СВОЙСТВА ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ И ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

Экология СПРАВОЧНИК

Свойства почвы в связи с питанием растений и применением удобрений

Рост и развитие растений находятся в тесной зависимости от физических химических и биологических свойств почвы. Общий запас питательных веществ в ней и содержание их в доступных для растений формах, интенсивность процессов перехода питательных веществ из неусвояемого состояния в усвояемое и обратно в значительной степени определяют условия питания растений и потребность их в удобрении.[ . ]

Растения используют для питания усвояемые питательные вещества из почвы, а также из внесенных в нее удобрений. При высоком содержании усвояемых питательных веществ в почве потребность в удобрениях снижается, при низком содержании, наоборот, резко возрастает. В зависимости от состава и свойств почвы общий запас и количество усвояемых питательных веществ в разных почвах неодинаковы, поэтому отзывчивость на удобрения и эффективность их на разных почвах могут быть также различными. В процессе питания наблюдаются тесная взаимосвязь и взаимодействие между растениями, почвой и удобрениями.[ . ]

Внесенные в почву удобрения подвергаются разнообразным химическим, физико-химическим и биологическим превращениям, которые оказывают влияние на растворимость содержащихся в удобрениях питательных веществ, на способность их к передвижению в почве и доступность для растений. Характер и интенсивность процессов превращения удобрений в почве зависят от физических, химических и биологических свойств почвы. В разных почвах эти процессы проходят по-разному. Вместе с тем удобрения сами оказывают сильное действие на почву: обогащают ее питательными веществами, изменяют реакцию почвенного раствора, интенсивность и характер микробиологических процессов и другие свойства почвы, определяющие ее плодородие. Поэтому знание состава почвы, ее свойств и происходящих в ней физико-химических, химических и биологических процессов очень важно для понимания характера превращения удобрений в почве, особенностей действия их на разных почвах, а следовательно, для правильного и наиболее эффективного применения удобрений в соответствии с требованиями возделываемых растений и почвенными условиями.[ . ]

СВОЙСТВА ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ И ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

Восстановление сельского хозяйства России на основе химизации земледелия и новых технологий требует глубоких всесторонних знаний в области как агрохимии, так и смежных дисциплин.

В настоящее время практически во всех почвах России в процессе текущей минерализации высвобождается в 2—4 раза меньше питательных веществ, чем требуется для формирования урожаев, соответствующих биоклиматическому потенциалу зоны.

Растения для питания совершенно не нуждаются в почве. Они потребляют необходимые им элементы питания в ионной форме — в виде катионов и анионов. Первичные и вторичные минералы и гумус почвы нужны растениям лишь как источники высвобождающихся элементов питания, но при внесении удобрений необходимость в них исчезает.

При возделывании растений без почвы, т.е. на минеральном субстрате (перлите, керамзите, стекловате др.) в теплицах, их урожайность в 8—12 раз выше, чем при выращивании в открытом грунте. С точки зрения агрохимика, почва для растений — лишь дешевый субстрат, который необходимо тщательно беречь.

Комплексное решение этих многогранных вопросов возможно лишь на базе глубоких теоретических знаний сложных процессов взаимодействия растений, почвы и удобрений в агроценозах.

Почва — самостоятельное естественно-историческое органо-минеральное природное тело, возникшее на поверхности Земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твердых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие необходимые условия для роста и развития растений.

Плодородие почвы — совокупность свойств почвы, обеспечивающих необходимые условия для жизни растений (создает для них благоприятный водный, воздушный, тепловой режимы), и прежде всего ее способность удовлетворять потребность растений в элементах питания в течение всего периода вегетации. Без внесения удобрений питание растений зависит только от минералогического состава почвы. В агрономическом аспекте плодородие почвы определяется ее способностью к производству растениеводческой продукции в условиях присущего ей климата и измеряется продуктивностью (урожайностью) сельскохозяйственных культур. Наиболее важным показателем плодородия почвы является уровень содержания в ней необходимых растениям элементов питания, которые могут быть использованы сельскохозяйственными культурами при формировании урожая. Различают потенциальное (скрытое) и эффективное (реальное) плодородие почвы.

