ОСНОВЫ АГРОХИМИИ И ПОЧВОВЕДЕНИЯ
Содержание
1. Элементы рельефа: макро-, микро- и мезорельеф, их роль в формировании почвенного покрова
2. Уравновешенность питательного раствора, синергизм и антагонизм ионов
3. Микроудобрения. Ассортимент и способы применения
Список использованной литературы
1. Элементы рельефа: макро-, микро- и мезорельеф, их роль в формировании почвенного покрова
Рельефом называют характер поверхности той или иной территории[1]
. Выделяют 3 группы форм рельефа: макрорельеф, мезорельеф и микрорельеф.
Макрорельефом называют самые крупные его формы — возвышенности, плато, равнины, ущелья и др., которые определяют общий облик большой территории и являются чаще всего результатом проявления тектонических процессов.
Мезорельеф — это формы рельефа меньшего размера: холмы, комы, озы, речные долины, потяжины, лиманы, падины и т.д., которые образовались в результате экзогенных процессов.
Микрорельефом называют формы, характеризующиеся незначительными площадью, глубиной или высотой:
- блюдцеобразные западинки, образовавшиеся в результате просадочных явлений и имеющие площадь в несколько квадратных метров или в несколько десятков квадратных метров и глубину 10—40 см,
- бугорки высотой 30—60 см и диаметром у основания около 1м — результат жизнедеятельности землероев.
Эти формы характерны для зоны сухих степей. В северных районах страны на лугах широко распространены кротовины.
Рельеф оказывает большое влияние на характер почвообразования и свойства почв. От него зависит перераспределение влаги. Склоны из-за стока теряют часть влаги, в понижениях же накапливается избыточное ее количество.
С рельефом тесно связан уровень грунтовых вод: на возвышенных местах он находится на значительной глубине, в понижениях нередко подходит к поверхности. Близкое залегание грунтовых вод на пониженных участках приводит к образованию болот, а при их засоленности в условиях жаркого сухого климата — к формированию солончаков.
Во многом рельеф определяет степень эрозии почв, так как они сильнее разрушаются под действием воды в условиях пересеченной местности. Кроме того, он влияет на тепловой режим почв: северные склоны получают значительно меньше тепла, чем южные, поэтому хуже прогреваются, что, в свою очередь, отражается на водном режиме и характере растительности.
Часто рельеф определяет интенсивность почвообразовательного процесса. Оподзоливание, например, сильнее происходит на плоских, хорошо промываемых участках, а не на склонах.
Особенно велика роль рельефа в горных районах, где от абсолютной высоты зависит структура вертикальной зональности почва от экспозиции склонов — наличие на одной и той же высоте различных типов почв.
Микрорельеф определяет комплексность почвенного покрова, что особенно ярко выражено в сухих степях.
2. Уравновешенность питательного раствора, синергизм и антагонизм ионов
Питательный растворпредставляет собой водный раствор веществ, необходимых растению для жизни и роста. Находясь в естественных условиях, растения получают их непосредственно из почвы, через корневую систему.
Почвенный раствор можно определить также как жидкую фазу почв, включающую почвенную воду, содержащую растворенные соли, органоминеральные и органические соединения, газы и тончайшие коллоидные золи. В.И. Вернадский считал почвенные растворы одной из важнейших категорий природных вод, «основным субстратом жизни», «основным элементом механизма биосферы»[2]
.
Почвенным (питательным) раствором называют влагу, находящуюся в почве и содержащую в растворенном состоянии органические и минеральные вещества и газы[3]
. Почвенный раствор образуется в результате взаимодействия воды, поступающей в почву, с ее твердой фазой и растворения некоторых органических и минеральных веществ и их производных.
По составу и концентрации почвенного раствора все почвы делят на две группы — незасоленные и засоленные. Незасоленными называют такие почвы, в которых концентрация почвенного раствора невелика и сухой остаток водной вытяжки не превышает 0,25%. К засоленным относят почвы с высокой концентрацией почвенного раствора и сухим остатком водной вытяжки, превышающим 0,25%.
Состав почвенного раствора в незасоленных почвах определяется характером и интенсивностью биологических процессов, особенностями материнских пород и почвообразования, составом обменных катионов почвы. В почвенном растворе этих почв находятся как минеральные, так и органические соединения.
