Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Почвенный раствор

2. Cостав почвенного раствора и его динамичность

3. Влияние сельскохозяйственных культур на состав почвенных растворов

4. Экологическое значение почвенного раствора

5. Понятие почвенного плодородия

6. Содержание и состав органического вещества почвы

7. Факторы, лимитирующие почвенное плодородие, их регулирование

8. Серые лесные почвы лесостепной зоны

9. Распространение серых лесных почв, особенности генезиса, диагностика, свойства, классификация, использование

Список использованной литературы

Введение

С давних пор человек оценивает почву главным образом с точки зрения её плодородия. Именно от плодородия зависит урожай и красота растений. Почва -- сложная система, которая живет и развивается по своим законам, поэтому под плодородием нужно понимать весь комплекс почвенных свойств и процессов, определяющих нормальное развитие растений. Все процессы, происходящие в почве, связаны между собой. Исключение или ослабление какого-либо составляющего ведет за собой изменение всего состава почвы и потере ценных ее качеств. Деградация почвы -- цепная реакция, которую трудно остановить. Ухудшение земель снижает продуктивность растений. Почва в этом случае становится подвержена эрозии и вымыванию полезных веществ, что опять ведет к снижению численности растений. Мероприятия по возобновлению плодородия почв долговременны, очень дорогостоящи и сложны, поэтому так важно следить за состоянием почвы, не допуская ее сильного истощения или загрязнения. Результатом такого внимательного отношения будет привлекательность цветов и отличный урожай.

Для определения плодородия почвы необходимо обратить внимание на ее состав, кислотность, отношение к воде и кислороду. Обладая наблюдательностью и элементарными знаниями по биологии можно определить состояние почвы и предпринять необходимые меры по улучшению или поддержанию почвенных свойств.

1. Почвенный раствор

Почвенный раствор (П.р.) - вода с растворенными в ней газами, минеральными и органическими веществами, попавшими в почву из атмосферы, и обогащаемая ими при просачивании через почвенные горизонты. Почвенный раствор различают по степени подвижности и доступности для растений. Свободная вода участвует в химических и биологических реакциях почвообразовательного процесса, перемещается по порам под влиянием силы тяжести и капиллярных сил, осуществляя перенос растворенных элементов и минеральных частиц внутри почвы, вынос из нее и снабжение растений элементами питания. Много в почве влаги в парообразном состоянии, но часть ее -- в форме мало доступной для растений.

В зависимости от влажности почвы находится в плёночной, капиллярной и гравитационной формах. П.р. динамичен, участвует в почвообразовательном процессе, физико-химических, биохимических реакциях, круговороте веществ в почве и питании растений. Состав его определяется процессами почвообразования, растительностью, общими особенностями климата, а также временем года, погодой, деятельностью человека (внесение удобрений и др.). В почвенной влаге растворены: газы -- кислород, углекислый газ, азот, аммиак; минеральные вещества -- соли кальция, магния, натрия, калия и др., соединения алюминия, железа, марганца, кремнезём (в форме иона SiO^4-₄ и в коллоидной форме); органические вещества -- органические кислоты жирного ряда и их соли, гумусовые кислоты, сахара, аминокислоты и др. В незаселенных почвах концентрация веществ в П.р. невелика (обычно не превышает 0,1%), в солончаках и солонцах (Засоленные почвы) -- резко увеличена (до целых и даже десятков процентов). Высокое содержание веществ в П. р. вредно для растений, т.к. затрудняет поступление в них воды и питательных веществ, вызывая физиологическую сухость. Реакция П.р. в почвах разных типов неодинакова: кислую реакцию имеют подзолистые, серые лесные, торфяные почвы, краснозёмы, желтозёмы; щелочную -- содовые солонцы; нейтральную или слабощелочную -- обыкновенные чернозёмы, луговые и коричневые почвы. Слишком кислый и слишком щелочной П.р. отрицательно влияет на рост и развитие растений.

Источниками почвенных растворов являются атмосферные осадки, вода водоносных горизонтов и конденсационная влага. В конденсационной воде содержится некоторое количество растворенных газов, в воде, поднимающейся по капиллярам от водоносных горизонтов, также катионы и анионы растворенных солей, а в атмосферной воде, кроме того, частицы пыли и ила. Дополнительным источником почвенной воды являются поливные воды с растворенными в них минеральными компонентами и взвесями механических элементов. Попадая в почву, вода изменяет свой состав, взаимодействуя с твердой, газовой и жидкой фазами почв. Устанавливается равновесное состояние состава растворов, характерное для каждого типа почв.

Концентрация, состав и свойства почвенных растворов характеризуются динамичностью, так как изменяется их сезонное взаимодействие с твердой, газовой и жидкой фазами почв, а также в связи с колебаниями влажности почв.

2. Cостав почвенного раствора и его динамичность

Состав почвенного раствора зависит от свойств почвы и почвообразующей породы. Там, где имеется подток грунтовых вод или верховодки, их состав оказывает соответствующее влияние и на почвенный раствор.

Тесная связь состава почвенных растворов с изменениями температуры и влажности почвы, интенсивностью деятельности микрофлоры и микрофауны почв, метаболизмом высших растений, процессами разложения органических остатков в почве определяют четко выраженную его суточную и сезонную динамику.

Степень динамичности состава почвенных растворов различных генетических горизонтов почв неодинакова. Содержание микроорганизмов, а следовательно, и интенсивность биохимических процессов наиболее высоки в подстилке и гумусоаккумулятивном горизонте. В этих же горизонтах и наиболее контрастны температурные условия и режим увлажнения. В соответствии с этим химический состав почвенных растворов верхних горизонтов наиболее динамичен.

