Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Плодородие почв экологические, социальные и почвенно-генетические особенности. Монография
.pdf
81
Уровень плодородия почв отражает также мощность гумусового горизонта. Например, для черноземоы типичны следующие градации: маломощные А+АВ менее 50 см, средне мощные 50-80 см, мощные 80-120 см,
сверхмощные – более 120 см. Рекордом мощности, а также и уровня высокого плодородия считаются кубанские черноземы, у которых гумусовый
профиль может достигать мощности около 200 см.
Гумус
– понятие не только химическое и биологическое, но и экологическое в очень широком понимании, от требования отдельного растения
до формирования гумосферы Земли. В процессе эволюции жизни при почвообразовании возникло сложное и целесообразное единство растений и
почвенных условий, а в более узком смысле – растений и гумуса, с которыми неразрывно
связаны многие свойства и явления в почвах.
При оценке экологической роли гумуса всегда подчеркивается его
положительное значение в связи с образованием агрономически ценной
структуры, которая в конечном итоге создает для растений благоприятные
водно-воздушные свойства. Главную структурообразующую роль выполняют гуматы кальция и железа. Это очень водоустойчивые структурообразователи с высокими
клеящими свойствами.
Гумусовые вещества оптимизируют для растений многие физические
характеристики почвы. Чем выше содержание в почвах органических веществ, тем шире диапазон физической спелости, т.е. почвы могут обрабатываться в более широком интервале влажности. Многогумусные почвы
легко обрабатываются, менее податливы к уплотнению. Высокая плотность
почв (слитость) и высокая гумусность –
понятия несовместимые.
Почвенный гумус отличается типичными характеристиками гидрофильных коллоидов. Он увеличивает водоудерживающую способность
почв, так как способен поглощать значительное количество воды. Гумусовые вещества обладают высокой обменной поглотительной способностью.
82
Это уникальное экологическое свойство почвы. Биофильные элементы одновременно и удерживаются коллоидами от вымывания за пределы почвы,
и в то же время легко доступны корневым системам растений.
Высокая поглотительная способность гумусовых веществ обеспечивает почвам еще одно замечательное экологическое качество. Вместе с
другими коллоидами почвы они обеспечивают почве ее буферность, т
.е.
способность противостоять вредному воздействию кислотных и щелочных
растворов (в том числе дождей) и поддерживать плодородие почвы на определенном уровне рН.
Известна физиологически активная и ферментативная роль гумуса.
Стимулирующий эффект на растения описан многими авторами. О.С. Безуглова (2001) провела опыт по выяснению влияния гумусовых веществ на
рост пшеницы
Харьковская-46. Растения выращивались на дистиллированной воде с раствором гумата натрия и фульвокислот из черноземов предкавказского и южного и темно-каштановой почвы. Использовалась концентрация в 0,0006%. Результаты опыта показали, что фульвокислоты и гумат
натрия, выделенные из разных почв, действуют неодинаково. Фульвокислоты из черноземов оказывают больший стимулирующий эффект на рост
корневой системы, чем гумат натрия из этих почв. Гумат натрия из каштановой почвы, наоборот, действует с большим эффектом, нежели фульвокислоты. Отмечено также хорошее развитие всасывающей зоны корней –
гумусовые вещества стимулируют появление и рост корневых волосков.
В.А. Ковда (1973) указывает, что стимулирующий эффект физиологически
активных веществ особенно заметен в
неблагоприятных экологических условиях (высокая температура или избыточное увлажнение). Исследования
О.С. Безугловой (2001) подтвердили это положение. Наибольший физиологический эффект оказали гумусовые вещества из каштановой почвы,
меньший – из чернозема.
83
Стимулирующее действие гумусовые вещества оказывают только в
определенных концентрациях. А.И. Карпухин и Л.Г. Еремина (1979) в течение вегетационного периода изучали влияние на рост и развитие кукурузы различных концентраций фульвокислот при опрыскивании и внесении в
питательный раствор (от 10 до 200 мг на сосуд). Установлено их возрастающее положительное действие. Однако
при опрыскивании возрастающими концентрациями (от 0,006 до 0,120%) вначале наблюдается стимулирующее действие, а затем резкое угнетение растений.