Из минеральных соединений наиболее распространены бикарбонаты кальция и магния — Са(НСОз)2
, Mg(HCO3
)2
, в меньшей степени встречаются КНСО3
и NaHCO3
, сульфаты кальция, магния, калия и натрия, нитраты и фосфаты этих же катионов.
Органические соединения почвенного раствора представлены различными кислотами (щавелевой, винной и др.) и их солями, а также водорастворимыми гумусовыми веществами, ведущее место среди которых принадлежит фульвокислотам и фульватам одно- и двухвалентных катионов. В кислых почвах, кроме того, в состав раствора входят фульваты железа и алюминия.
В засоленных почвах состав и концентрация почвенного раствора зависят от состава и количества легкорастворимых солей, находящихся в самой почве. Преобладающее значение в составе таких почв имеют минеральные соединения, из которых чаще всего присутствуют следующие: хлориды — NaCl, CaCl2
, MgCl2
, КCl, сульфаты — Na2
SO4
, MgSO4
, CaSO4
, карбонаты — Na2
CO3
, и MgCO3
; бикарбонаты — NaHCO3
, Mg(HCO3
)2
, Са(НСОз
)2
. Из органических соединений в незначительном количестве встречаются гуматы одновалентных катионов.
Состав и концентрация почвенного раствора как в засоленных, так и в незасоленных почвах, непостоянны, и изменяются в течение вегетационного периода. Это объясняется динамикой микробиологических процессов, различной интенсивностью усвоения питательных веществ растениями в течение вегетации, вымыванием растворенных соединений осадками или, наоборот, подъемом их с грунтовыми водами.
Физическое состояние почвенного раствора неоднородно: часть его находится в форме пленочной влаги и недоступна растениям, остальная часть — в виде капиллярной и гравитационной влаги и легко усваивается растениями.
Почвенный раствор обладает определенным осмотическим давлением. У незасоленных почв оно составляет 0,2–0,3 МПа, у засоленных часто превышает 1–2 МПа.
Важное свойство почвенного раствора — его реакция, по характеру которой выделяют кислые, нейтральные и щелочные растворы. Кислая реакция определяется наличием в растворе органических и минеральных кислот и кислых солей, щелочная — карбонатами и бикарбонатами натрия, кальция и магния.
Почвенный раствор служит основным и непосредственным источником элементов питания для растений, так как из него растения усваивают большинство питательных веществ. Он создает определенную среду, в которой развиваются микроорганизмы, и служит, поэтому основным регулятором микробиологической деятельности.
Но в ряде случаев почвенный раствор может оказать и неблагоприятное воздействие на условия жизни организмов и почвообразовательный процесс.
При высокой концентрации почвенного раствора наступает так называемая физиологическая сухость, когда имеющиеся в растворе элементы питания не могут быть усвоены микроорганизмами и растениями. Объясняют это тем, что осмотическое давление концентрированного почвенного раствора значительно превышает осмотическое давление сока в клетках корней или плазме микроорганизмов.
Кислая и щелочная реакции почвенного раствора подавляют развитие и деятельность микроорганизмов. К этому же приводит и присутствие в почвенном растворе ряда соединений, которые даже при малой концентрации губительны для растения. К таким соединениям относятся сода, сероводород и закисные формы железа.
Почвенный раствор играет большую роль в почвообразовании. Так, кислая его реакция способствует подзолообразованию, а высокая концентрация легкорастворимых солей приводит к образованию солончаков или солончаковатых почв.
Концентрацию почвенного раствора уменьшают промыванием почвы пресными водами. Состав его изменяют внесением удобрений, а реакцию — известкованием или гипсованием[4]
.
Для выделения почвенного раствора используют методы: выжимание раствора под давлением на специальных прессах, центрифугирования и замещения (вытеснения) другой жидкостью. Количество выделяющегося почвенного раствора зависит от водоудерживающих свойств почвы и степени ее увлажнения. Получение почвенных растворов центрифугованием возможно лишь в почвах с влажностью, близкой к полной влагоемкости. Выделение почвенного раствора замещением его другой жидкостью заключается в том, что через колонку, заполненную исследуемой почвой с естественной влажностью, сверху просачивается вытесняющая жидкость. Наиболее удобен для этой цели этиловый спирт. Почвенный раствор собирается в приемник. Для улучшения фильтрационных свойств тяжелых почв их рекомендуется смешивать с хорошо отмытым кварцевым песком. При использовании указанных методов после выделения раствора в почве остается еще некоторое количество влаги.