Исследования на обыкновенных черноземах показали, что сезонная динамика общей концентрации почвенных растворов черноземов не имеет четко выраженных закономерностей; максимумы концентрации могут наблюдаться в разные моменты вегетационного периода. Было отмечено, что причины повышения концентрации почвенного раствора могут быть принципиально разными. Наиболее очевидной причиной является испарительное концентрирование, наблюдаемое в наиболее жаркие и сухие периоды года. Однако концентрация почвенных растворов может повышаться и в весенне-раннелетний период, когда происходит бурный прирост фитомассы степной растительности, в раствор поступают обильные корневые выделения и разнообразные продукты разложения органического опада. Общая концентрация почвенного раствора в этот период может возрастать до 2 г/л.

Сопряженное изучение состава и динамики почвенных растворов с динамикой процессов прироста фитомассы и разложения опада в степях и широколиственных лесах показало, что решающее влияние на на состав почвенных растворов теплого периода года оказывает биологический фактор. Физико-химические процессы испарительного концентрирования или разбавления играют в это время второстепенную роль.

Концентрация почвенных растворов (по сухому остатку) в незасоленных почвах разных типов колеблется от десятых долей грамма до нескольких граммов на литр, а в засоленных почвах -- от десятков до сотен граммов на литр. Концентрация почвенных растворов неодинакова в разных генетических горизонтах, а также в зависимости от сезона года, при неполивном и поливном земледелии.

В почвенных растворах содержатся минеральные, органические и органоминеральные вещества в ионной, молекулярной и коллоидной формах, а также растворенные газы -- кислород, диоксид углерода и др.

К важнейшим катионам почвенного раствора относятся:Са²⁺,Mg²⁺, Na⁺, K⁺, NH₄⁺, H⁺, Al³⁺, Fe^3+, Fe²⁺. Среди анионов преобладают: HCO₃^-, CO₃^2-, NO₃^-, NO₂^-, Cl^-, SO₄^2-, H₂PO₄^-, HPO^2-₄. Наиболее важное значение для растений имеют NO₂^-, SO₄^2-, фосфат-ионы.

Для большинства почв характерен гидрокарбонатно-кальциевый состав почвенных растворов, т. е. в них преобладают ионы HCO₃^- и Са²⁺. B засоленных почвах содержатся в повышенных количествах Na⁺, Mg²⁺, Cl^-, SO₄^2-, CO₃^2-, в болотных почвах -- Fe²⁺,а в растворах сильнокислых почв -- Fe³⁺ и Al³⁺. Железо, алюминий и многие микроэлементы находятся в почвенных растворах в основном в виде устойчивых комплексов с органическими веществами.

В почвенных растворах всегда содержатся водорастворимые органические вещества различной природы (продукты разложения отмерших растительных и животных организмов, продукты их жизнедеятельности, гумусовые вещества и др.); в гидроморфных, полугидроморфных и солонцовых почвах их количество больше. Коллоидно-растворимые формы веществ представлены в почвенных растворах органическими, органоминеральными и минеральными соединениями. Для минеральных коллоидных форм характерны золи кремниевых кислот, а также гидроксидов железа и алюминия.

У более плодородных дерново-карбонатных почв общая концентрация почвенных растворов ниже, чем у пахотных дерново-подзолистых почв, также ниже общая титровальная кислотность, содержание Са²⁺, и K⁺, хотя обменных кальция и калия больше. В этом важную роль играют более высокая катионная емкость поглощения дерново-карбонатных почв, насыщенность ППК кальцием и низкая потенциальная кислотность. Обращает на себя внимание реакция почвенных растворов кислых дерново-подзолистых почв. Она близка к нейтральной вследствие вытеснения водородными ионами почвенных растворов обменно-поглощенных катионов оснований при развитии потенциальной кислотности. Катионы же оснований, переходя в почвенный раствор, снижают его кислотность. Следовательно, чем выше катионная емкость поглощения и степень насыщенности почв основаниями, тем благоприятнее для растений реакция почвенного раствора. Это важно в физиологическом отношении, так как именно при реакции, близкой к нейтральной, у большинства сельскохозяйственных культур происходит нормальное усвоение корнями элементов питания.

Величина окислительно-восстановительного потенциала почвенных растворов пониженная (гН₂ большей частью 25-29 ед.) по сравнению с гН₂ почв в целом, как трехфазных систем. Это также имеет важное физиологическое значение в жизнедеятельности растений, так как величины окислительно-восстановительного потенциала их клеточного сока тоже пониженные.

В целинной дерново-подзолистой почве в отличие от пахотной меньше магния, калия и особенно кальция, ниже общая концентрация растворов генетических горизонтов (исключая лесную подстилку A0)- Это связано как с более низкой их биологической активностью, так и с постоянным удалением продуктов выветривания и почвообразования из почвенного слоя в результате промывного типа водного режима. В лесных почвах процесс нитрификации подавлен, анион NOJ в минимальных количествах встречается только в растворах лесной подстилки. При освоении целинных дерново-подзолистых почв под пашню в них изменились направление и активность биологических процессов, активизировались процессы нитрификации, в почвенных растворах в довольно больших количествах стал содержаться нитратный азот. Возросло количество кальция, магния и калия, так как уменьшился вынос этих элементов в связи с изменением водного режима почв.

3. Влияние сельскохозяйственных культур на состав почвенных растворов

Многие изменения состава почвенных растворов под сельскохозяйственными культурами связаны с их питанием. Особенно заметные сдвиги происходят в растворах в июле-августе. В это время в растворах повышается содержание элементов питания растений и усиливается поглотительная функция корней. Это происходит потому, что в июле-августе тарификационные процессы в почвах достигают наивысшего уровня, повышаются фосфатазная активность почв и концентрация диоксида углерода в почвенном воздухе. В результате этого в почвенных растворах становится больше нитратного азота, фосфора и аммонийного азота. Наряду с этим к середине лета в почвах накапливаются кислотные продукты, следствием чего является возрастание кислотности почвенных растворов, сопровождаемое вытеснением иона кальция из ППК в раствор, и повышение обменной кислотности.