При выращивании кукурузы на питательных растворах с добавлением гуминовых кислот определена их оптимальная концентрация – 640 мг/л
(Таn, 1979). Отмечен положительный эффект гуминовых кислот в опытах с
сахарной свеклой. Гуминовая кислота использовалась в дозах
8,8 и 160 мг/л
питательного раствора. Урожай и вся биомасса сахарной свеклы увеличивалась. Процент сахарозы снижался, но общее количество сахара за счет
повышения урожая возрастало (Cancher, Conde).
В.А. Ковда (1973), ссылаясь на исследования Эрнандо Фернандеса,
отмечает, что гумусовые кислоты влияют на рост и развитие растений в
двух направлениях: хиноновые и фенольные группы
образуют восстановительную систему и влияют на дыхание, аминокислотная и белковая части
молекул гуминовой кислоты воздействуют на процессы синтеза.
Стимулирующая роль гуматов широко используется в практике выращивания черенков-саженцев кустарниковых культур. В присутствии гуматов
они намного быстрее дают рост корней. В Ботаническом саду ЮФУ используется этот прием. Гумусовые удобрения имеют спрос у огородников и
садоводов, обеспечивая коммерческий успех фирмам их производящим.
Влияние гумусового содержания на плодородие почв крайне неоднозначно. Это хорошо иллюстрируется на примере винограда (Вальков,
Фиськов, 1992). Оптимум гумуса соответствует содержанию от 0,1 до 3,5%
84
и его запасам от 100 до 325 т/га. Такое гумусовое содержание характерно
для супесчаных, легко-, средне- и тяжелосуглинистых виноградных почв. В
сторону увеличения и уменьшения его запасов урожайность снижается. В
этом заключается принципиальное отличие в почвенной экологии виноградной лозы и, например, зерновых культур. Почвы малоплодородные для
зерновых культур оказываются весьма эффективными
в использовании под
виноградники. С увеличением запасов гумуса наблюдается снижение сахаристости и увеличение кислотности сока ягод.
У растений, в том числе культурных, нет единообразия требований к
содержанию гумуса в почвах. Экологический оптимум содержания гумуса
в почвах для разных растений варьирует (табл. 2.2.).
Сделаем заключение о неоднозначности гумуса как детерминатора
плодородия
почв. Для обширных площадей степной зоны России и сопредельных государств давно установлена общая зависимость возрастания
плодородия почв для зерновых культур с увеличением мощности гумусовой толщи и запасов гумуса. Однако для условий Северного Кавказа, региона, обладающего наивысшим плодородием черноземов, начиная с мощности гумусовых горизонтов 150 см и запасов гумуса
около 700 т/га, –
дальнейшее возрастание показателей не приводит к увеличению урожайности. В Краснодарском и Ставропольском краях встречаются предгорные
черноземы с запасами гумуса около 1000 т/га, но рекордов по сбору зерна
здесь никогда не наблюдалось. Не для всех растений высокие запасы гумуса являются благом. В то же время эффективное
плодородие конкретных
регионов часто зависит в первую очередь от социально-экономических и
погодных условий.
85
2.2. Группировка сельскохозяйственных растений по отношению
к содержанию органического вещества в почвах
Очень тре-
бовательные
Пшеница, яч-
Горох Горох, подсол-
Сахарная свек-
Конопля Лен Хлопчатник, лен Хлопчатник
Дыня, тыква Дыня, тыква Арбуз
Махорка Махорка Табак
Вика, костер
Грецкий орех Грецкий орех,
Апельсин,
Томат, огурец, морковь
Яблоня, гру-
Требовательные Умеренно тре-
бовательные
Зерновые культуры
Овес, просо,
мень, кукуруза
нечник, клещевина, арахис
ла, картофель
Томат, огурец,
морковь, салат,
свекла, пастернак, петрушка
рис
Зерновые бобовые культуры
Фасоль, арахис
Сахароносные и крахмалоносные культуры
Картофель Сахарный трост-
Прядильные культуры
Бахчевые культуры
Кормовые культуры
безостый,
суданская
трава
Орехоплодные культуры
Виноград, чай, субтропические плодовые
мандарин,
инжир, хурма
Овощные культуры
Плодовые культуры
ша, черешня,
слива, вишня,
абрикос, айва
Малотребователь-
ные
Рожь, сорго Гречиха Гречиха
Соя, нут
ник, батат, ямс
Табак, махорка
Лядвенец рогатый,
вика, тимофеевка
луговая, овсяница
луговая, житняк, ежа
сборная, костер безостый, суданская
трава, люцерна, клевер, эспарцет, донник
фундук
Виноград, чай,
апельсин, мандарин,
гранат
Абрикос, айва
Безразличные Богатство гуму-
сом снижает
качество про-
Лядвенец рогатый, тимофеевка
луговая, овсяница луговая, житняк, ежа сборная, люцерна,
клевер, эспарцет,
донник
Фундук
Виноград, чай
дукции
86
2.4. ДЕРНОВЫЙ ПРОЦЕСС ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
Дерновый процесс почвообразования по своей глубокой и многонаправленной содержательности является главнейшим фактором, создающим
потенциальное и эффективное плодородие почв, но экологически конкретно для сельскохозяйственных растений травянистой природы с мочковатой
корневой системой.
