Северный район почвоведение

Особую роль химическое поглощение играет в превращении фосфора  в почве. При внесении водорастворимых фосфорных удобрений суперфосфата, содержащего фосфор в виде монокальцийфосфата Са(H2PO4)2, аммофоса NH4H2PO4 и др.- в почвах происходит интенсивное химическое связывание фосфора. В кислых почвах (в подзолистых и красноземах), содержащих много полуторных окислов, химическое поглощение фосфора идет с образованием труднорастворимых фосфатов железа и алюминия. В почвах, насыщенных основаниями и содержащих бикарбонат кальция в почвенном растворе (черноземы, сероземы), химическое связывание фосфора происходит в результате образования слаборастворимых фосфатов кальция.

Химическое поглощение (фиксация) фосфора обусловливает слабую подвижность  его в почве и снижает доступность  растениям этого элемента из внесенных  в почву легкорастворимых форм удобрений. По способности к фиксации фосфора  почвы располагаются в следующем  порядке: красноземы далее дерново-подзолистые  почвы далее сероземы далее черноземы.

Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность имеет особенно важное значение при взаимодействии удобрений с почвой. Физико-химическое поглощение это способность мелкодисперсных (от 0, 2 до 0, 001 мкм) коллоидных частиц почвы поглощать из раствора различные катионы. Поглощение одних катионов сопровождается вытеснением в раствор эквивалентного количества других, ранее связанных твердой фазой почвы.

Вся совокупность органических и минеральных  коллоидных частиц почвы (представленных гумусовыми веществами, глинистыми минералами и гидроксидами железа и алюминия), участвующих в обменном поглощении катионов, была названа К. К- Гедройцем почвенным поглощающим комплексом (ППК).

Способность органических и минеральных  коллоидных частиц к обменному поглощению катионов обусловлена тем, что большая  часть их имеет отрицательные  заряды.

В естественном состоянии почвы  всегда содержат определенное количество поглощенных катионов (Са 2+, Mg2+, Н +, А13+ , Na+ , K+ , NH4+ и др.). Эти катионы могут обмениваться на другие катионы, находящиеся в растворе.

Обмен катионами между раствором  и почвенным поглощающим комплексом происходит в строго эквивалентных  количествах.

Реакция обмена катионов протекает  быстро. При внесении в почву легкорастворимых удобрений (КСl, NH4Cl, NH4N03 и др.) они сразу же вступают во взаимодействие с ППК, катионы их поглощаются в обмен на катионы, ранее находившиеся в поглощенном состоянии.

Реакция обмена катионов обратима, так  как поглощенный почвой катион может  быть снова вытеснен в раствор: (ППК)Са + 2KCl « (ППК) KK + СаСl2; ППК)Са + NH4N03 « (ППК) NH4 NH4

В зависимости от концентрации раствора, его объема и природы обменивающихся катионов между катионами раствора и катионами почвенного поглощающего комплекса устанавливается некоторое  подвижное равновесие. При изменении  состава почвенного раствора это  равновесие смещается, в результате одни катионы переходят из раствора в поглощенное состояние, а другие из поглощенного состояния в почвенный  раствор. При внесении минеральных  удобрений, например KCl, концентрация почвенного раствора повышается, катионы удобрения вступают в обменную реакцию с катионами почвенного поглощающего комплекса и поглощаются почвой.

При усвоении какого-либо катиона  растениями концентрация его в растворе уменьшается, он переходит из поглощенного состояния в раствор в обмен  па другие катионы, содержащиеся в почвенном  растворе. Чем выше степень насыщенности поглощающего комплекса данным катионом, тем легче и быстрее он вытесняется  в раствор. Количество катионов, вытесняемых  из поглощенного состояния в раствор, возрастает с повышением концентрации раствора, а при одинаковой концентрации с увеличением объема раствора вытесняющей  соли.

Разные катионы обладают неодинаковой способностью к поглощению. Чем больше заряд (валентность) катиона и его  атомная масса, тем сильнее он поглощается и труднее вытесняется  из поглощенного состояния другими  катионами. Исключение из этого правила  составляют ионы Н + , которые имеют наименьшую атомную массу, но обладают высокой энергией поглощения и способностью вытеснять другие катионы из ППК.

