4.3 Свойства тепличных грунтов

Грунты для длительного использования можно получить смешиванием органических материалов, которые обладают большой водо- и воздухоемкостью, с минеральными компонентами, имеющими большое сопротивление к разложению.

Оптимальный для теплиц — насыпной органно-минеральный грунт, имеющий следующие показатели.

Содержание органического вещества, % 20-30

Мощность слоя, см 25-35

Объемная масса, г/см¹ 0,4-0,6

Общая порозность, % объема 70-80

Влагоемкость, % объема 40-55

Воздухоемкость, % объема 20-30

Классификация тепличных грунтов по количественным признакам приведена ниже.

1. Мощность слоя, см:

* маломощные — до 15

* среднемощные — 15-25

* нормальные — 25-35

* повышенной мощности — 35-45

* высокой мощности — 45-55

* мощные — более — 55

2. Объемная масса, г/см':

* очень рыхлые — менее 0,2

* рыхлые — 0,2-0,4

* нормальные — 0,4-0,6

* слабоплотные — 0,6-0,8

* среднеплотные — 0,8-1,0

*плотные -1,0 – 1,2

*очень плотные –более 1,2

3. Содержание органического вещества,%

*низкое – до 10

*умеренное – 10 – 20

*нормальное - 20 -30

*повышенное – 30 - 40

* высокое - 40-60

* очень высокое — более 60

4. Реакция среды, рН:

* сильнокислая — менее 5,5

* кислая — 5,5-6,0

* слабокислая — 6,1-6,2

* близко к нейтральной — 6,6-6,8

" слабощелочная — 7,1-7,2

* щелочная — более 7,2

5 Уровень обеспеченности элементами питания (отдельно по N. Р, К,Ме) в мг/л грунта приведен в таблице 4.5.

6. Общее содержание солей, мСм/см:

* низкое — менее 0,5

* умеренное — 0,5-1,0

* нормальное — 1,0-2,0

* повышенное — 2,0-3,0

* высокое — более 3,0

". Водный режим (влажность в ППВ, % объема) :

* очень сухой — менее 20

* сухой - 20-30

* средневлажный — 30-40

* нормальный — 40-50

* повышенной влажности — 50-60

* влажный — 60-70

* сырой — более 70

8. Степень аэрации (газообразная фаза), % объема:

* неудовлетворительная — менее 10

* удовлетворительная — 10-20

* хорошая — 20-30

* повышенная — 30-40

* высокая — более 40

Свойства органоминеральных грунтов в значительной степени определяются содержанием в них органического вещества и механическим составом минерального компонента (табл.4.5). Для длительного использования можно рекомендовать смеси торфа (60—80% по объему), суглинка (20—40%),песка (20—40%) или суглинка (10—30%) с добавкой 10—30% песка.

Таблица 4.5
Характеристика органо-минеральных грунтов разного состава
Состав	Содержание	Объемная	Удельная	Общая	Соотношение
грунта,	органического	масса,	масса,	порозность	фаз
% объема	вещества, %	г/см3	г/см3	%	*тф : жф : гф
Торф +
суглинок
100(торф)	91	0,18	1,51	88	12 :	63		: 25
90 + 10	55	0,26	1.85	86	14 :	52		: 34
80+20	40	0,34	2,10	84	16 :	52		32
70 + 30	31	0,45	2,17	80	20 :	56		24
60+40	21	0,58	2,26	74	26	51		23
50 + 50	16	0,66	2,41	73	27	50		23
40 + 60	12	0,75	2,47	70	30	44		26
Торф +
песок
90 + 10	42	0,35	2,08	83	17	56		27
80+20	21	0,50	2,24	78	22	50		28
70 + 30	16	0,62	2,41	74	26	52		22
Торф +
суглинок
+ песок
80+10+10	26	0,45	2,01	78	2 : 56 : 22
70+20+10	18	0,54	2,16	75	25	50		25
60+30+10	15	0,68	2,34	71	29	49		22
50+40+10	11	0,74	2,36	69	31	44		25
*тф — твердая фаза, жф — жидкая фаза, гф — газообразная фаза.

Кроме классификации по условиям образования и составу, грунты разделяют по длительности использования и способу дренирования.

По длительности использования грунты бывают ежегодно сменяемые, свежие (2—4 года), зрелые (4—8 лет), длительного использования (8—12 лет) и бессменные.

По способу дренажа грунты бывают без дренажа, с естественным и техническим дренажем.