Да и сами травы, как сельскохозяйственные культуры издавна считались необходимыми для поддержания и восстановления продуктивности
поля, а травопольные
севообороты в ландшафтной системе земледелия непременный участник продуктовного земледелия, восстанавливающего и
поддерживающего плодородие почвы.
Подчеркнем основные черты дернового процесса почвообразования,
как факторв плодородия почв:
- обилие корневых остатков ежегодно поступающих в массу почвен-
ных горизонтов, которое можно сравнить с ежегодным внесением не менее
10-15 т/га органических удобрений;
- минерализация почти
90% органических остатков создает опреде-
ленный уровень эффективной обеспеченности призрастающих растений
элементами минерального питания, соединениями азота и фосфора;
- высокая зональность травянистых остатков способствует развитию
условий для нейтральной слабокислой или слабощелочной реакции среды,
оптимальной для большинства культур;
- среди минеральных солей преобладают соединения кальция, что
благоприятствует насыщению этим элементов почвенного поглощающего
комплекса,
как наиболее экологически оптимального катиона;
- гумификация корневых остатков травянистой растительности происходит непосредственно в почвенной массе с образованием преимущественно гуминовых соединений, насыщенных кальцием, что создает прочное
87
многолетнее потенциальное плодородие, обеспечивающее на долгий период регулярное поступление элементов питания и энергетической составляющей для произрастающих культур;
- с гумификацией и разложением растительных остатков связано появление в почвенной среде веществ, стимулирующих рост и развитие растений, повышение ферментативной активности почв;
- травянистая растительность способствует оптимизации физического
состояния почвы, создает
оптимальную для растений мелкомковатозернистую водопрочную структуру, разрыхляет почвенную массу, определяет в почвенной среде гармонию воды и воздуха;
- наконец, высокая пищевая ценность биомассы трав обуславливает
процветание почвенного и надземного мира животных, которые в разной
степени вносят свой вклад в создание и поддержание плодородия почв, само плодородие почвы так
или иначе обеспечивает жизненные функции жи-
вотных.
2.5. ОГЛИНИВАНИЕ
Под оглиниванием понимается процесс образования вторичных глинистых минералов типа монтмориллонита, гидрослюд, каолинита, вермикулита, аллофана и др. Эти высокодисперсные минералы образуются из
первичных минералов путем изоморфных замещений, а также из продуктов
распада как первичных, так и вторичных минералов. Применительно к почвам употребительны следующие синонимы оглинивания: сиаллитизация,
оглинение, метаморфизация, внутрипочвенное
выветривание, неосинтез
глин. В почвах с невыраженными элювиально-иллювиальными явлениями
в отношении алюмосиликатной части оглинивание обнаруживается по накоплению илистых частиц. Для всех почв большое значение имеет сравнительное изучение минералогического состава ила исходной материнской
породы и почвенных горизонтов, а также микроморфологические исследо-
88
вания. Увеличение глинистости почвенной массы является главным генетическим итогом оглинивания. Оглиненные горизонты называются текстурными, или метаморфическими, и обозначаются В
, АВt.
t
Оглинивание – биогеохимический процесс. Наиболее интенсивно он
протекает при непосредственном контакте минеральной массы с биологическими системами. Изучение выветривания мусковита, биотита, микроклина под действием корней древесной растительности, почвенных микроорганизмов и грибов показало, что живые организмы способны извлекать
К, Мg, Fе из кристаллической решетки первичных материалов. Биологическое выветривание сопровождается
изменением типа минерала, например,
биотит трансформируется в вермикулит. Кроме биологических факторов,
при оглинивании немаловажную роль играют химические и физикохимические процессы замещения катионов, окисления, гидролиза, гидратации, образования осадков, комплексов и т. д. Поэтому необходимые условия оглинивания – господство положительных температур и достаточного
увлажнения, а интенсивность внутрипочвенного выветривания возрастает
от полярных
областей к тропикам. В аридных условиях и при отрицательных температурах преобладает физическое разрушение пород. Минералы
же остаются относительно устойчивыми.