Преимущество указанных методов — возможность получения растворов при влажности, характерной для почв в вегетационный период, поэтому практически динамику почвенного раствора можно изучить лишь этими методами.
Состав жидкой фазы почвы в почвоведении также изучают лизиметрическим методом. Этот метод основан на исследовании просачивающихся через определенную толщу почвы дождевых или талых вод, которые собирают в специальный приемник. Недостаток всех лизиметрических установок — возможность получения растворов лишь в периоды сильного увлажнения почв.
Все методы выделения почвенных растворов трудоемки и не получили широкого распространения в практике научных исследований, кроме лизиметрических стационаров.
Некоторое приближение к познанию состава почвенных растворов дает метод извлечения солей из почвы водной вытяжкой в соотношении почва: вода = 1:5. Простота и доступность метода водной вытяжки сделала его массовым при определении засоленности почв и содержания водорастворимых элементов питания растений.
Сравнительное представление о составе почвенного раствора и водной вытяжки из солончака дают следующие данные в м.-экв. на 100г почвы (табл. 1).
Таблица 1
| Вытяжка | Раствор | |
| Cl-
|
39,4 | 42,4 |
| SO4
2- |
14,1 | 7,0 |
| Na+
|
37,0 | 36,4 |
| Mg2+
|
12,0 | 12,6 |
| Ca2+
|
4,6 | 0,6 |
3. Микроудобрения. Ассортимент и способы применения
На фоне высоких доз минеральных удобрений при их длительном применении на разных почвах начинается ощущаться недостаток микроэлементов. Так, потребность в микроэлементах проявляется у растений особенно после полного их удовлетворения азотом, фосфором, калием, магнием.
Особенно часто такая ситуация складывается на бедных элементами питания песч
В культурах закрытого грунта роль микроэлементов возрастает.
Микроудобрения — удобрения, содержащие микроэлементы, вещества, потребляемые растениями в небольших количествах.
Иными словами, растительные организмы потребляют микроэлементы в небольших количествах, но без них невозможны нормальные рост и развитие растений, поскольку замедляются ферментативные реакции, что приводит к ухудшению обмена веществ, уменьшению интенсивности дыхания, фото- и биосинтеза и др.
Высокая эффективность микроудобрения достигается только при достаточном обеспечении растительных организмов основными питательными веществами, входящими в состав азотных, калийных и фосфорных удобрений; вместе с тем использование микроудобрения повышает эффективность действия макроудобрений на 10-12%. Наибольший эффект в возрастании урожаев сельскохозяйственных культур и улучшении их качества (например, увеличение содержания сахара в корнях сахарной свеклы и крахмала в клубнях картофеля) достигается при сбалансированном применении микроудобрения и макроудобрений.
Питательными веществами микроудобрений являются микроэлементы (бор, медь, молибден, цинк, кобальт и др.), потребляемые растениями в небольших количествах. Все элементы участвуют в сложных преобразованиях органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза. Растения для образования своих органов – стеблей, листьев, цветков, плодов, клубней – используют минеральные питательные элементы в разных соотношениях.
В соответствии с этим, традиционно в земледелии нашей страны применяются борные, марганцевые, молибденовый, кобальтовые, медные и цинковые удобрения. Также используют полимикроудобрения, в составе которых 2 и более микроэлементов.
Перечень наиболее широко употребляемых микроудобрений приведем в таблице 1.
Таблица 1 – Наиболее распространенные микроудобрения
| Элемент | Название удобрения | Содержание действующего вещества, % |
| Бор (В) | Борная кислота | 17 |
| Борат натрия (бура) | 11 | |
| Молибден (Мо) | Молибденовая кислота | 53 |
| Молибдат аммония | 52 | |
| Молибдат аммония-натрия | 36 | |
| Медь (Cu) | Сульфат меди (медный купорос) | 24 |
| Марганец (Mn) | Сульфат марганца | 21 – 24 |
| Марганцовокислый калий (марганцовка) | 35 | |
| Кобальт (Со) | Сульфат кобальта | 18 – 20 |
| Железо (Fe) | Сульфат железа (железный купорос) | 21 – 24 |
| Хелат железа |
Эти вещества содержат микроэлементы в концентрированном виде, все они хорошо растворимы в воде, поэтому используют их чаще всего в виде внекорневых подкормок или для предпосевной обработки посевного материала.