Чтобы избежать субъективности в оценке грунтов, установлены основные показатели, характеризующие физические, воздушные и водные свойства грунтов: плотность * (прежнее название — объемный вес, плотность грунта — отношение массы твердой фазы почвы к ее объему; измеряется в г/см³⁾, плотность твердой фазы (прежнее название — удельный вес), порозность (пористость, обскважность), воздухоемкость, наименьшая влагоемкость — НВ (близкое к прежнему названию — предельная полевая влагоемкость — ППВ

В зависимости от состава грунтов их плотность колеблется в пределах от 0,2 до 1,2 г/см³; оптимальные условия складываются при плотности грунта 0,4-0,6 г /см³. На излишне рыхлых грунтах происходит сброс воды, что требует частых поливов; при плотных грунтах часто наблюдаются недостаток воздуха и плохое развитие корневой системы.

С плотностью тесно связаны порозность и водные свойства тепличных -эунтов. Важно не только общее количество пор, но и их размер, так как крупные поры заполняет почвенный воздух, а мелкие — вода. Порозность зависит как от состава грунта, так и от качества его обработки. Наиболее благоприятная порозность в тепличном грунте создается при обработке роторным копателем. При этом образуется примерно поровну крупных, средних и мелких комков, что обеспечивает благоприятное соотношение жидкой и газообразной фаз.

Плотность и порозность сами по себе не рассматриваются как факторы роста растений, но они определяют обеспеченность их водой и кислородом.

От содержания в грунтах органического вещества зависят многие их свойства — влагоемкость, воздухопроницаемость, содержание питательных веществ, поглотительная способность, структура.

Но увеличение содержания органического вещества в грунтах положительно только до определенного уровня, при превышении которого качество грунтов ухудшается. Чрезмерно высокая поглотительная способность ведет к перерасходу удобрений, создает опасность избытка питательных веществ (фосфора, калия, Т^Н,,), неустойчивого азотного режима. В культивационных сооружениях, где основной культурой является огурец, оптимальное содержание органического вещества в грунте, должно составлять 20—30%, а при культуре томата — 10—20%.

При длительном использовании тепличные грунты уплотняются, снижается их влагоемкость и воздухопроницаемость. Ежегодная убыль органического вещества достигнет 15—17% общего содержания, или около 60 т/га. Для поддержания свойств грунта обычно применяют рыхлящие и структурообразующие материалы. Хорошие результаты дает использование в качестве рыхлящего материала древесных опилок, что существенно улучшает водно-физические свойства грунта, увеличивает их биологическую активность и способствует выделению СО; из почвы. Крупные древесные отходы и кора более всего соответствуют этим требованиям. Наиболее целесообразно сочетать рыхлящие материалы в качестве составной части компоста с навозом и небольшим количеством торфа.

Навоз — наиболее важное органическое удобрение. Ценность и действие его на урожай зависят от форм содержания элементов питания. Большая часть азота в навозе содержится в белковых соединениях и 15—25% в виде аммиака. Только четвертая часть азота может быть легко усвоена растениями. Фосфорная кислота навоза легче усваивается растениями, чем азот, так как значительная часть ее (30%) находится в водорастворимой форме.

Большая часть калия в навозе находится в легкоусвояемых соединениях, примерно 70—75% его растворяется в воде. В навозе содержатся и микроэлементы (бор, марганец, кобальт, медь, цинк, молибден). Считается, что с 300 т навоза на 1 га в среднем вносят 1500 кг азота, 330 кг фосфора, 1500 кг калия, 600 г марганца, 100 г бора; 600 г меди, 120 г молибдена, 60 г кобальта, около

10 т зольных веществ.

Навоз влияет на питание растений посредством углекислого газа, стимулирует микробиологические процессы, протекающие в грунте, при этом значительно улучшает и структуру почвы.

Навоз крупного рогатого скота перед применением в теплицах, должен пройти биотермическую обработку путем компостирования в течение 4—6 месяцев.

Жидкий навоз компостируют с опилками, корой, торфом в соотношениях 3 : 1, 2 : 1, 1 : 1. Для получения однородной массы бурт перемешивают 1—2 раза.

Птичий помет — концентрированное сильнодействующее органическое удобрение. Соотношение питательных веществ в нем зависит от условий кормления и содержания птицы, но в среднем при влажности 70—80% содержится 1,3—2,7% азота, 0,4—2,0% фосфора, 0,4—0,8% калия и ряд микроэлементов.

Внесение в тепличный грунт сухого птичьего помета обеспечивает более благоприятные условия для питания растений азотом и фосфором: калий при этом необходимо дополнительно давать в минеральной форме. В основную заправку вносят З—б т/га (влажность 15—25%). Птичий помет можно смешивать с органическими материалами для приготовления компостов (с корой, опилками, соломой, торфом), при этом на 1 т органического материала вносят 100 кг птичьего помета.