В последующий период благодаря регуляторной роли растений количество иона кальция в почвенных растворах уменьшается, а иона калия увеличивается, поэтому соотношение K⁺: Ca²⁺ расширяется. От этого соотношения зависит поступление в корни питательных веществ: чем оно шире в растворах и уже в растениях, тем сильнее проявляется поглотительная функция корней и наоборот.

Изменение соотношения K⁺ и Ca²⁺ в почвенных растворах наблюдается и в течение суток. К вечеру и в ночные часы оно более широкое, что приводит к более активному поступлению в это время в растения питательных элементов из почвенных растворов.

Для жизнедеятельности растений большое значение имеет также осмотическое давление почвенных растворов, которое зависит от их концентрации и степени диссоциации растворенных веществ. Сосущая сила корней большинства сельскохозяйственных культур не превышает 100-120 МПа. Если осмотическое давление клеточного сока растений равно или ниже осмотического давления почвенных растворов, то поступление воды и питательных веществ в растения прекращается и они погибают.

Разные типы почв отличаются по осмотическому давлению почвенных растворов, так как концентрация этих растворов неодинаковая. Растворы незасоленных почв имеют осмотическое давление обычно около 10 МПа, но оно может повышаться от избыточных доз минеральных удобрений и снижения влажности почв в засушливые периоды года, что отрицательно сказывается на развитии растений, урожае и его качестве.

Осмотическое давление почвенных растворов при уменьшении влажности почв от наименьшей влагоемкости до влажности завядания возрастает в 5-6 раз. Наиболее высокое осмотическое давление наблюдается у засоленных почв (более 150 MПа), которое выдерживают только определенные сельскохозяйственные культуры и растения-галофиты.

В земледельческой практике нет специальных агроприемов по регулированию состава и свойств почвенных растворов, но по существу их постоянно проводят. К таким мероприятиям относятся: внесение минеральных удобрений; оно направлено на создание в почвенных растворах оптимальных количеств элементов-биофилов; внесение в почву адсорбентов (бентонитовых глин, цеолитов и др.), регулирующих катионную и анионную емкости поглощения, а следовательно, ионное равновесие между почвенным раствором и твердой фазой почв; регулирование концентрации диоксида углерода в почвенном воздухе применением органических удобрений или непосредственным его внесением до концентрации в почвенном воздухе не выше двух объемных процентов; это улучшает ионный состав почвенных растворов как среды для питания растений; регулирование влажности почв, ее водного режима обработками, орошением, осушением, мульчированием и т.д.; известкование кислых почв и гипсование щелочных; внесение бактериальных препаратов (азотобактерин, ризоторфини др.); промывка засоленных почв и другие мероприятия.

4. Экологическое значение почвенного раствора

От реакции почвенного (раствора во многом зависят другие особенности почвы, а также минеральное питание растений. Состав почвенного раствора, а особенно содержание в нем кислот и оснований, создает реакцию раствора, которая играет существенную роль в жизни растений. Реакция почвенного раствора определяется соотношением Н⁺ и ОН^- ионов. Кислотность почв вызывается, с одной стороны, водородными ионами, находящимися в (почвенном растворе, а с другой г -- поглощенными нонами. Ионы водорода обусловливают активную, или актуальную, кислотность, а поглощение -- потенциальную кислотность (обменную и гидролитическую) почвенного раствора. Для экологии более важна активная кислотность, которую обычно выражают величиной рН, или водородным показателем, представляющим собой отрицательный логарифм концентрации? водородных ионов в растворе. рН=7 характеризует нейтральную реакцию дистиллированной воды при 22°. Если рН меньше 7, то реакция кислая, при рН более 7 -- щелочная. По величине рН почвенного раствора почвы делят на сильнокислые (рН=3-4); кислые (рН=4-5); слабокислые (рН=5-6); нейтральные (рН=6-7); щелочные (рН=7-8); сильнощелочные (рН=8-9). К примеру, нейтральную реакцию имеют черноземы, кислую -- дерново-подзолистые, болотные и *серые лесные почвы, щелочную -- каштановые почвы и сероземы пустынь, сильнощелочную -- солонцы.

CO₂ на фотосинтез. Щелочная реакция почвы обычно обусловлена избытком солей, которые при гидролизе образуют сильные щелочи. В гумидных областях такое действие оказывают карбонаты Са, в аридных -- довольно обыкновенны карбонаты Са и Na.

Определенный интерес представляют пространственные и временные вариации рН. В морях значение рН довольно константно и равно примерно 8,0. На суше оно очень широко варьирует в зависимости от местообитаний, а в пределах одного местообитания меняется по горизонтам почвы, т.е. по вертикали. Поверхностные слои всегда кислее, чем подпочва, из-за большого содержания органических веществ, образующих кислоты. С глубиной активность этих органических веществ подавляется, и, кроме того, в нижние слои почвы, особенно в южных районах, переносятся щелочные соединения, где они могут накапливаться главным образом в понижениях рельефа.

В природных условиях кислотность почвы складывается под влиянием климата, материнской породы, минерального и органического состава почвы, рельефа местности, а также самой растительности. Так, в аридных условиях степей и пустынь преобладают нейтральные и щелочные почвы, а во влажном, холодном климате -- кислые. В гумидных условиях, при большом количестве осадков и низких температурах, разложение растительных осадков идет не до конца и сопровождается образованием большого количества (растворимых в воде органических кислот. В этом случае при недостатке извести почва - приобретает кислую реакцию. Например, под хвойными лесами умеренной зоны рН почв чаще всего приблизительно 5, торфа сфагновых болот -- 4 и меньше. Нейтральные почвы в лесной зоне встречаются довольно редко -- на (Некоторых лугах и низинных болотах, если они увлажняются грунтовыми водами с высоким содержанием извести. В аридиой зоне три быстром разложении органических Осташков и высоком содержании в почве СаСО₃ почвы обычно щелочные. Равнинный рельеф во влажном климате способствует застою воды и поэтому создает условия недостаточной аэрации почвы, что усиливает ее кислотность.