Лучшим способом применения микроудобрений является введение их в состав обычных или комплексных минеральных удобрений. Таким образом, изготовляют боратовый, марганизованный, молибденовый и цинковый суперфосфаты, нитрофоски и другие удобрения.
Предпосевную обработку семян проводят опрыскиванием или опудриванием. Опрыскивают семена растворами; концентрация микроудобрений при этом для каждого микроэлемента особая. Опудривают семена сухими порошками, причем часто совмещают этот прием с протравливанием семян ядохимикатами.
Однако микроудобрения вносят и под основную вспашку и при посеве, используя в таких случаях другие удобрения.
Таким образом, в качестве микроэлементов применяют соли микроэлементов, отходы промышленности (шлаки, шламы), фритты (сплавы солей со стеклом), хелаты (соединения органических веществ с металлами, например Zn, Cu, B, Mo, Fe, Co) и др. Микроэлементы содержатся также в органических удобрениях.
Остановимся несколько подробнее на использовании борных удобрений.
В борных удобрениях растения больше всего нуждаются на дерново-подзолистых, дерново-глееевых, красноземах и других почвах, периодически подвергающихся известкованию. Известкование провоцирует перевод бора в труднодоступную для растений форму. Эффективны эти удобрения и на других почвах, характеризующихся низким содержанием подвижного бора. В частности, растения испытывают недостаток бора на легких почвах, в которых обычно мало содержится водорастворимой формы бора. В орошаемых почвах, где возможны потери водорастворимого бора, потребность в борных удобрениях также увеличивается. В почвах, формирующихся в условиях недостаточного увлажнения, растет потребность растений в боре в засушливые годы, а во влажные – снижается.
Наиболее отзывчивы на бор сахарная свекла, овощные растения, кормовые корнеплоды, лен, клевер, люцерна, подсолнечник, гречиха, зернобобовые, хлопчатник. Очень хорошо реагируют на бор и плодово-ягодные культуры. Причем, повышается не только общая урожайность, но и качество продукции. В растениях увеличивается содержание белка, сахаров, крахмала, витаминов. Особенно важен бор при выращивании растений на семена: в них увеличивается содержание масел, улучшается всхожесть и энергия прорастания.
Опрыскивание семян перед посевом проводят 0,05% раствором борной кислоты. Для получения такого раствора 1 г борной кислоты растворяют в 2 литрах воды. Этого количества хватает для обработки 1 ц семян.
Для некорневой подкормки используют раствор борной кислоты — 100-150 г на 300-400 л воды (хватает для обработки 1 га пашни). Подкормку проводят, когда растения хорошо разовьют вегетативную массу. Бор способствует активизации фотосинтеза и углеводному обмену в растениях, усиливая отток сахаров в репродуктивные органы, поэтому потребность в этом элементе у растений возрастает в период бутонизации – цветения. Перед наступлением этого периода и проводят борную подкормку. Обработку лучше всего производить в сухую безветренную погоду в утренние или вечерние часы.
Для предпосевного внесения под большинство культур рекомендуют дозу 1 кг д.в. на 1 га пашни, под лен, землянику и огурцы – 0,5 кг/га. Ниже приводим список борсодержащих удобрений, используемых для предпосевного внесения.
Гранулированный боросуперфосфат – содержит 18,5-19,3% Р2
О5
и 1% Н3
ВО3
(борная кислота). Светло-серые гранулы содержат бор в виде хорошо растворимой в воде борной кислоты.
Двойной боросуперфосфат – содержит 40-42% Р2
О5
и 1,5% Н3
ВО3
.
Бормагниевое удобрение – содержит до 13% борной кислоты и 15-20% оксида магния. Удобрение представляет собой отход производства борной кислоты – тонкий порошок светло-серого цвета. Целесообразно использование этого удобрения на легких почвах, характеризующихся низким содержанием не только бора, но магния. Рекомендуемые дозы для предпосевного внесения 100 – 150 кг/га. Применяют его и для опудривания семян из расчета 300 – 500 г на 1 ц семян.
Борнодатолитовое удобрение – содержит 12-13% борной кислоты. Порошок светло-серого цвета, полученный обработкой датолитовой породы серной кислотой. Можно использовать не только для внесения в почву, но и для предпосевной обработки семян.