Потенциальное (скрытое) плодородие почвы определяется валовым (общим) содержанием (запасом) в почве элементов питания (макро- и микроэлементов), зависящим от минералогического состава почвообразующих пород, содержания гумуса, а также климатических условий — водного и теплового режимов. Общее содержание элементов питания в почве во много раз превышает годовую потребность культур, но не может служить надежным показателем обеспеченности ими растений, так как лишь незначительная часть общего количества элементов питания переходит в растворимые (доступные) формы и может быть использована растениями.

Эффективное (реальное) плодородие почвы обусловливается содержанием в ней доступных растениям элементов питания и рядом других факторов, оказывающих непосредственное влияние на состояние, рост и развитие растений. Эффективное плодородие почвы реализуется на базе потенциального плодородия и поддается регулированию с помощью агротехнических приемов.

Показатели свойств почвы, характеризующих ее эффективное плодородие, можно условно разделить на следующие:

• 1) агрохимические — содержание в почве гумуса, реакция почвенной среды, емкость поглощения, состав поглощенных оснований, содержание в почве доступных растениям подвижных форм макро- и микроэлементов;
• 2) агрофизические — плотность почвы, скважность, гранулометрический и агрегатный состав, влагоемкость, мощность пахотного слоя и др.;
• 3) биологические — видовой состав, численность и активность почвенной фауны и микроорганизмов, фитосанитарное состояние почвы.

Традиционно принято считать, что почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. Макро- и микроэлементы находятся в основном в твердой фазе почвы (более 99%). В почвенном растворе (жидкой фазе) содержится незначительная их часть, однако потребление растениями содержащихся в почве элементов питания в значительной мере определяется количеством этих элементов в почвенном растворе и характером их взаимодействия с твердой фазой почвы.

В зависимости от интенсивности и характера воздействия факторов почвообразования и времени, в течение которого оно протекало, почва достигает различной степени развития. Однако и в молодых, и в сформировавшихся почвах присутствуют минералы земной коры, продукты ее выветривания, мертвое и живое органическое вещество (биомасса), а также элементы, попадающие в почву с удобрениями и из атмосферы.

Почва состоит из первичных и вторичных минералов. Первичные минералы, содержащиеся в почве, унаследованы от земной коры в неизмененном и слабо измененном виде. Вторичные минералы являются продуктами физического, химического и биологического выветривания горных пород и минералов верхних слоев земной коры и их трансформации в процессе почвообразования.

Потенциальное и эффективное плодородие почвы в значительной мере обусловливается ее минералогическим составом. Уровень обеспеченности растений элементами питания определяется не только химическим составом, но и строением минералов, влияющим на их устойчивость к выветриванию, в результате чего элементы питания переходят в растворимую форму.

СВОЙСТВА ПОЧВЫ В СВЯЗИ С ПРИМЕНЕНИЕМ УДОБРЕНИЙ И ПИТАНИЕМ РАСТЕНИЙ

Интерес к почве — ее составу, свойствам и признакам — возник с момента, когда человек начал заниматься земледелием. Обрабатывая землю разного качества, человек научился отличать лучшие земли от худших по различным признакам. Примером такого «народного» почвоведения являются познания земледельцев, которые умеют отличать различные почвы, выбирать лучшие для освоения, руководствуясь и геоморфологическими признаками, и окраской, и мощностью гумусового горизонта, и характером подзолистого горизонта, и, больше всего, составом естественной растительности.

Известным русским ученым — основателем науки почвоведения -В.В.Докучаевым было сформулировано важнейшее положение, которое гласит, что «почвы нельзя относить ни к одной из установленных уже категорий естественноисторических образований. Почвы являются совершенно особыми, совершенно самостоятельными естественноисторическими телами».