5. Понятие почвенного плодородия

Плодородие почвы -- способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, влаге и воздухе, а также обеспечивать условия для их нормальной жизнедеятельности. Важными факторами, определяющими плодородие почв, являются также свет и тепло. Это эмерджентное свойство почвы. При взаимодействии компонентов почвы появляется плодородие. Почва состоит из перегноя, азота, фосфора, калийных солей, воды, воздуха, глины и песка.

Условия, определяющие плодородие почвы, могут быть прямые, непосредственно влияющие на рост и развитие растений, и косвенные. К прямым условиям относятся запасы доступной воды, аэрация, реакция среды, форма и количество доступных элементов питания и их соотношение. К косвенным условиям могут быть отнесены: количество микроорганизмов, глубина залегания ограничивающих корнеобитаемый слой почвы плотных горизонтов и обработка почвы. Прямые и косвенные условия взаимосвязаны и оказывают большое влияние на урожай растений.

Каждое отдельное условие, или фактор жизни растений, может быть недостаточным (минимальным) для роста растений, оптимальным (когда наблюдается наибольший урожай растений) и избыточным, максимальным (когда наблюдается токсикоз и урожай растений уменьшается). Для любого растения вреден как недостаток, так и избыток какого-либо фактора (например, элемента питания). Наиболее благоприятные условия для жизни растений и получения высокого урожая создает оптимальное влияние фактора. Однако факторы, определяющие развитие растений, действуют не изолированно, а в совокупности. Оптимальное плодородие соответствует оптимальным соотношениям факторов.

В различных почвенно-климатических зонах условия, определяющие почвенное плодородие, различны. Ограничивающими условиями в зоне тундры будут низкие температуры и избыточное увлажнение почв, в лесной зоне -- избыточное увлажнение и кислотность почв, в лесостепной и степной зонах -- недостаток воды и нередко избыточное содержание в почвах натрия хлора. На песчаных почвах сказывается недостаток влаги и элементов питания, а на тяжелосуглинистых -- низкая аэрация и большая плотность почв. Таким образом, плодородие ограничивается различными условиями, связанными с факторами почвообразования.

Следует различать факторы и условия плодородия. К факторам относятся элементы зольного питания растений и азот, вода, воздух и частично тепло, необходимые для жизни растений, к условиям -- совокупность свойств, сложное взаимодействие которых определяет возможность обеспечения растений земными факторами (физические и физико-химические свойства, наличие токсичных веществ и др.). Необходимо подчеркнуть, что взаимодействие и взаимовлияние отдельных компонентов состава и свойств почвы протекают в гидротермических условиях атмосферного климата, что находит конкретное отражение в формировании почвенных режимов. Поэтому уровень плодородия зависит от показателей теплового, водно-воздушного, питательного, физико-химического, биохимического, солевого и окислительно-восстановительного режимов.

Параметры режимов, в свою очередь, определяются климатическими условиями, агрофизическими свойствами почв, их гранулометрическим, минералогическим и химическим составами, потенциальными запасами элементов питания растений, содержанием их подвижных форм, содержанием, составом и запасами гумуса, интенсивностью микробиологических процессов, реакцией и другими физико-химическими свойствами.

Геохимические и геологические процессы также могут оказывать влияние на формирование почвенного плодородия (приток жестких и мягких, пресных или минерализованных грунтовых вод, отложение плодородных наилков, эрозионный снос гумусового горизонта и т.д.). Однако влияние этих процессов на плодородие проявляется прежде всего через изменение в том или ином направлении показателей состава, свойств и режимов почвы.

Различают естественное, потенциальное, искусственное и эффективное, или действительное, плодородие почв. Естественное плодородие -- свойство почвы, образовавшейся под естественной растительностью при естественном протекании почвообразовательных процессов. Оно сравнительно мало изменяется во времени и является величиной стабильной для определенного типа почв. В то же время различные по происхождению почвы характеризуются неодинаковым плодородием, а одна и та же почва имеет разное плодородие для растений, отличающихся по биологическим свойствам. Например, на лугово-глеевых почвах прекрасно растут луговые травы и гибнут или очень плохо растут ельники и сосняки. На песчаных почвах хорошо рас-гут сосняки и плохо -- ельники и дубравы. Потенциальное плодородие -- определяется валовым (общим) запасом элементов питания в почве, находящихся как в доступной, так и недоступной формах.

Искусственное плодородие -- создается при использовании обработки почв, внесении удобрений, выращивании культур различных растений, осушении, орошении. Естественное, потенциальное и искусственное плодородия неразрывно связаны между собой, поскольку снабжение растений влагой и пищей зависит от свойств природной почвы, а также от изменения свойств почвы под влиянием окультуривания.

Эффективное плодородие, измеряемое величиной урожая, является действительным выражением естественного и искусственного плодородии и в значительной степени зависит от уровня развития науки и техники.

6. Воспроизведение плодородия

Плодородие почвы является таким свойством, способным к воспроизводству и в естественных условиях, и при сельскохозяйственном использовании почвы. Воспроизведение плодородия может быть расширенным, простым и неполным.

Расширенное воспроизводство плодородия -- это улучшение совокупности свойств почвы, влияющих на ее плодородие.

Простое - это отсутствие заметных изменений совокупности свойств почвы, влияющих на ее плодородие.

Неполное - это ухудшение свойств почвы, влияющих на ее плодородие. Это широко распространенное как в мире, так и в нашей стране, явление имеет отрицательные последствия в естественном и социально-экономическом отношениях. Снижение плодородия почвы происходит за счет трех основных процессов.

1. Антропогенная деградация (эрозия, вызванная человеком, вторичное засоление, вторичное заболачивание).

2. Истощение почвы (уменьшение содержания гумуса, питательных веществ и т.п.).

3. Утомление почвы (накопление в нем различных элементов, вызванных неправильными севооборотами, избытком химических средств и т.п.).

