в отношении воздушно-водного и питательного режимов и механической обработки. Химический состав в значительной степени зависит от тех пород, на которых почвы образовались. Для примера приведём химический состав дерново-сильноподзолистой почвы и чернозёма (табл. 2).

    Таблица 5.

Валовой химический состав почв (в % массы безводной, безгумусовой и бескарбонатной почвы) (данные А. А. Роде и А. А. Афанасьева)

    *В процентах массы сухой почвы

В основу химического состава этих почв представляют кремнезем, полуторные окислы железа и алюминия. Но гумуса, кальция, фосфора, серы в чернозёме больше, чем в подзолистой почве. По сравнению с материнскими породами (ленточными глинами и лессовидными суглинками) в почвах оказалось больше фосфора, серы (в чернозёме), меньше полуторных окислов. Гумус. Важнейшей составной частью почвы, определяющей её свойства и плодородие, является гумус (перегной). Это тёмное аморфное коллоидное вещество сложного химического состава, образовавшееся в результате разложения мёртвых остатков растений и животных. Разложение может идти до полной минерализации органического вещества. Обычно в почве встречаются органические остатки на разных стадиях разрушения, в том числе неразложившиеся или слаборазложившиеся корни растений, пожнивные остатки, лесной опад, мхи, иногда ветки и древесина. Под перегноем понимают не все органические остатки, сохранившееся в почве, а лишь вновь возникшее органическое вещество. Образование гумуса - сложный процесс биологических и биохимических превращений остатков растительных и животных организмов в результате главным образом деятельности бактерий и грибов. В составе гумуса выделяют гуминовые и фульвокислоты. Основное отличие фульвокислот от гуминовых - резко выраженная кислая их реакция (рН 2, 6-2, 8). При такой реакции фульвокислоты растворяют большинство минералов, выносят питательные вещества в нижележащие слои, чем снижают почвенное плодородие. Значение гумуса в почве огромно. Он увеличивает поглотительную способность почвы, улучшает её химические и биологические свойства, способствует образованию прочной структуры, при минерализации обеспечивает растения в доступной форме азотом и зольными элементами. Чем больше гумуса в почве, тем лучше её тепловые (тёмная окраска почвы способствует поглощению тепловой энергии солнца) и водные свойства; богатые перегноем почвы обладают большей влагоёмкостью. Гумус в почве служит также источником энергии для развития полезной почвенной микрофлоры. От количества гумуса в определённой степени зависит и плодородие почвы. Содержание его в почвах колеблется в широких пределах: от 1, 8 до 3% в дерново-подзолистых почвах, до 10% и выше в чернозёмах. Промежуточное положение занимают серые лесные и каштановые почвы (3-3. 5%). Мало гумуса и в серозёмах (0, 5-2, 0%). Запасы органического вещества в пахотном слое на 1 га колеблются от 56 т (дерново-подзолистые почвы) до 224 т (мощные чернозёмы). Непрерывное возделывание большинства сельскохозяйственных культур ведёт к минерализации, к потере части гумуса. Внесение в почву органических удобрений (навоз, торф, сидераты), возделывание сельскохозяйственных растений с мощной корневой системой в пахотном слое, поддержание в почве благоприятного воздушно-водного режима и реакции среды, способствующей микробиологической деятельности, позволяют увеличивать содержание гумуса в почве.

    СВОЙСТВА ПОЧВЫ

Поглотительная способность. Во всех почвах содержатся коллоидные частицы (< 0, 0001 мм). Они обладают многими специфическими свойствами. Поэтому от их количества зависит плодородие почвы. Содержанием коллоидных частиц прежде всего определяется поглотительная способность почвы - способность поглощать из окружающей среды и удерживать растворимые и взмученные в воде твёрдые вещества, пары воды и газа. Коллоидные и близкие к ним частицы почвы, обладающие способностью поглощения, называют почвенными поглощающим комплексом (ППК). Учение о поглотительной способности почв разработано русским учёным К. К. Гедройцем (1872-1932). Различают несколько видов поглощения: механическое, физическое (молекулярное), химическое, физико-химическое и биологическое. Механическое поглощение - способность почвы задерживать при фильтрации частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, превышающее по диаметру почвенные поры. Механически задерживаются также частицы почвы, попадающие в трещины, образующиеся на поверхности почвы. Чем больше в почве тонких фракций механического состава, тем выше механическое поглощение. Физическое поглощение (или молекулярная адсорбция) основано на способности коллоидов почвы притягивать к поверхности и удерживать на ней молекулы вещества (воды, растворов, газов, например аммиака), не изменяя их свойств. Химическое поглощение. Вещества, входящие в почвенный раствор и твёрдую фазу почвы, вступают в химическое взаимодействие с находящимися в почве солями с образованием слаборастворимых или нерастворимых в воде соединений. Физико-химическое поглощение, или обменная адсорбция (обменная поглотительная способность). Она основана на способности почвенных коллоидов поглощать из почвенного раствора и удерживать на поверхности катионы в обмен на другие катионы в ППК. Энергия поглощения разных катионов зависит от их валентности и атомной массы: чем выше валентность, а в пределах одной валентности чем выше атомная масса, тем выше и энергия поглощения. Исключением является водород (Н). В порядке возрастающей энергии поглощения катионы располагаются в следующей последовательности:

    Na < NH < K < Mg < H < Ca < Al < Fe

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10