Самостоятельность почвы как естественноисторического тела определяется особым способом ее образования, которая подчеркнута также В.В.Докучаевым в данном им первом научном определении почвы. «Я предложил бы разуметь под почвой исключительно только те «дневные» или близкие к ним горизонты горных пород (все равно каких), которые были более или менее естественно изменены взаимным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых, что и сказывается известным образом на составе, структуре и цвете таких образований. Где этого условия нет, там нет и естественных почв, а есть или искусственная смесь, или горная порода».

Основным свойством почвы является плодородие — способность удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла для нормальной деятельности и создания урожая. Именно это качество почвы, отличающее ее от горной породы, подчеркивал В.Р.Вильямс, определяя почву, как «поверхностный горизонт суши земного шара, способный производить урожай растений».

Общий запас питательных веществ в почве и содержание их в доступных для растений формах, интенсивность процессов перехода питательных веществ из неусвояемого состояния в усвояемое и обратно, определяют условия питания растений и потребность их в удобрении. Знание состава почвы, ее свойств и происходящих в ней физико-химических, химических и биологических процессов очень важно для понимания особенностей превращения и действия в них удобрений и наиболее эффективного их применения в различных почвенно-климатических зонах республики

Почва состоит из трех фаз — жидкой, газообразной, твердой.

Почвенный раствор — наиболее подвижная и активная часть почвы, в которой совершаются разнообразные химические процессы и из которой растения непосредственно усваивают питательные вещества. В почвенном растворе содержатся минеральные, органические и органоминеральные вещества, происходят важные химические процессы. В зависимости от типа почвы и других условий в почвенном растворе могут присутствовать анионы НСО;, NO;, Н₂РО;, Ct, SO₄ 2 и катионы К + , Са 2+ , Mg 2+ , NH;, а также соли железа, алюминия, различные водорастворимые органические вещества (сахара, аминокислоты и др.). Кроме того, в почвенном воздухе содержатся растворенные газы: кислород, углекислый газ, аммиак и др. Поступление солей в него происходит в результате выветривания и разрушения минералов, разложения органического вещества микроорганизмами, внесения минеральных и органических удобрений. Для питания растений особенно важно присутствие в почвенном растворе ионов калия, кальция, магния, аммония, нитратов, сульфатов, фосфатов и постоянное их пополнение. Наиболее благоприятная концентрация их в почвенном растворе для растений, как уже отмечалось, 1 г/л (0,1%), в почве концентрация солей ниже — 0,5 г/л (0,05%), избыток их более 2% вреден для растений.

На состав и концентрацию почвенного раствора оказывают влияние: удобренность почвы, влажность, интенсивность деятельности микроорганизмов, минерализация органического вещества, вымывание в нижележащие горизонты почвы, усвоение ионной растениями и др.

Почвенный воздух отличается от атмосферного повышенным содержанием углекислого газа (0,3-1 и до 3%, в воздухе — 0,03%) и меньшим кислорода. В почве при разложении органического вещества, дыхании корней постоянно потребляется кислород и выделяется углекислый газ.

Содержание углекислого газа в почвенном воздухе зависит от интенсивности газообмена между почвой и атмосферой. Образующаяся в почве углекислота частично выделяется в атмосферу, а частично растворяется в почвенной влаге. Повышение количество СО₂ в призменном слое воздуха создает лучшие условия для ассимиляции углекислоты растениями и способствует повышению урожаев. В результате растворения углекислого газа в почвенной влаге образуется угольная кислота, которая при диссоциации высвобождает ионы Н + и НСО₃ и происходит подкисление почвенного раствора. Обогащение углекислотой почвенного раствора усиливает растворяющее действие его на минеральные соединения почвы (фосфаты и карбонаты кальция и др.), способствует их переводу в усвояемые для растений формы.