7. Содержание и состав органического вещества почвы

Органическое вещество почвы образуется из отмерших остатков растений, микроорганизмов, почвенных животных и продуктов их жизнедеятельности. Первичное органическое вещество, поступившее в почву, подвергается сложным превращениям, включающим процессы разложения, вторичного синтеза в форме микробной плазмы и гумификации. Сочетание названных процессов приводит в биологически активных почвах к образованию сложной смеси органических веществ, состоящей из малоразложившихся растительных и животных остатков с сохранившейся первоначальной структурой; промежуточных продуктов разложения органических и животных остатков (например, лигнина); собственно гумусовых веществ, образовавшихся путем микробного синтеза или остаточного происхождения; растворимых органических соединений, которые более или менее быстро минерализуются до простых минеральных соединений (Н₂О, СО₂ и др.) или участвуют в синтезе собственно гумусовых веществ.

Органическое вещество, консервирующее энергию солнца в химически связанной форме, -- единственный источник энергии для развития почвы, формирования ее плодородия. Основным источником первичного органического вещества, поступающего в почву под естественной растительностью, являются остатки растений.

Во-первых, они удобряют почву ежегодно после уборки урожая, в то время как все остальные виды органических удобрений вносят в почву периодически. Во-вторых, не требуется дополнительных затрат на их внесение. В-третьих, растительные остатки распределяются в почве наиболее равномерно. В них содержатся все макро- и микроэлементы, необходимые растениям и животным.

На пахотных почвах с отчуждением большей части урожаев полевых культур источником органического вещества служат надземные и корневые остатки растений, а также вносимые в почву органические удобрения.

Наряду с количеством растительных остатков важное значение имеет их химический состав и скорость разложения в почве. Так, растительные остатки многолетних трав содержат большое количество элементов питания. Содержание азота в корневых остатках многолетних бобовых трав колеблется в пределах 2,25-2,60%, фосфора -- 0,34-0,80%, в поукосных остатках -- соответственно 1,82-2,65 и 0,30-0,71%. Количество азота и фосфора в корнях бобово-злаковых травосмесей зависит от доли каждого компонента и составляет 0,91-2,37% азота и 0,25-1,06% фосфора, в поукосных остатках -- соответственно 1,60-2,18 и 0,17-0,54%. Злаковые травы содержат значительно меньшее количество азота в корнях и поукосных остатках.

На ход и скорость разложения влияют, во-первых, внешние условия среды: влажность, температура, рН почвы, содержание в ней кислорода и питательных веществ и, во-вторых, химический состав растительных остатков.

Превращение первичного органического вещества в почве проходит в несколько этапов.

На первом этапе происходит химическое взаимодействие между отдельными химическими веществами отмершего растения (например, ароматические соединения клеточных оболочек могут вступать в химические реакции с белками растительных клеток), которое можно значительно ускорить за счет биологических и минеральных катализаторов.

На втором этапе происходят механическая подготовка и перемешивание с почвой растительных остатков с помощью почвенной фауны. Нельзя отрицать и определенную биохимическую подготовку первичного органического вещества к микробному разложению при прохождении растительной массы через желудочно-кишечный тракт почвенных животных.

На третьем этапе превращения свежего органического вещества в почве происходит минерализация его с помощью микроорганизмов. В первую очередь минерализуются воднорастворимые органические соединения, а также крахмал, пектин и белковые вещества. Значительно медленнее минерализуется целлюлоза, при разложении которой освобождается лигнин -- соединение, весьма устойчивое к микробиологическому расщеплению. Конечными продуктами превращений первичного органического вещества являются минеральные продукты (СО₂, Н₂О, нитраты, фосфаты, в анаэробных условиях Н₂O и СН₄). Кроме того, в почве накапливаются в качестве продуктов метаболизма микроорганизмов низкомолекулярные органические кислоты (муравьиная, уксусная, щавелевая и др.). Процессы минерализации органического вещества в почве имеют экзотермический.

Часть продуктов биологического разложения первичного органического вещества превращается в особую группу высокомолекулярных соединений -- специфические, собственно гумусовые вещества, а сам процесс называют гумификацией.

Основная часть органического вещества почвы (85-90%) представлена специфическими высокомолекулярными гумусовыми соединениями. Принято подразделять специфические гумусовые вещества на три основные группы соединений: гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумины.

Гуминовые кислоты (ГК) -- фракция темно-окрашенных, высокомолекулярных соединений, извлекаемая из почвы щелочными растворами, при подкислении вытяжки выпадает в осадок в виде гуматов. В составе гуминовых кислот углерода -- 52-62%, водорода -- 3,0-5,5%, кислорода -- 30-33%, азота -- 3-5%. Основу молекулы ГК образует ароматическое ядро, сформированное ароматическими и гетероциклическими кольцами типа бензола, фурана, пиридина, нафталина, антрацена, индола, хинолина. Ароматические кольца соединены между собой в рыхлую сетку. Боковые периферические структуры молекулы -- алифатические цепи. Ядро молекулы ГК отличается гидрофобными свойствами, боковые цепи -- гидрофильными. Конституционная часть молекулы ГК -- функциональные группы: карбоксильные и фенолгидроксильные, определяющие кислотный характер ГК и способность к катионному обмену.

Фульвокислоты (ФК) -- органические оксикарбоновые азотсодержащие кислоты. По В. В. Пономаревой, в составе ФК углерода -- 45,3%, водорода -- 5%, кислорода -- 47,3%, азота -- 2,4%. При сравнении с элементным составом ГК, фульвокислоты содержат меньше углерода и азота, а кислорода больше. Фульвокислоты следует рассматривать как химически наименее «зрелые» гуминовые соединения. Между ГК и ФК существует тесная связь. Как те, так и другие очень неоднородны и представлены многочисленными фракциями.