Состав компоста, изготовленного из переработанного городского мусора, неоднородный. Лучше использовать его в смеси с торфом или навозом (2:1) и применять в основную заправку в дозе 10—20 кг/м³ за две недели до посадки под культуру огурца.

Широкое применение в тепличном производстве получили древесные отходы (кора, опилки). Органические грунты на их основе — рыхлые, крупнопористые. При эксплуатации таких грунтов необходимо тщательно следить за азотным режимом, а также за обеспечением растений водой, так как они отличаются неблагоприятным соотношением углерода и азота и недостаточно влагоемки (соотношение твердой, жидкой и газообразной фаз 15 : 45 : 40).

Древесные опилки имеют высокую влаге» - и воздухопроницаемость, низкую объемную массу. Их можно использовать в качестве субстрата, а также как рыхлящий материал и составную часть разнообразных компостов. 1 м' древесных опилок содержит в растворимой форме 20 г азота, 20—30 г фосфора, 150—200 г калия, 50—90 г магния, 240 г кальция.

Опилки очень быстро минерализуются и вследствие биологического поглощения азота наблюдается азотное голодание растений. Поэтому для стимулирования бактериальной флоры необходимо вносить азот (1 кг/м³). Как рыхлящие материалы опилки добавляют в грунты в дозе 200—300 т/га. Опилочные грунты могут использовать 5—6 лет.

Древесная кора неоднородна по своему строению и химическому составу Ее лубяная часть составляет 30—40% массы и содержит большое количестве легкоразлагающихся веществ — Сахаров, крахмала, целлюлозы, гемицеллюлозы Наружная часть — (кора) состоит из опробковевших и лигнинофицированных клеток и тканей. Необходимо предварительное компостирование коры, чтобы произошло микробное окисление органических веществ. Кора бедна азотом (С : N = 150 : 1), что сдерживает микробные окислительные процессы. Поэтому ее компостируют с удобрениями (0,25% Рр; и 2% N ь-1 т сухой коры). Компосты из коры обладают высокой пористостью, большой поглотительной способностью, упругостью и высокой фильтрационной способностью. Их используют в качестве субстрата и улучшителя физических их свойств тепличных грунтов (200—300 т/га). При использовании коры необходимо тщательно следить за содержанием азота в грунте и своевременно применять азотные подкормки. Норма азота 0,12% к сухой массе компоста. Кору можно смешивать с торфом (1 : 2; 1 : 3), навозом (5—6 : 1), птичьим пометом (10 : 1).

Одубина — ценный органический материал, древесный отход при получении дубильных экстрактов. Она содержит лигнина 35—45%, целлюлозы 25-35%,водорастворимых веществ 5—7%; ее влажность 65—75%. Для использования в теплицах одубину компостируют 2—3 месяца. Перед компостированием вносят на 1 м³ 3—4 кг извести, 0,7 азота, 0,2 калия, 0,2 кг фосфора. Компост добавляют к грунту для улучшения физических свойств (200—300 т/га). Из-за высокого соотношения С : N (35—60 : 1) требуются азотные подкормки и агрохимический контроль за уровнем азотного питания.

Гидролизный лигнин — отход гидролизного производства. Возможность использования в теплицах обусловлена его хорошими водно-физическими свойствами и большой поглотительной способностью (100 мэкв на 100 г сухого вещества). Гидролизный лигнин — рыхлая сыпучая масса (до 90% частиц размером менее 5 мм), содержит 60—70% лигнина, 0,5-2,0% легкоразделяющихся компонентов (органические кислоты, моносахара, жиры, смолы и неотмытую серную кислоту).

Перед использованием лигнин необходимо нейтрализовать до рН 6,0-7,0. На 1 т лигнина (влажность 65%) требуется 5—8 кг извести (100% СаО). Перед компостированием на 1 т сухой массы вносят 0,75% азота, 0,11% фосфора . Выдерживают в буртах 2—4 месяца. Компостированный лигнин можно использовать в качестве субстрата и для улучшения физических свойств тепличных грунтов в дозе 200—300 т/га.

Важным показателем водных и физических свойств грунта является наименьшая влагоемкость, которая определяется ежегодно методом затопления площадок водой, зависит от состава грунта и содержания органического вещества. Оптимальная влажность грунта для различных культур по периодам роста и развития в зависимости от освещенности и других факторов устанавливается в процентах от НВ.

