Экологическая функция почв и их охрана

 

 

Слабая микроструктурность, в связи с реликтовой солонцеватостью, определяет также и не совсем благоприятное сложение верхних горизонтов – излишнюю рыхлостьих в сухом состоянии и повышенную аэрацию, отчего в летнее время они быстро иссушаются. При интенсивном использовании этих почв под посевами зерновых хлебов и особенно при монокультуре яровой пшеницы пахотный горизонт быстро утрачивает структурное состояние, распыляется – содержание водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм при этом падает в слое 0-20 см до 20-30%. Поэтому осолоделые черноземы быстрее испаряют свой запас влаги, и диапазон продуктивной влаги в них заметно ниже.

По содержанию фосфатов осолоделые черноземы можно отнести к среднеобеспеченным. Однако содержание доступных растениям фосфатов в них весьма неодинаково и резко колеблется в зависимости от степени окультуренности. Нетрудно заметить, что почвы получившие органические и минеральные удобрения, а также более правильно обрабатывавшихся, содержат доступных фосфатов значительно больше, чем такие же почвы в соседних хозяйствах.

Почвы относятся к почти полностью насыщенным основаниями. В составе поглощенных оснований преобладают катионы калия и магния, натрий обнаруживается в относительно небольших количествах. Несколько большее содержание поглощенного магния для осолоделых черноземов показательно, так же как и для солонцеватых, и носит реликтовый характер. Гидролитическая кислотность не превышает 2,5-3 м-экв/100 г сухой почвы; Ph соленой вытяжки – 5,5-6,1, водной – 5,7-6,5 – т.е. реакция слабокислая, и лишь на глубине свыше 100-120 см – нейтральная или слабощелочная. В известковании эти почвы не нуждаются.

Улучшение водного режима, создание хорошего запаса влаги с осени, полное использование талых вод и максимальное сокращение физического испарения влаги в период, пока почва не покрыта растениями. Для этой цели следует широко практиковать бороздование и квадратирование полей с обязательным снегозадержанием, применять предпосевное прикатывание колчато-шпоровыми катками и там, где это будет вызвано необходимостью, провести боронование по всходам. Хороший эффект дают такие органические удобрения – навоз и навозноторфяные, особенно бактериальные компосты.

7.  Гумус, его содержание в почвах, типы, роль в почвообразовании и плодородии

Гумус — часть органического вещества почвы, представленная совокупностью специфических и неспецифических органических веществ почвы, за исключением соединений, входящих в состав живых организмов и их остатков.

Часто гумус почв делят, исходя из основ сельскохозяйственного использования почв, на две группы: «кислый гумус» и «мягкий гумус», причем последний богат, почти насыщен кальцием, магнием и другими основаниями, в то время как первый, наоборот, содержит в поглощенном состоянии много водорода и мало кальция и магния или вовсе не содержит последних. Под названием «кислый гумус» понимают обычно гумус верховых болот, сырой гумус лесных почв и иногда гумус кислых песчаных почв. «Мягкий гумус» представляет типичный гумус черноземов, лесных мул левых почв и подобных формаций. Эти два типа гумуса рассматриваются как различные не потому, что они заметно отличаются по химической природе или потому, что они произошли при разных климатических и почвенных условиях и из разного растительного сырья, но потому, что они отличаются по природе оснований, насыщающих их поглощающий комплекс. Однако простое добавление кальция к «кислому» гумусу не превращает последний в «мягкий» гумус; должно пройти длительное время разложения для того, чтобы первый тип мог перейти; во второй и чтобы даже по внешнему виду можно было заметить химическое различие этих двух типов. Об этом подробно будет сказано в дальнейшем.

Органическое вещество играет разнообразную роль как в формировании характерных признаков почвы, так и в протекании различных процессов трансформации, массопереноса, питания растений.

Плодородие зависит не только от содержания и качества органического вещества, но от интенсивности протекания процессов превращения веществ в почве, идущих с участием различных групп органических веществ.

Функции, связанные с генезисом почвы, формированием морфологических признаков, вещественного состава и свойств.

1. Формирования специфического органопрофиля;
2. Агрегатообразование с участием гумусовых и глиногумусовых соединений. Взаимодействие гумуса с минералами и формирование микробиологически и термодинамически устойчивых структур;
3. Формирование сложения и влияние гумусовых веществ на водно-физические свойства почвы;
4. Формирование лабильных миграционноспособных соединений и вовлечение минеральных компонентов почвы в биологический круговорот;
5. Формирование сорбционных, кислотно-основных и буферных свойств почвы.

Функции, связанные с прямым участием органических веществ в питании растений.