Гумины -- наиболее инертная часть почвенного гумуса, не извлекаемая из почвы при обычной обработке ее щелочными растворами. По своему составу гумины близки к ГК. Вместе с тем фракция гуминовых веществ более прочно связана с минеральной частью почвы, что значительно меняет ее свойства. Исключительно важная роль органического вещества в формировании почвы в значительной степени основана на их способности взаимодействовать с минеральной частью почвы. Образующиеся при этом органоминеральные соединения -- обязательный комплекс любой почвы. Образованию органоминеральных соединений в почве способствует высокая биологическая активность, обеспечивающая поступление в систему реакционно-способных органических веществ. Внесение в почву биологически малодоступных органических веществ, например торфа, не приводит к образованию органоминеральных соединений.

Органическое вещество почвы, аккумулируя огромное количество углерода, способствует большей устойчивости круговорота углерода в природе. В этом, а также в накоплении еще ряда элементов в земной коре состоит важная биогеохимическая функция органического вещества в земной коре.

Почвенная биота

Живые организмы -- обязательный компонент почвы. Количество их в хорошо окультуренной почве может достигать нескольких миллиардов в 1 г почвы, а общая масса -- до 10 т/га.

Основная их часть -- микроорганизмы. Доминирующее значение принадлежит растительным микроорганизмам (бактерии, грибы, водоросли, актиномицеты). Животные организмы представлены простейшими (жгутиковые, корненожки, инфузории), а также червями. Довольно широко распространены в почве моллюски и членистоногие (паукообразные, насекомые).

Почвенные организмы разрушают отмершие остатки растений и животных, поступающие в почву. Одна часть органического вещества минерализуется полностью, а продукты минерализации усваиваются растениями, другая же переходит в форму гумусовых веществ и живых тел почвенных организмов.

Некоторые микроорганизмы (клубеньковые и свободноживущие азотфиксирующие бактерии) усваивают азот атмосферы и обогащают им почву.

Почвенные организмы (особенно фауна) способствуют перемещению веществ по профилю почвы, тщательному перемешиванию органической и минеральной части почвы.

Важнейшая функция почвенных организмов -- создание прочной комковатой структуры почвы пахотного слоя. Последнее в решающей степени определяет водно-воздушный режим почвы, создает условия высокого плодородия почвы.

Наконец, почвенные организмы выделяют в процессе жизнедеятельности различные физиологически активные соединения, способствуют переводу одних элементов в подвижную форму и, наоборот, закреплению других в недоступную для растений форму.

В обрабатываемой почве функции почвенных организмов сводятся к поддержанию оптимального питательного режима (частичное закрепление минеральных удобрений с последующим освобождением по мере роста и развития растений), оструктуриванию почвы, устранению неблагоприятных экологических условий в почве.

В интенсивном земледелии экологические условия могут иногда в решающей степени определять эффективное плодородие почвы. В ней существуют тесные многообразные связи между всеми почвенными организмами. Причем вся эта система находится в состоянии непрерывно изменяющегося равновесия. Одни группы микроорганизмов предъявляют простые требования к пище, другие -- сложные. Между одними группами существуют симбиотические (взаимно полезные) связи, между другими -- антибиотические. Микроорганизмы в последнем случае выделяют в почву вещества, подавляющие развитие других микроорганизмов.

Практическое значение имеет способность некоторых микроорганизмов оказывать губительное действие на представителей фитопатогенной микрофлоры. Усилить активность желательных микроорганизмов можно путем внесения в почву органического вещества. В этом случае отмечается вспышка в развитии почвенных сапрофитов, которые, в свою очередь, стимулируют развитие микроорганизмов, угнетающих фитопатогенные виды. Для нормального функционирования почвенных организмов необходимы прежде всего энергия и питательные вещества. Для подавляющего большинства микроорганизмов такой источник энергии -- органическое вещество почвы. Поэтому активность почвенной микрофлоры главным образом зависит от поступления или наличия в почве органического вещества.

8. Факторы, лимитирующие почвенное плодородие, их регулирование

Факторами почвенного плодородия служат все физические, химические и биологические свойства почв, способные оказывать положительное и отрицательное (лимитирующее) влияние на окультуривание почвы в зависимости от его количественного и качественного проявления. Почва может обладать не одним каким-то лимитирующим фактором, а целым рядом. Отсюда возникает необходимость разработки комплексных мелиорации их.

К таким факторам можно отнести: локальное загрязнение почв радионуклидами и тяжелыми металлами, нефтепродуктами, нарушение почвенного покрова горными выработками и др.

Так же А.Г. Дояренко, установил, что недостаток воздуха в почве очень сильно лимитирует ее плодородие.

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.

В настоящее время в сельском хозяйстве остро стоят проблемы улучшения состояния почв, возможных путей повышения ее биологической активности, сохранения и улучшения ее плодородия. Анализ показывает, что повсеместно происходит изменение физико-химических свойств, приводящих к разрушению структуры почвы, нарушению ее водно-воздушного и органического состава.

Решение проблемы управления плодородием почвы в значительной мере связано с поддержанием оптимального гумусного режима. Почти во всех экономически развитых районах России наблюдается снижение содержания гумуса в почвах. В числе главных причин, вызывающих снижение гумуса в почвах, можно назвать усиленную минерализацию органических компонентов почвы, вследствие интенсивной обработки, применения минеральных удобрений и пестицидов.

Для поддержания бездефицитного баланса гумуса в почве требуется постоянное внесение в почву органических удобрений. Гумус почвы составляют гуминовые вещества (гуматы). В почве преимущественно содержаться гуматы кальция, магния, железа, алюминия, а также свободные гуминовые кислоты. Но гуминовые вещества содержатся не только в почве, но и в органических удобрениях: пресноводных сапропелях, навозе, торфах и биогумусе, которые вносятся в почву для повышения ее плодородия.

