Основные показатели плодородия почвы

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.

 

 

 

1.5 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Биологические факторы плодородия почвы

2.1Содержание 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.

Растительные остатки  разделяют на три группы: 1 — пожнивные  остатки растений; 2 — листостебельные; 3 — корневые. Пожнивные остатки  представлены стерней злаков, частями  стеблей, листьев и всех других надземных  частей растений, которые остаются в поле после уборки урожая. Листостебельные  части растений включают корневища, столоны картофеля, корневые шейки  клевера, люцерны и других трав, остатки  клубней, корнеплодов, луковиц. Корневые остатки растений представлены корнями  выращиваемой культуры, сохранившимися живыми к моменту уборки, а также  корнями, отмершими к моменту  уборки.

Размеры корнепада, по данным Т.И. Макаровой, могут достигать у  озимой пшеницы 124—480 кг/га, у овса — 330 — 620 кг/га сухого вещества. Запасы гумуса за счет корнепада и корневых выделений  могут пополниться на 130—230 кг/га. Корни растения еще при их жизни  активно участвуют в почвенных  процессах. Разветвляясь, они контактируют с почвенными частицами и тем  самым способствуют равномерному распределению  органического вещества и образованию  структурных агрегатов.

В почве при выращивании  растений происходят одновременно два  противоположных процесса: синтез, накопление органического вещества, и его разрушение. Интенсивностью обоих процессов, их соотношением определяются конечные результаты, по которым оценивают  влияние данной культуры на почву. Если конечный результат положительный, за культурой признаются свойства улучшать плодородие почвы и наоборот. Между  тем на процесс разрушения органического  вещества влияют не столько сами культуры, сколько приемы их возделывания.

О влияние минеральных  удобрений на развитие корневой системы  существуют различные мнения. Н.А. Качинский  высказал предположение, что «чем благоприятнее для растений почва, тем относительно к надземным частям слабее развита его корневая система».

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 водорастворимые 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 темноокрашенных, 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.

 

2.1 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.