Борацитовая мука – представляет собой мелко размолотую борную руду, содержит около 10% бора.
Медные удобрения применяют в виде пиритных огарков (0,3-0,5% Cu) и сульфата меди (около 23% Cu) главным образом на торфянистых и песчаных дерново-подзолистых почвах под зерновые (пшеница, ячмень, овёс; повышают урожай зерна на 2-3 ц с 1 га), овощные, лён, зернобобовые и др. Внесение их ускоряет созревание урожая и улучшает качество — в овощах накапливается больше сахаров, витаминов, у льна волокно становится более тонким и крепким.
Марганцевые удобрения — марганцевый суперфосфат (2-3% MnO), препарат, содержащий Mn (3,5-4,5% MnO), марганцевый шлам (12-22% MnO), мартеновский шлак (3,2-17,6% MnO), марганцевые фритты (7-21% MnO) и др. — используют в основном на чернозёмах, дерново-карбонатных и серых лесных почвах. Увеличивают урожай зерновых, овощных, ягодных культур и сахарной свёклы примерно на 8-10 %.
Цинковые удобрения — сульфат цинка (до 25% Zn), шлаки (2-7% Zn), цинковая грязь, отходы медеплавильных заводов, хелаты и фритты цинка — эффективны на карбонатных и известкованных почвах с нейтральной и щелочной реакцией почвенного раствора. Повышают урожай и качество продукции сахарной свёклы, фасоли, гороха, льна, овса и др., устраняют болезни растений, вызываемые недостатком Zn в почвах, например розеточность листьев, суховершинность.
Молибденовые удобрения — порошок, содержащий Mo (смесь молибдата аммония с наполнителем, не менее 10% Mo), молибдат аммония-натрия (не менее 36% Mo), молибденовый суперфосфат (0,05-0,1% Mo) — применяют на кислых дерново-подзолистых, серых лесных почвах и выщелоченных чернозёмах под бобовые (клевер, люцерна) и зернобобовые (горох, вика, бобы и др.) культуры. Повышают урожай сена на 20-25 %, зерна на 15-20 %, при этом в продукте возрастает содержание белка и каротина.
Кобальтовые удобрения — сульфат кобальта, эффективен под бобовые культуры на дерново-подзолистых, особенно песчаных, и болотных почвах. Значительно увеличивает урожай и активизирует фиксацию атмосферного азота клубеньковыми бактериями.
Хотелось бы отметить, что удобрения хороши при употреблении в научно обоснованных количествах. Большой избыток любого удобрения не на пользу растениям, а через них и человеку. Во всем должна быть мера. В случае удобрений эту меру определяют химики-аналитики, проводящие химический анализ почв. Здесь уместно напомнить старую поговорку, которая гласит: «Нет плохих почв, а есть плохие хозяева».
Список использованной литературы
1. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвоведение: Учебник для вузов. – М.: ИКЦ «Март», Ростов н/Д.: Изд. центр «МарТ», 2004. – 496с.
2. Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения. Учебник для вузов. – М.: Владос, 1999г. – 384с.
3. Земледелие с почвоведением / А.М. Лыков, А.А. Коротков, Г.И. Баздырев, А.Ф. Сафонов. – М.: Колос, 1999. – 448с.
4. Мамонтов В.Г. Общее почвоведение: Учебник. – М.: КолосС, 2006. – 456с.
5. Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрение и урожай. – М.: Колос, 1987.
6. Федюшкин Б.Ф. Минеральные удобрения с микроэлементами: технология и применение. – Л.: Химия, 1989. – 270с.
[1]
Земледелие с почвоведением / А.М. Лыков, А.А. Коротков, Г.И. Баздырев, А.Ф. Сафонов. – М.: Колос, 1999. – С.43.
[2]
Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвоведение: Учебник для вузов. – М.: ИКЦ «Март», Ростов н/Д.: Изд. центр «МарТ», 2004. – С.156.
[3]
Земледелие с почвоведением / А.М. Лыков, А.А. Коротков, Г.И. Баздырев, А.Ф. Сафонов. – М.: Колос, 1999. – С.102.
[4]
Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвоведение: Учебник для вузов. – М.: ИКЦ «Март», Ростов н/Д.: Изд. центр «МарТ», 2004. – С.158.