9. Серые лесные почвы лесостепной зоны

В лесостепной зоне, где баланс влаги близок к нейтральному, распространены более плодородные серые лесные почвы, образование которых связано с широколиственными, а в азиатской части -- с мелколиственными лесами. Здесь ослабевают процессы выноса соединений, характерные для подзолистых почв, и усиливается слой подстилки (опада), богатый зольными элементами. Они нейтрализуют органические кислоты, благодаря чему формируются почвы с повышенным содержанием гумуса.

От дерново-подзолистых почв серые лесные отличаются большей мощностью гумусового горизонта, большим количеством гумуса и более равномерным его распределением по профилю, имеющему признаки оподзоливания. Они являются переходными между дерново-подзолистыми почвами и черноземами. В северной части, где коэффициент увлажнения близок к единице, они больше несут черты, свойственные почвам леса (светло-серые и собственно серые), в южной -- черты степных почв (темно-серые).

Климатические условия лесостепной зоны имеют много общего и в то же время характеризуются провинциальными различиями. Общее количество выпадающих осадков в этой зоне ниже, чем в лесной зоне. Испаряемость больше или равна количеству выпадающих осадков. Основная часть осадков приходится на летний период. Периодически наблюдаются засухи и суховеи. Количество осадков в западной части больше, чем в восточной, и примерно равно 500 мм; в восточной части осадков выпадает только 320-350 мм в год. Средняя годовая температура на западе составляет +7 °С, на востоке 4-5 °С. Продолжительность вегетационного периода также различна: на западе 250, на востоке -- 180 дней. Континентальность климата лесостепной зоны увеличивается с запада на восток.

Климатические условия оказывают большое влияние на состав насаждений и травянистых растений. Растительность лесостепей неодинакова. Для европейской лесостепи характерны широколиственные леса. В лесостепной зоне Западной Сибири из-за континентальности климата, малого количества тепла и осадков чаще встречаются березовые леса. Они не образуют сплошных массивов, а растут колками, в составе которых участвуют березы бородавчатая и пушистая, ивы. Рельеф лесостепной зоны неровный, волнистый, грядовый, холмистый, расчлененный оврагами и балками. Очень характерны для лесостепи блюдцеобразные понижения. Лесостепь захватывает значительную часть Среднерусской, Приволжской возвышенностей с абсолютными отметками высот до 350-400 м. Почвообразующие породы зоны разнообразны, однако чаще всего ими являются покровные и лёссовидные суглинки, реже -- морены и еще реже-- пески и супеси различного происхождения.

Образование, строение и свойства. Происхождение серых лесных почв до сих пор окончательно не выяснено. Основоположник почвоведения В.В. Докучаев впервые выделил серые лесные почвы в самостоятельный тип, сформировавшийся под широколиственными лесами. В.Р. Вильяме рассматривал образование серых лесных почв как результат ослабления процессов оподзоливания и усиления дернового процесса почвообразования, поскольку в лесостепной зоне для этого складываются благоприятные условия. Современные данные, собранные советскими учеными, в большинстве случаев подтверждают эту точку зрения.

В зоне лесостепи происходит процесс смены хвойных и мелколиственных пород на широколиственные, в составе которых участвуют такие древесные породы, как дуб, липа, граб, клеи, ясень. Под пологом широколиственных пород бурно развиваются травянистые растения, требовательные к элементам питания. Широколиственные породы по сравнению с хвойными потребляют в 2-2,5 раза больше кальция, в 3-4 раза больше магния и примерно в 6-7 раз больше кремнезема. Большое количество элементов питания заключено в травянистых растениях, растущих под пологом дубрав лесостепи. Поскольку количество осадков в лесостепи примерно равно испарению, создаются условия для лучшего развития аэробных микроорганизмов и особенно бактерий, минерализующих органическое вещество почвы. В образующихся перегнойных кислотах гуминовых столько же или чуть больше, чем фульвокислот. Гуминовые кислоты образуют с кальцием и магнием нерастворимые соли, закрепляющиеся в верхних горизонтах почвы в форме гумуса.

10. Распространение серых лесных почв, особенности генезиса, диагностика, свойства, классификация, использование

В целом, широко распространены в умеренном поясе Северного полушария. Материнские породы представлены: в Европейской части России -- лёссами, лёссовидными и покровными суглинками, иногда -- моренными отложениями; в Западной и Восточной Сибири -- преимущественно лёссовидными суглинками и глинами. Рельеф -- волнистый, сильно и глубоко расчленённый водной эрозией в Европейской части; равнинный -- в Западной Сибири; полого-увалистый, либо бугристый микро- и мезорельеф -- в Восточной Сибири.

Особенности генезиса:

Изучение генезиса серых лесных почв связано в России с именами В.В. Докучаева, С.И. Коржинского, В.И. Талиева, В.Р. Вильямса, И.В. Тюрина и других учёных. В.В. Докучаев (1883) считал, что серые лесные почвы сформировались как самостоятельный зональный тип под травянистыми широколиственными лесами (дубравами) лесостепной зоны. С.И. Коржинский (1887) развил гипотезу об образовании серых лесных почв в результате деградации (ухудшения свойств) чернозёмов при воздействии на них леса.

В противоположность гипотезе С.И. Коржинского В.И. Талиев и П.Н. Крылов разработали теорию образования серых лесных почв в результате проградации (улучшения свойств) почв, ранее развивавшихся по подзолистому типу при смене биоклиматических условий. Близкое суждение об образовании серых лесных почв высказывал В.Р. Вильямс. Исследования И.В. Тюрина (1935) показали, что серые лесные почвы восточных районов европейской территории зоны образовались вследствие эволюции почв типа дерново-глеевых при изменении их водного режима в результате развития дренированности территории овражно-балочной сетью и речными долинами.

Все рассмотренные теории отражают возможные пути образования серых лесных почв в разных физико-географический условиях, обеспечивающих формирование довольно хорошо гумисированного профиля с признаками оподзоленности. Современное понимание генезиса серых лесных почв заключается в том, что этот тип почв сформировался под преобладающим влиянием дернового процесса в сочетании со слабым развитием подзолистого процесса при участии лессиважаэ

Диагностика:

· A₀ -- лесная подстилка, маломощная (до 3-5 см).