Емкость поглощения и состав поглощенных  катионов у разных почв. Разные почвы  содержат неодинаковое количество способных  к обмену поглощенных катионов. Общее  содержание в почве всех обменно-поглощенных  катионов называется емкостью поглощения. Она обозначается буквой Т и выражается в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы. Например, если в 100 г почвы в поглощенном состоянии содержится 200 мг Са2+ , 24 мг Mg2+ и 9 мг NH4+, то емкость поглощения этой почвы будет равна; 200/20+24/12+9/18=12.5 мэкв на 100 г (где 20эквивалентная масса кальция, 12 магния, 18 аммония).

Величина емкости поглощения характеризует  поглотительную способность почв. Она  зависит от механического и минералогического  состава почвы и содержания в  ней органического вещества. Почвы  с малым количеством коллоидной фракции (песчаные и супесчаные) имеют  невысокую емкость поглощения. Чем  больше в почве минеральных и  органических коллоидных частиц, тем  выше ее поглотительная способность. У  глинистых и суглинистых почв емкость поглощения больше, чем у  песчаных и супесчаных. Более богатые  органическим веществом черноземные  почвы отличаются значительно более  высокой емкостью поглощения (3060 мэкв на 100 г), чем подзолистые почвы и сероземы (1015 мэкв на 100 г).

 

 

 

4. Характеристика, хозяйственное  использование и повышение производительности  пойменных почв.

ПОЙМЕННЫЕ ПОЧВЫ , типы почв, образующиеся на аллювиальных отложениях в поймах рек. Характеризуются высокой биогенностью, слоистостью, интенсивностью почвообразоват. процесса, наличием погребённых [погребенных] гумусовых горизонтов. Очень разнообразны по водному и тепловому режимам, строению почвенного профиля и свойствам. Подразделяются на 3 группы. Дерновые (типы — аллювиальные дерновые кислые, аллювиальные дерновые насыщенные, аллювиальные дерново-опустынивающие карбонатные) П. п. образуются под злаково-разнотравными лугами и светлыми лесами на прирусловых валах и гривах, а условиях кратковрем. увлажнения паводковыми и дождевыми водами. Отличаются лёгким [легким] гранулометрич. составом, бедны органич. в-вом (содержание гумуса в верхнем горизонте в осн. 1 — 2%, редко до 8%) и основаниями. Луговые (типы — аллювиальные луговые кислые, аллювиальные луговые насыщенные, аллювиальные луговые карбонатные) — формируются под разнотравно-злаковой растительностью в центр. части поймы, в условиях поверхностного устойчивого увлажнения паводковыми и грунтовыми водами. Характеризуются значит. накоплением гумуса (до 12 — 14% в — верхнем горизонте), зернистой структурой, оглеением нижних горизонтов, гидрогенными новообразованиями (марганцево-железистыми и др.). Болотные (типы — аллювиальные лугово-болотные, аллювиальные болотные иловато-перегнойно-глеевые, аллювиальные болотные иловато-торфяные) — развиваются в притеррасной части поймы (травяные и ольшаниковые болота), на пониженных элементах рельефа (впадины и др.), в условиях паводкового и устойчивого избыточного атмосферно-грунтового увлажнения, заторфованы, заилены, в поймах степной, полупустынной и пустынной зон засолены. П. п. встречаются в разных природных зонах, плодородны. Их используют как луговые угодья, после распашки для выращивания овощных, кормовых и др. культур, риса. Нуждаются в мелиорации (осушение, орошение, известкование).

 

Плодородие пойменных почв сильно меняется от прирусловой части к центральной и притеррасной. Самые плодородные почвы центральной поймы, особенно суглинистые. Они обычно бывают заняты сенокосами и пастбищами хорошего качества. Их используют и в земледелии: при распашке возделывают кормовые и овощные культуры с обязательным внесением органических и минеральных удобрений, главным образом фосфорных и калийных. На почвах легкого гранулометрического состава применяют и магниевые удобрения. В лесостепи и степи получают высокие урожаи конопли, сахарной свеклы, овощных и плодово-ягодных культур.

