Экзаменационный билет № 7
Технологические операции при обработке почвы
Технологические операции — это изменение свойств или состояния почвы, происходящее при ее обработке. При воздействии на почву почвообрабатывающими машинами и орудиями происходит крошение, рыхление, уплотнение, оборачивание, перемешивание, выравнивание почвы, подрезание сорняков.
Крошение почвы — это уменьшение размеров почвенных структурных отдельностей. Крошение почвы считается хорошим, если весь обрабатываемый слой состоит из комочков диаметром не более 2—3 см. Интенсивное крошение способствует распылению почвы, так как в ней образуется много (более 30 %) частиц диаметром меньше 0,25 мм, усиливает испарение влаги, возникает опасность эрозии. После полива на поверхности такой почвы образуется плотный слой — корка.
Рыхление почвы — изменение взаимного расположения почвенных отдельностей с увеличением объема почвы. При рыхлении увеличивается некапиллярная пористость, водопроницаемость, воздухоемкость, аэрация. В рыхлой почве активизируется деятельность нитрифицирующих и азотфиксирующих бактерий, замедляется деятельность денитрификаторов. Микробиологические процессы лучше всего протекают при общей пористости 50—60 %. В разрыхленную почву легко проникает корневая система. Увеличиваются запасы влаги, уменьшается ее поверхностный сток. Чрезмерное рыхление почвы имеет и отрицательные последствия, так как приводит к ускорению разложения гумуса.
Уплотнение почвы — изменение взаимного расположения почвенных отдельностей с уменьшением объема пор. Уплотнение производится для уменьшения рыхлости всего пахотного слоя или для создания плотной прослойки у поверхности почвы. Оно способствует образованию капилляров, предотвращению оседания почвы после посева, лучшему соприкосновению семян с почвой, соблюдению глубины заделки семян, лучшему разложению дернины и т. д. Чрезмерное уплотнение (до плотности более 1,3—1,4 г/см3) вредно. Резко ухудшается воздухообмен, наблюдается недостаток кислорода для корней растений и аэробных микроорганизмов, плохо впитывается влага. При плотности более 1,6 г/см3 корневая система не может проникнуть в почву, так как корневые волоски крупнее почвенных пор. Это часто наблюдается на почвах тяжелого механического состава, особенно при их подсыхании.
Оборачивание почвы — взаимное перемещение верхнего и нижнего слоев или горизонтов почвы в вертикальном направлении. Часто это необходимый процесс, а часто, наоборот, вредный для почвы. При оборачивании заделываются органические остатки, и это повышает плодородие почвы, заделываются удобрения, выравнивается плодородие пахотного слоя. При оборачивании почвы происходит эффективное подавление сорняков. Но оборачивание может способствовать усилению засорения посевов в том случае, если к поверхности будет перемещен слой почвы с большим содержанием семян сорняков или органов их вегетативного размножения. Оборачивание вредно при наличии опасности ветровой и водной эрозии, так как при запахивании растительных остатков почва теряет способность активно противостоять вредному действию ветра и воды.
Перемешивание почвы — изменение взаимного расположения почвенных отдельностей, обеспечивающее более однородное состояние обрабатываемого слоя почвы. Это приводит к равномерному распределению в почве пожнивных остатков, удобрений, извести. Создание однородного (гомогенного) пахотного слоя необходимо, когда к плодородному слою припахивается менее плодородный подпахотный. Если целью обработки является и лучшее заделывание на большую глубину семян или прорастающих отрезков корней и корневищ сорных растений, то перемешивание почвы может дать отрицательные результаты. В этом случае органы размножения сорняков будут перемешаны со всем обрабатываемым слоем почвы и начнут активно прорастать.
Выравнивание почвы — уменьшение размеров неровностей поверхности почвы. Выровненная поверхность уменьшает испарение влаги, способствует равномерной по глубине заделки семян. Отсутствие неровностей создает лучшие условия для ухода за посевами, уборки урожая, снижения потерь, особенно при уборке зернобобовых, кормовых культур. Выравнивание широко применяется при подготовке участков к орошению. В этом случае прием называется планировкой.
Подрезание сорных растений. Чем полнее и чаще оно проводится, чем на большей глубине подрезаются многолетние сорняки, тем эффективнее борьба с ними. Подрезание сорняков обычно совмещается с другими технологическими операциями, хотя может носить и специальный характер.
Тепловые свойства почвы
К тепловым свойствам относятся: теплопоглотительная (теплоотражательная) способность, теплоемкость и теплопроводность почв.