В каждой почвенной зоне оглинивание направлено к формированию
определенного типа коры выветривания, который представляет завершающую стадию развития, находится в равновесии с окружающими ее компонентами и условиями природного ландшафта
и характеризуется типичным
минералогическим составом.
Для большинства почв России характерен сиаллитный (Si-Аl-lito) тип
оглинивания. При этом типе преобразования минералов коренных пород
происходит накопление вторичных глинистых минералов типа гидрослюд,
каолинита и монтмориллонита. Преобразование минеральной части почв
89
по сиаллитному типу характерно для черноземов, каштановых почв, серых
и бурых лесных почв и дерново-карбонатных. К сиаллитному оглиниванию
относятся и слитогенетические явления в слитых черноземах и серых лесостепных почвах. Отличительная черта в этом случае – среди глинистых
минералов господствуют монтмориллонитовые. Во влажных субтропиках
Черноморского побережья тип оглинивания – аллитсиаллитный. Здесь про
исходит обогащение почв минералами окислов железа и алюминия.
Почва и материнская порода – самостоятельные тела природы, вместе составляющие кору выветривания. Оглинивание и в почве, и в материн-
ской породе протекает по общему направлению. Почвы всегда развиваются в толще коры выветривания, располагаясь в верхней ее части. При маломощных щебнистых
корах выветривания почвенный профиль полностью
занимает объем этих кор. Мощные, например, тропические аллитные коры
выветривания во много раз превосходят объем почвенной массы.
Наблюдаемые современные почвы и приуроченные к ним коры выветривания в решающей степени определяют минералогический состав
почвы и направление внутрипочвенного оглинивания. В то же время почвенные процессы оказывают
непосредственное влияние на ход выветрива-
-
ния коры, особенно при проникновении в них почвенных растворов в условиях промывного водного режима. С.В. Зонн (1974) пишет по этому поводу: «… Современные почва и кора выветривания – это взаимопроникающие и генетически взаимосвязанные образования, своим развитием обязанные прежде всего биологическим процессам. Они определяют
направление
и интенсивность преобразования минеральной части и особенно образование глин и составляющих их глинистых минералов».
Вопрос о различиях и сходстве в составе минералов между почвами и
материнскими породами имеет значение в смысле констатации неодинаковой скорости развития этих природных тел. В зрелых корах выветривания и
90
приуроченных к ним зональных почвах различия в минералогическом составе будут минимальными. В толще коры выветривания скорость процесса оглинивания, т.е. интенсивность образования вторичных глинистых минералов, неодинакова. Обычно она выше в биологически активных почвенных горизонтах, причем в самой почве характерно обособление более оглиненного метаморфического текстурного горизонта Вt. Оглинивание наиболее интенсивно в незрелых щебнистых корах выветривания, обогащенных первичными минералами. При высоком содержании в почвах потенциальной части, т.е. первичных минералов, происходит быстрое накопление
глинистых частиц и оглинивание становится важнейшей частью почвообразования.
Оглинивание ослабевает, замедляется в почвах и материнских породах тяжелого гранулометрического состава, обогащенных вторичными минералами. Отмечено слабое развитие процесса внутрипочвенного выветривания в горизонтах коры выветривания, достигшей зональной зрелости. В
этом случае оглинивание не представляет решающего качественного компонента почвообразования.
В лесных почвах с интенсивным элювиированием в отношении алюмосиликатной части о явлениях оглинивания судить весьма трудно. Господство выноса частиц ила над их накоплением характерно для всего профиля, а тяжелый глинистый состав материнских пород подавляет ту сторону оглинивания, которая связана с увеличением количества тонкодисперсной фракции.
Данные о накоплении
илистых частиц в профиле почв дают лишь
относительное представление об истинном объеме оглинивания, так как
этот процесс охватывает не только почвенные горизонты, но и материнскую породу. Последняя, так же как и почва, представляет собой самостоятельное целостное природное тело, неразрывно связанное с другими
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]