 

При планировании распашки учитывают  продолжительность затопления, заморозки, возможность размыва паводковыми  водами. Проектируют защитные мероприятия  посадку кустарника вдоль русла  реки, обвалование, устройство польдеров. При необходимости планируют  и орошение. При освоении переувлажненных земель нельзя осушать заполненные водой старицы, поддерживающие уровень грунтовых вод в пойме.

 

В прирусловой пойме почвы в  основном пригодны под пастбища и  сенокосы, дающие сено среднего качества. Для повышения производительности этих угодий следует создавать сеяные сенокосы и пастбища, вносить минеральные  удобрения, удалять кустарники, строго соблюдать нормы выпаса, проводить  поливы в сухое время.

 

Песчаные почвы в сельском хозяйстве  не используются. На них следует  сохранять кустарниковую и древесную  растительность в почвоохранных и противоэрозионных целях.

Террасы с песчаными почвами  в таежно-лесной и лесостепной  зонах необходимо отводить под лесные насаждения, а в степи под сады и виноградники, так как в почвах в нижней части профиля имеются  ортзандовые и глинистые прослойки, на которых накапливается верховодка.

 

В поймах обитают водоплавающая  птица, ценные пушные звери (бобры, норки, ондатры). Например, в дельте Волги  много уток, гусей, цапель, фламинго, а в тугайных зарослях Сырдарьи, Амударьи встречаются фазаны, турачи, камышовый кот.

Пойменные луга естественный биологический  фильтр, очищающий поступающие воды. Пойменные луга создают препятствие  заилению и обмелению рек, способствуют сохранению рыбных богатств, мест обитания птиц и животных, транспортных артерий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Регулирование воздушного  и теплового режима почв.

ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ

изменение содержания и состава  почвенного воздуха во времени. Содержание воздуха в почве, обусловливающее  часто и его состав, оказывает  существенное влияние на почвенные  процессы, а также на рост и развитие растений. Состав почвенного воздуха  мало отличается от атмосферного. В  атмосферном воздухе содержание СО2 составляет в среднем около 0,03 % объема, в почве ее содержание в отдельных случаях достигает 5-10 %. Содержание кислорода в почвенном воздухе при нормальных условиях газообмена почвы с атмосферой колеблется в пределах 17-20 %. При нарушении газообмена содержание кислорода падает до 1 -2 % и ниже.

В условиях нормального газообмена вниз по почвенному профилю содержание кислорода снижается и увеличивается  содержание СО2, но сумма их близка к сумме этих газов в атмосфере (21 %). При нарушении нормального газообмена (переувлажнение верхней части профиля почвы, образование ледяной корки) эта закономерность нарушается.

К свойствам, определяющим воздушный  режим почвы, относятся: воздухоемкость, воздухосодержание, воздухопроницаемость и газообмен почвы с атмосферой. Воздухоемкость почвы определяется содержанием воздуха, выраженным в объемных процентах, при воздушно-сухом состоянии почвы или при влажности, равной наименьшей влагоемкости. Воздухосодержание - количество воздуха в почве при данной влажности. Воздухопроницаемость - свойство почвы, определяющее скорость прохождения через нее воздуха, выраженную в дарси или в % к скорости движения воздуха через измеряемый прибор в атмосферу.

Газообмен почвы с атмосферой заключается  в основном в постоянном притоке  атмосферного кислорода и оттоке углекислоты. Главным постоянно действующим фактором газообмена почвы с атмосферой является диффузия. На газообмен влияют также колебания температуры самой почвы и приземного слоя воздуха, атмосферное давление, влажность почвы, ветер, изменение уровня грунтовых вод. Все эти факторы могут действовать одновременно, ускоряя процесс газообмена или замедляя его.

ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ

совокупность явлений теплообмена системы: атмосфера -- приземный слой воздуха -- растение -- почва -- горная порода. Количественным выражением теплообмена внутри этой системы является тепловой баланс. Основной показатель этого режима -- температура почвы, определяемая на различных глубинах и в разные сроки.