Теплопоглотительная (отражательная) способность почв это способность почв поглощать (отражать) долю падающей на ее поверхность солнечной радиации. Характеризуется значением альбедо — долей коротковолновой солнечной радиации, отражаемой поверхностью почв, выраженной в % к общей солнечной радиации. Чем меньше альбедо, тем больше почва поглощает солнечной энергии. Альбедо зависит от цвета почвы, влажности, выравненности поверхности, характера растительного покрова. Чернозем сухой имеет показатель альбедо 14%, влажный - 8, песок белый сухой - 25-30, серый сухой - 15-18, влажный - 10-12%. Теплоемкость — свойство почвы поглощать тепло. Характеризуется количеством тепла в Джоулях (калориях), необходимого для нагревания на 10°С единицы массы (удельная) или единицы объема (объемная). Теплоемкость зависит в основном от влажности содержания органического вещества, пористости аэрации (табл. 20.1).
Тепловые свойства почв
Закон лимитирующего фактора
Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора, или Закон минимума Либиха — один из фундаментальных законов в экологии, гласящий, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения. Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнения экспертиз очень важно определить слабое звено в жизни организма[1]. Сформулирован Юстусом фон Либихом в 1840 году. Позже, в 1913 году, закон обобщен и дополнен Шелфордом (Закон толерантности).
Именно от этого, минимально (или максимально) представленного в данный конкретный момент экологического фактора зависит выживание организма. В другие отрезки времени ограничивающими могут быть другие факторы. В течение жизни особи видов встречаются с самыми разными ограничениями своей жизнедеятельности. Так, фактором, ограничивающим распространение оленей, является глубина снежного покрова[1]; бабочки озимой совки (вредителя овощных и зерновых культур) — зимняя температура[1] и т. д.
Этот закон учитывается в практике сельского хозяйства. Немецкий химик Юстус фон Либих (1803—1873) установил, что продуктивность культурных растений, в первую очередь, зависит от того питательного вещества (минерального элемента), который представлен в почве наиболее слабо. Например, если фосфора в почве лишь 20 % от необходимой нормы, а кальция — 50 % от нормы, то ограничивающим фактором будет недостаток фосфора; необходимо в первую очередь внести в почву именно фосфорсодержащие удобрения.
По имени учёного названо образное представление этого закона — так называемая «бочка Либиха». Суть модели состоит в том, что вода при наполнении бочки начинает переливаться через наименьшую доску в бочке, и длина остальных досок уже не имеет значения.
Значение гумуса
Гумусовые вещества, образующиеся в почве, активно участвуют в процессах почвообразования. Гумус играет главную роль в формировании профиля почвы. В благоприятных для роста растений условиях формируется хорошо выраженный темноокрашенный гумусовый горизонт. Гумус склеивает почвенные частицы в агрегаты (комочки), способствуя созданию агрономически ценной структуры и благоприятных для жизни растений физических свойств почвы. В гумусе содержатся основные элементы питания растений (N, Р, К, S, Са, Mg) и различные микроэлементы. Эти элементы в процессе постепенной минерализации гумусовых веществ становятся доступными для растений.
Гумусовые вещества почвы служат пищей для гетеротрофных почвенных микроорганизмов. От содержания гумуса в почве зависит интенсивность биологических и биохимических процессов, обусловливающих накопление питательных веществ, необходимых растениям.
Почвенный гумус придает почве темную окраску и способствует поглощению солнечной энергии. Богатые гумусом почвы более теплые, в них создаются благоприятные условия для роста и развития культурных растений, а также для почвенных микроорганизмов.
Почвы с низким содержанием гумуса отличаются бесструктурностью, плохими водными, воздушными и тепловыми свойствами.
Почвы, богатые гумусом, характеризуются большей поглотительной способностью, лучшими водными и физическими свойствами. В этом отношении особая роль принадлежит гуминовым кислотам, которые образуют с катионами кальция и магния устойчивые соединения, предохраняют эти элементы от вымывания.
Роль бора в формировании урожая с/х культур.
Оказывает большое влияние на углеводный, белковый и нуклеиновый обмен, ряд других биохимических процессов в растениях. При его недостатке нарушаются синтез и особенно передвижение углеводов, формирование репродуктивных органов, оплодотворение и плодоношение. Бор не может реутилизироваться в растениях, поэтому при его недостатке прежде всего страдают молодые растущие органы, происходит отмирание точек роста. Более требовательны к бору и чувствительны к его недостатку корнеплоды, подсолнечник, бобовые, лен, картофель и овощные растения. Дефицит бора вызывает поражение сердцевинной гнилью корнеплодов, появление дуплистости корней. Лен при недостатке бора поражается бактериозом. Отмирание верхушечной точки роста приводит к усиленному образованию боковых побегов, которые также останавливаются в росте, резко снижается выход и качество волокна. У подсолнечника острый дефицит бора вызывает полное отмирание точки роста либо при более позднем проявлении недостатка бора наблюдается ненормальное развитие цветков, пустоцвет и снижение урожая семян. При борном голодании бобовых нарушается развитие клубеньков на корнях и снижается симбиотическая фиксация молекулярного азота из атмосферы, замедляются рост и формирование репродуктивных органов. Картофель при недостатке бора поражается паршой, у плодовых деревьев появляется суховершинность, развиваются наружная пятнистость и опробковение тканей плодов.