Для правильной оценки физических свойств грунтов необходимо знать и соотношение в них фаз — твердой (ТФ), жидкой (ЖФ) и газообразной (ГФ).

Оптимальное соотношение фаз в тепличных грунтах не может быть неизменным для всех грунтов. На минеральных грунтах с содержанием органического вещества менее 10% может быть соотношение фаз 1 : 1 : 1, но в органических и органоминеральных грунтах жидкая и газообразная фазы преобладают, что создает более благоприятные условия для роста и развития тепличных культур.

Уменьшить твердую и увеличить газообразную фазу можно внесением органических материалов, например опилок. Для увеличения жидкой фазы в состав грунта включают торф, так как он обладает высокой водоудерживающей способностью. Добавление в состав грунтов песка способствует уменьшению жидкой фазы, а добавление суглинистой почвы уменьшает газообразную и увеличивает твердую фазу (рис. 4.1).

* Слева — соотношение фаз в торфе при внесении суглинистых и песчаных частиц (А — торф низинный, Б — торф низинный + суглинок 25%, В — торф низинный + песок 25%);

* Справа — увеличение газообразной фазы при внесении опилок (А — грунт без опилок, Б — грунт + 40 кг/м² опилок).

Плодородие тепличных грунтов в значительной степени определяется степенью аэрации. В грунте с хорошей комковатой структурой лучше проис­ходит газообмен, одновременно протекают процессы разложения и синтеза. Углекислый газ свободно поступает в атмосферу, а в почву поступает кисло­род. При плохой структуре (диаметр агрегатов меньше 0,5 мм) и переувлаж­нении газообмен затрудняется. Достаточный газообмен возможен лишь в грунтах, имеющих газообразную фазу не ниже 20% объема, а оптимальный — при 20—30% объема. Оптимальным уровнем влажности для культуры огурца принимают 40—50% объема грунта, а для томата — 30—40%.

Реакция почвенной среды, или ее кислотность, определяет степень усво­ения растениями питательных веществ, рост и развитие растений. Кислые или щелочные почвы не пригодны для теплиц без дополнительной коррек­тировки. При создании тепличных грунтов и внесении удобрений кислот­ность регулируется путем известкования и внесения удобрений с физиологи­чески кислой или щелочной реакцией. В течение вегетационного периода рН изменяется, причем тем сильнее, чем меньше насыщенность почв осно­ваниями. Поэтому внесение доломитовой муки производят не по величине рН водной вытяжки, а по половине гидролитической кислотности.

Концентрация почвенного раствора является одним из основных пока­зателей пригодности тепличных грунтов. Внесение в них необоснованно вы­соких норм удобрений при отсутствии дренажа или при его неудовлетвори­тельной работе резко повышает концентрацию солей. При высокой степени насыщенности основаниями, адсорбция катионов коллоидами ограничена, и минеральные элементы поступают в раствор, повышая осмотическое дав­ление. В корнях тепличных растений осмотическое давление сосущей силы может достигать 490 кПа. Если осмотическое давление почвенного раствора выше этой величины, прекращается поглощение воды, и растения увядают, могут появиться ожоги на листьях, а при более остром нарушении наступает плазмолиз, приводящий к гибели растения.

Измерить осмотическое давление почвенного раствора трудно, поэтому измеряют его электропроводность, находящуюся с осмотическим давлением в прямой зависимости. Электропроводность зависит главным образом от кон­центрации ионов в растворе; на ее величину не влияют питательные вещес­тва, находящиеся в обменном состоянии. Удельная электропроводность из­меряется в милисименсах на 1 см — мСм/см. Нормальное содержание водо­растворимых солей в грунте составляет 1,0—2,0 мСм/см, что соответствует общей концентрации их 0,7—1,5%.

Уровень обеспеченности тепличных грунтов элементами питания также, является важным условием получения высоких урожаев. С целью оценки потенциального плодородия и рационального управления условиями пита­ния тепличных культур проводится предложенная НИИОХом (С. И. Шуничев и Г. М. Кравцова) бонитировка тепличных грунтов. Бонитировка грунта — это сравнительная оценка почв по их производительности, выраженная в количественных показателях (баллах). За бонитировочный стандарт прини­мают грунт со следующими показателями: мощность слоя 25—35 см; содер­жание органического вещества 20—30%; средняя плотность 0,4—0,6 г/см³ нормальный уровень содержания N, Р, К, Са, Мg и общего содержании водорастворимых солей; рН водной вытяжки 6,2—6,5; хорошо работающий дренаж и отсутствие глеевого слоя выше 1 м.