В то же время высокое содержание углекислоты и недостаток кислорода в воздухе (при избыточной влажности и плохой аэрации) отрицательно влияет на развитие растений — ухудшается дыхание и рост корней, уменьшается усвоение питательных веществ растениями. В таких условиях в почве начинают преобладать анаэробные восстановительные процессы.

На состав почвенного воздуха сильное влияние оказывают характер растительности, атмосферное давление, колебания температуры почвы и ДР-

Твердая фаза почвы содержит основной запас питательных веществ и состоит из минеральной (90-99% от массы) и органической (1-10%) частей.

Минеральная часть почвы в свою очередь на 90% состоит из трех элементов — кислород, кремний и алюминий. Углерод, водород, кислород, фосфор, сера содержатся в почве, как в минеральной, так и в органической части. Азот почти целиком содержится в органической части, калий -только в минеральной.

Минеральная частьпочъы состоит из почвенных минералов — первичных и вторичных. Первичные минералы — кварц, полевые шпаты, слюда, роговые обманки и пироксены — входят в материнские почвообразующие породы и содержатся в виде частиц песка (0,05-1 мм) и пыли (0,001-0,05 мм). При разрушении минералов под влиянием химических процессов (гидратация, гидролиз, окисление) и жизнедеятельности различных организмов образуются гидраты полуторных окислов, гидраты кремнезема, различные соли и вторичные минералы — каолинит Al₂O₃-2SiO₂-2H₂O, монтмориллонит Al₂O₃-4SiO₂ nH₂O, гидрослюды и др. Вторичные минералы находятся в почве преимущественно в виде илистых и коллоидных частиц и редко в виде пылеватых частиц.

По химическому составу минералы подразделяются на кремнекислородные соединения, или силикаты (кварц) и алюмокремнекислородные соединения, или алюмосиликаты (полевой шпат, мусковит, биотит).

Вторичные алюмосиликатные минералы делятся на три группы: монтмориллонитовая, каолинитовая и гидрослюдистая. Монтмориллонит обладает высокой дисперсностью, содержит до 80% частиц размером 0,001 мм, в том числе 60% коллоидных частиц (менее 0,25 микрона), обладает высокой набухаемостью, вязкостью. Каолинит содержит до 25% илистых частиц, из них 5-10% коллоидных. Гидрослюды образуются из полевых шпатов и слюд (иллит, хлорит, вермикулит) и по физическим свойствам занимают среднее положение между монтмориллонитом и каолинитом. В минеральной части почвы содержится также небольшое количество фосфатов кальция, магния, железа, алюминия и карбонаты.

Органическая часть почвы представляет собой сложный комплекс, включающий:

• 1. негумифицированные органические вещества растительного или животного происхождения — отмершие, но еще неразложившиеся или полуразложившиеся остатки растений и живых организмов (растительный опад, корни, черви, насекомые и тд.). Эти остатки являются важным источником питательных веществ для растений и легко разлагаются в почве.
• 2. органические вещества специфической природы, гумусовые вещества, на их долю приходится 85-90% общего количества содержащегося в почве органического вещества.

Гумусовые вещества представляют собой смесь различных по составу и свойствам высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений, объединенных общностью происхождения, некоторых свойств и чертами строения: 1) специфическая окраска, варьирующая от темнобурой, почти черной, до красновато-бурой и оранжевой для различных групп и фракций гумусовых веществ; 2) кислотный характер, обусловленный карбоксильными группами; 3) содержание углерода от 36 до 62 %, азота от 2,5 до 5% в различных группах и фракциях; 4) наличие во всех группах циклических фрагментов, содержащих 3-6% гетероциклического азота; 5) наличие негидролизуемого азота в количестве 25-35% от общего; 6) большое разнообразие веществ по молекулярным массам, лежащим в пределах от 700-800 до сотен тысяч.

Гумусовые вещества по растворимости и экстрагируемости делят на большие группы: гуминовые кислоты (ГК), фульвокислоты (ФК) и гумины; иногда выделяют особую группу гиматомелановых кислот.