6. Источник элементов минерального питания высших растений (N, P, K, Cа, микроэлементов);
7. Источник органического питания для гетеротрофных организмов и влияние на биологическую и биохимическую активность почв;
8. Источник СО2 в приземном слое воздуха и влияние на продуктивность фотосинтеза;
9. Источник биологически активных веществ в почве, оказывающих влияние на рост и развитие растений, мобилизацию питательных веществ и т.д. (природные ростовые вещества, ферменты, витамины и др.);

Санитарно-защитные функции органического вещества.

10. Ускорение микробиологической деградации пестицидов, каталитическое влияние на скорость разложение пестицидов;
11. Закрепление загрязняющих веществ в почвах (сорбция, комплексообразование и т.д.), снижение поступления токсикатов в растение;
12. Усиление миграционной способности токсикатов.

Этим, конечно, не исчерпываются все функции гумуса, поскольку многие из веществ, составляющих гумус изучены еще недостаточно.

Запас гумуса(т/га)= гумус(%)*h*d, где

Гумус - содержание гумуса в слое почвы, %;

 H – мощность (толщина) слоя почвы, см;

D – плотность слоя почвы,  г/см3;

 

Таблица № 10. Распределение гумуса и плотности по профилю черноземно-луговых среднемощных тяжелосуглинистых почв

Глубина, см	Гумус, %	Глубина, см	Плотность почвы, г/см3
0-22	14,1	0-20	1,22
22-38	6,9	20-40	1,37
38-44	5,1	40-60	1,55
44-60	3,0	60-80	1,62
60-89	1,6	80-100	1,67
95-105	Не опр.	-	-

 

 

H=0÷20:  Запас гумуса=14,1*20*1,22=344,04 т/га;

В слое 0÷20 см запас гумуса приблизительно равен 344 т/га, что оценивается по Орлову как очень высокий запас, т.к. более 200 т/га.

H=20÷22: Запас гумуса=7*2*1,37=19,18 т/га;

H=22÷38: Запас гумуса=6,9*16*1,37=151,248 т/га;

H=38÷40: Запас гумуса=5,1*2*1,37=13,974 т/га;

H=40÷44: Запас гумуса=5,1*4*1,55=31,62 т/га;

H=44÷60: Запас гумуса=3*16*1,55=74,4 т/га;

H=60÷80: Запас гумуса=1,6*20*1,62=51,84 т/га;

H=80÷100: Запас гумуса=1*20*1,167=33,4 т/га.

Запас гумуса (H=0÷100)=767 т/га.

Запас гумуса в слое 100 см оценивается 767 т/га, что по Д.С. Орлову является очень высоким, т.к. более 600 т/га.

Распределение гумуса и плотности по профилю черноземов обыкновенных

Глубина, см	Гумус, %	Глубина, см	Плотность почвы, г/см3
0-10	10,1	0-20	1,02
20-30	6,6	20-40	1,17
40-50	2,3	40-60	1,32
100-110	Не опр.	60-80	1,45
-	-	80-100	1,55

 

 

H=0÷10: Запас гумуса=10,1*10*1,02=103,02 т/га;

H=10÷20: Гумус = (10,1+6,6)/2=8,35%;

Запас гумуса=8,35*10*1,02=85,17 т/га;

Запас гумуса(0÷20)=188,19 т/га.

Запас гумуса в слое 0÷20 см составляет 188,19 т/га, что по Д.С. Орлову является  высоким, т.к. больше 150, но меньше 200.

H=22÷30: Запас гумуса=6,6*10*1,17=77,22 т/га;

H=30÷40: Гумус = (6,6+2,3)/2=4,45%;

Запас гумуса=4,45*10*1,17=52,065 т/га;

H=40÷50: Запас гумуса=2,3*10*1,32=30,36 т/га;

H=50÷60: Гумус ≈2%;

Запас гумуса=2*10*1,32=26,4 т/га;

H=60÷80: Гмус≈1%;

Запас гумуса=1*20*1,45=29 т/га;

H=80÷100: Гумус≈0,5%;

Запас гумуса=0,5*20*1,55=15,5 т/га.

Запас гумуса(H=0÷100)=418,7 т/га.

Запас гумуса в слое 0÷100 составляет 418,7 т/га, что по Д.С. Орлову является высоким, т.к. больше 400, но меньше 600 т/га.

Таблица № 11. Распределение гумуса и плотности по профилю серых лесных почв

Глубина, см	Гумус, %	Глубина, см	Плотность почвы, г/см3
0-5	5,34	0-20	1,24
10-15	3,90	20-40	1,32
20-25	2,36	40-60	1,42
28-33	0,90	60-80	1,52
50-55	0,53	80-100	1,6
90-95	0,50	-	-
115-140	0,44	-	-

 

 

H=0÷5:  Запас гумуса = 5,34*5*1,24=33,108 т/га;

H=5÷10: Гумус = (5,34+3,90)/2=4,62 %;

Запас гумуса=4,62*5*1,24=28,644 т/га;

H=10÷15: Запас гумуса = 3,90*5*1,24=24,18 т/га;

H=15÷20: Гумус = (3,90+2,36)/2=3,13 %;

Запас гумуса (0÷20)=105,338 т/га.