Температурный режим формируется под воздействием поступающей на поверхность почвы лучистой энергии Солнца и трансформации ее в тепловую энергию. Количество поступающей энергии в почву зависит от географической широты, времени года, состояния атмосферы, рельефа, характера растительного и снежного покрова, тепловых свойств почвы. Температура почвы имеет суточную и годовую периодичность (суточный и годовой ход температуры). Суточный ход температуры поверхности почвы характеризуется одним максимумом (около14 ч) и одним минимумом (перед восходом Солнца). С глубиной наступление максимальных и минимальных температур запаздывает. Наибольшая амплитуда колебаний температуры в течение суток отмечается для поверхностного слоя почвы, с глубиной она уменьшается.

Полное затухание суточных колебаний температуры наблюдается на глубине 40--100 см.

Годовой режим температур почв имеет большую амплитуду колебаний и выражен на большую глубину, чем суточный. В умеренных широтах характеризуется максимумом в июле или августе и минимумом -- в январе или феврале. С глубиной время наступления максимума и минимума температуры запаздывает в среднем на 20--30 сут на каждый метр глубины. В течение года наибольшим колебаниям подвержена температура поверхности почвы. С глубиной амплитуды годового хода температуры почвы уменьшаются. Глубина проникновения годового хода температуры почвы приблизительно в 19 раз больше, чем суточного. В северных широтах она составляет примерно 25 м, в средних широтах -- 15--20 м, в южных -- около 10 м.

Ниже этих глубин находится слой с постоянной годовой температурой. Для оценки тепловых почвенных ресурсов применяют как простые (средняя температура почвы в теплый период, среднегодовая температура почвы, среднемесячная температура почвы самого теплого и самого холодного месяцев года на глубине 0,2 м), так и интегральные (сумма активных, выше 10 °С, температур почвы, сумма температур почвы ниже нуля, годовые амплитуды температур почвы на глубине 0,2 м, показатель нагреваемости) показатели. Классификация температурных режимов почв для равнинной территории России и прилегающих стран разработана В. Н. Димо (1968). Согласно этой классификации почвы делятся на промерзающие и непромерзающие. В зависимости от среднегодовой температуры почвы на глубине 0,2 м, длительности и глубины промерзания выделено 4 типа температурного режима: мерзлотный, длительно сезонно мерзлотный, сезоннопромерзающий и непромерзающий.

Температура почвы является одним из факторов жизнедеятельности растений. Каждое растение имеет свою температуру прорастания семян и появления всходов, свою оптимальную для роста и развития температуру. Температура почвы влияет на скорость поступления воды в корни растений, на транспирацию, на усвоение растениями питательных веществ, а следовательно, на продуктивность.

Температурный режим почв регулирует численность микроорганизмов и их активность, минеральные преобразования и процесс разложения органических остатков и трансформации почвенного гумуса. Температура почвы контролирует фазовые переходы в системе «почва – почвенный раствор -- почвенный воздух», процессы растворения солей и газов, скорость выветривания.

Основные показатели температурного режима почвы, учитываемыми при возделывании сельскохозяйственных культур, -- теплообеспеченность почвы и степень суровости зимних условий, определяющих возможность перезимовки культур. В качестве основного критерия оценки теплообеспеченности почв принята сумма активных (выше 10 °С) температур почвы на глубине 20 см. 

Агротехнические и технические приемы, применяемые в сельском хозяйстве, служат мощными средствами активного изменения теплового режима почвы и создания оптимальных условий для возделывания сельскохозяйственных культур. Для регулирования теплового режима почвы применяют общемелиоративные приемы, направленные одновременно на регулирование содержания в почве тепла и влаги (осушение, орошение, снегозадержание, мульчирование) и тепловые мелиорации (гребневание, прикатывание, рыхление почвы, затенение, пленочные покрытия, искусственный обогрев и др.). Регулирование температуры и влажности почвы в зимний период осуществляется с помощью снежных мелиораций (снегозадержание, снегонакопление, снегоуплотнение).