Гуминовые кислоты представляют собой гетерогенную и полидисперсную группу высокомолекулярных азот содержащих органических кислот, включающих ароматические циклы и алифатические цепи. Они извлекаются из почвы щелочами с образованием темноокрашенных растворов — гуматов натрия, калия и аммония. Молекулярная масса гуминовых кислот измеряется десятками тысяч атомных единиц массы. Гуминовые кислоты в зависимости от типа почвы включают от 30 до 43% углерода, от 32 до 42% — водорода, от 17,5 до 22% кислорода, от 2,4 до 3% азота. Гуминовые кислоты содержат также фосфор, серу и другие элементы.

Основными структурными единицами гуминовых кислот являются ароматические ядра, в том числе азотсодержащие гетероциклы, боковые цепи и периферические функциональные группы: карбоксильные -СООН, = С=О, гидроксильные и фенольные — ОН, метоксильные — О -СН₃, хинонные С=О. боковые цепи гуминовых кислот представлены углеводными, аминокислотными и другими остатками.

Фульвокислоты — гумусовые вещества желтой или красноватой окраски, которые остаются в растворе после подкисления щелочной вытяжки из почвы и выпадения в осадок гуминовых кислот. Как и гуминовые кислоты они входят в гетерогенную полидисперсную группу высокомолекулярных азотсодержащих органических кислот. Фульвокислоты содержат от 27 до 30% углерода, от 34 до 42% водорода, от 25 до 30% кислорода, от 1,4 до 2,5% азота.

В структуре фульвокислот также установлены ароматические и алифатические группы. Однако ароматическая часть в их молекулах выражена менее ярко и в основном преобладают боковые цепи, т.е. алифатические. Углеводные и аминокислотные компоненты. По составу фульвокислоты различных типов почв менее разнообразны и они лучше растворяются в воде, чем гуминовые кислоты.

Гиматомелановые кислоты — группа гумусовых веществ с промежуточными свойствами между гуминовыми и фульвокислотами, растворимыми в этаноле. Отличаются от гуминовых кислот растворимостью в полярных органических растворителях и другими свойствами

Часть гумусовых веществ настолько прочно связана с минеральной частью почвы, что не извлекается при обработке почвы кислотами и щелочами. Эти «нерастворимые» составляющие гумуса называются гуминами. В тяжелых глинистых почвах нерастворимые образования составляют более 50% гумуса.

Гумифицированные вещества почвы более устойчивы к микробиологическому разложению, нежели негумифицированные соединения. Однако разложение гумуса в почве, хотя и медленно, но происходит. На полях, занятых зерновыми культурами, за вегетационный период разлагается 0,7-0,8 т/га гумуса, пропашными культурами — 1,0-1,2 т/га.

Органическое вещество — важный источник элементов питания для растений. В нем содержится почти весь запас азота почвы (до 90%), значительная часть фосфора (30-40%) и серы (до 90%), небольшое количество калия, кальция, магния и других питательных веществ. В результате разложения органического вещества микроорганизмами эти элементы переходят в легкоусвояемые минеральные соединения.

Сохранение и накопление запасов гумуса обеспечивает систематическое внесение органических удобрений, запашка сидератов, возделывание бобовых культур, многолетних трав и др.

Разные типы почв различаются по составу минеральной части, по количеству и составу органического вещества. В связи с этим содержание гумуса и основных элементов питания растений в различных почвах также неодинаково (таблица 10).

Таблица 10 — Валовой запас основных питательных веществ в основных типах почв Республики Казахстан

Источник https://ru-ecology.info/post/102143805240027/

Источник https://studref.com/374052/agropromyshlennost/svoystva_pochvy_zavisimosti_pitaniya_rasteniy_primeneniya_udobreniy

Источник https://bstudy.net/882934/agro/svoystva_pochvy_svyazi_primeneniem_udobreniy_pitaniem_rasteniy