· A₁ -- гумусовый горизонт серого цвета, комковато-мелкозернистой или комковато-зернисто-пылеватой структуры, маломощный (15-30 см), густо пронизан корнями растений, образующими в верхней части дернину.

· A₁A₂ -- гумусово-элювиальный горизонт, светло-серого цвета, комковатой или комковато-плитчатой структуры, с обильной белёсой кремнезёмистой присыпкой; в тёмно-серых лесных почвах может отсутствовать.

· BA₂ - элювиально-иллювиальный горизонт серовато-бурого или серовато-коричневого цвета, мелкоореховатой структуры, поверхность отдельностей покрыта слоем кремнезёмистой присыпки.

· B -- иллювиальный горизонт, буровато-коричневого цвета, хорошо выраженной ореховатой или призмовидно-ореховатой структуры. Поверхность отдельностей покрыта тёмно-бурыми или тёмно-коричневыми глянцевидными плёнками

· органического или органоминерального состава. По степени выраженности названных признаков может подразделятся на горизонты B₁ и B₂.

· BС_(к)-- переходный горизонт от иллювиального к материнской породе. Характеризуется меньшим количеством иллювиальных плёнок, менее чёткой структурой и меньшей плотностью, чем горизонт B. Часто присутствуют новообразования карбонатов в виде псевдомицелия, журавчиков, белоглазки и нечётких пятен.

· С_к -- материнская порода.

Классификация:

Согласно Классификации почв СССР 1977 года, тип серых лесных почв подразделяется на три подтипа:

a) Светло-серые лесные: гумусовый горизонт маломощный -- 15-20см, светло-серого цвета, как и гумусово-элювиальный, отличающийся сланцеватой или плитчатой структурой; иллювиальный горизонт хорошо выражен, очень плотного сложения, ореховатой структуры. Содержание гумуса от 1,5-3% до 5%, в его составе преобладают фульвокислоты, что обусловливает кислую реакцию почв данного подтипа. В целом, по морфологическим признакам и свойствам близки к дерново-подзолистым почвам.

b) Серые лесные: дерновый процесс выражен сильнее, а подзолистый -- слабее, нежели в светло-серых. Гумусовый горизонт серого цвета, мощностью 25-30 см, содержание гумуса -- от 3-4% до 6-8%, в его составе незначительно преобладают гуминовые кислоты. Почвенный раствор имеет кислую реакцию среды. Элювиально-иллювиальный горизонт может быть не выражен.

c) Тёмно-серые лесные: среди серых лесных почв выделяется наиболее интенсивным дерновым процессом и наименее -- подзолистым (кремнезёмистая присыпка необильная, иногда может вообще отсутствовать). Мощность гумусового горизонта -- до 40см, содержание гумуса -- от 3,5-4% до 8-9%, гуминовые кислоты преобладают над фульвокислотами. Реакция среды -- слабокислая. Характерно наличие новообразований кальция на глубине 120-150см.

Выделяются рода:

a) Обычные

b) Остаточно-карбонатные

c) Контактно-луговатые

d) Пестроцветные

e) Со вторым гумусовым горизонтом

f) Разделение на виды производится по:

g) глубине вскипания

* высоковскипающие (выше 100 см)

* глубоковскипающие (глубже 100 см)

h) мощности гумусового горизонта (A₁+A₁A₂)

* мощные (>40 см)

* среднемощные (40--20 см)

* маломощные (<20 см)

Использование:

Серые лесные почвы активно используются в сельском хозяйстве для выращивания кормовых, зерновых и плодоовощных культур. Для повышения плодородия применяют систематическое внесение органических и минеральных удобрений, травосеяние и постепенное углубление пахотного слоя. В связи со слабовыраженной способностью серых лесных почв к накоплению нитратов, азотные удобрения рекомендуется вносить в ранневесенний период.

Отличаются довольно высоким плодородием и при правильном использовании дают хорошие урожаи сельскохозяйственных культур. Особое внимание в зоне серых лесных почв необходимо обратить на мероприятия по борьбе с водной эрозией, так как она охватила большие площади пахотных земель. В некоторых провинциях эродированные в разной степени почвы составляют 70-80% площади пашни.

В результате недостаточного внесения органических удобрений содержание гумуса в пахотном слое серых лесных почв уменьшается. Для оптимального содержания гумуса должны вносится органические удобрения. Средне ежегодная доза - 10 т на 1 га пашни, что достигают использованием навоза, торфа, различных органических компостов, сидератов, соломы и других органических материалов. Важным мероприятием при земледельческом использовании серых почв является известкование. При известковании нейтрализуется избыточная кислотность серых лесных почв и улучшается поступление питательных веществ в корни растений. Известь мобилизует фосфаты почвы, что приводит к увлечению доступного для растений фосфора; при внесении извести возрастает подвижность молибдена, усиливается микробиологическая деятельность, увеличивается уровень развития окислительных процессов, больше образуется гуматов кальция, улучшаются структура почв, качество растениеводческой продукции Большинство серых лесных почв содержит недостаточное количество усвояемых форм азота, фосфора и калия, поэтому применение минеральных удобрений является мощным фактором повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Существенное значение для повышения плодородия серых лесных почв имеет регулирование их водного режима.

почва лесной органический грунт

Список использованной литературы

1. ГОСТ 27593-88(2005). Почвы. Термины и определения. УДК 001.4:502.3:631.6.02:004.354

2. Сабинин Д.А. «Физиологические основы питания растений»./ Изд. АН СССР, 1955.

3. Ковриго В.П. «Равновесия ионообменных процессов в почвах Удмуртии» / В.П. Ковриго, Н.А. Канунникова // «Научные основы и практические приёмы повышения плодородия почв Южного Урала и Поволжья»: Тез. докл. X науч. - произв. конф. - Уфа, 1982.