Запас гумуса в слое 0÷20 см, равный 105,338 т/га оценивается по Д.С. Орлову как средний, т.к. больше 100, но меньше 150 т/га.

H=20÷25: Запас гумуса = 2,36*5*1,32=15,576 т/га;

H=25÷28: Гумус = (2,36+0,9)/2=1,63 %;

Запас гумуса = 1,63*3*1,32=6,4548 т/га;

H=28÷40: Гумус ≈0,715 %;

Запас гумуса = 0,715*12*1,32=11,3256 т/га;

H=40÷50: Гумус ≈0,7 %;

Запас гумуса = 0,7*10*1,42=9,94 т/га;

H=50÷60: Запас гумуса = 0,53*10*1,42=7,526 т/га;

H=60÷80: Гумус≈0,52 %;

Запас гумуса  = 0,52*20*1,52=15,808 т/га;

H=80÷90: Гумус = 0,51 %;

Запас гумуса = 0,51*10*1,6=8,16 т/га;

H=90÷100: Гумус = 0,46%;

Запас гумуса = 0,46*10*1,6=7,36т/га.

Запас гумуса(0÷100)=187,4918 т/га.

Запас гумуса в слое 0÷100 см, равен ≈187 т/га, который оценивается по Д.С.Орлову как низкий, т.к. больше 50, но меньше 100 т/га.

8. Водные свойства и водный режим почв. Расчеты и оценка запасов продуктивной влаги (ЗПВ) в почве и приемы их урегулирования

Почвенная вода - жизненная основа растений, почвенной фауны и микрофлоры, получающих воду главным образом из почвы. От содержания воды в почве зависит интенсивность химических и физико-химических процессов, передвижение веществ в почве, водно-воздушной, питательный и тепловой режимы, её физико-механические свойства, т.е. важнейшие показатели почвенного плодородия.

1. Водные свойства почвы

Водные свойства почвы характеризуют ее способность воспринимать влагу, перемещать и отдавать ее. Сюда относятся:

1)  Гигроскопичность почвы, т. е. способность поглощать водяные пары из воздуха и конденсировать их на поверхности своих частиц. Ее выражают обычно отношением веса гигроскопической влаги к весу взятой навески сухой почвы. Гигроскопичность зависит от удельной поверхности почвы, т. е. суммы поверхностей всех ее частиц, деленной на их объем. Чем мельче частицы почвы, тем выше ее удельная поверхность; в связи с этим глинистые почвы, обладают большей гигроскопичностью, чем песчаные. Еще большей гигроскопичностью обладают торфяные почвы и вообще почвы, богатые перегноем. По Митчерлиху, гигроскопичность чистого кварцевого песка 0,12, песчаных почв 1,03—1,23, супеси 1,71, легкого суглинка 2,27—2,64, среднего суглинка 3,07—3,09, тяжелого суглинка 4,12, глинистой почвы 5,97, торфа верхового болота 21,7. Гигроскопичность почвы имеет большое значение, т. к. установлено, что гигроскопическая влага удерживается частицами почвы с такой силой, что является недоступной для растений; этим объясняется то, что на болотистых почвах, содержащих большое количество влаги, растения часто страдают от ее недостатка и природная растительность торфяных болот бывает снабжена приспособлениями для уменьшения испарения влаги. Величина гигроскопичности почвы, как производная ее удельную поверхности, позволяет судить о степени коллоидальности почвы.

2)  Влагоемкость почвы, т. е. способность поглощать капельножидкую влагу и

удерживать ее; она выражается отношением веса влаги, находящейся в почве, к весу сухой почвы. Особенно большое практическое значение имеет капиллярная влагоемкость почвы, характеризующая количество влаги, заполняющей почвенные капилляры. Такое насыщение почвы влагой является оптимальным, т.к. только в этих условиях мы имеем в почве то соотношение между анаэробными и аэробными условиями, при котором обеспечивается благоприятный ход биологических процессов. Влагоемкость почвы тесно связана с запасом органич. вещества в ней; последнее, набухая, способно поглощать огромные количества влаги. По Митчерлиху, влагоемкость песчаной почвы составляет 18,8%, легкого суглинка—20,2%, тяжелой глинистой почвы—80,9 %, торфяной почвы—126 %. Для определения капиллярной влагоемкости образец почвы обычно насыщается влагой снизу до постоянного веса.