***I. 4. Процессы трансформации органического вещ-ва (ов).

ОВ почвы состоит из органических остатков и гумуса, представляющего собой массу специфических орган. вещ-в темного цвета, равномерно пропитывающих минеральную часть верхнего слоя почвы.

Основной источник ОВ – остатки отмерших организмов. Кол-во этих остатков, поступающих в почв и на поверхность, определяется типом растительности, возрастом, условиями произрастания. Под трав. раст. источник – корни. Скорость разложения органических остатков зависит от их состава. Быстро разлагаются остатки трав. растений, медленно – лесная подстилка.

ПРЕВРАЩЕНИЕ ОРГ. ОСТАТКОВ ПОЧВЫ - разложение идет при участии воды, воздуха, животных и микроорганизмов обитающих в почве. Аэробный процесс разложения органических остатков (ОО) при благоприятных условиях идет быстро и ведет к полной минерализации. При этом углерод окисляется до CO2, водород - до воды, азот – до азотистой и азотной кислот, фосфор – до фосфорной кис-ты, сера до серной к-ты. Эти кислоты соединяются с основаниями почвы и золы растений, образуя минеральные соли, большинство которых растворяются в воде и доступно для растений. Анаэробный процесс разложения ОО идет медленно (процесс гниения). Он характеризуется неполным разрушением органических остатков. Под влиянием анаэробных процессов ряд хим. соединений в почве восстанавливается (окисные формы железа переходят в закисные). Образование гумусовых вещ-в. Вместе с минерализацией ОО в почве идет процесс гумификации – образование гумусовых вещ-в, новых орг. соединений специфической природы. Реакция окисления при разложении растительных остатков и под влиянием воздуха ведет к образованию новых высокомолекулярных гумусовых веществ устойчивых к разложению. Гумус – комплекс высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений циклического строения и кислотной природы. Содержание гумуса в верхнем слое почв колеблется от 1-2 до 10-12 % и более, постепенно или резко уменьшаясь с глубиной. Из гумусовых вещ-в выделяют 2 группы гумусовых кислот: фульвокислоты (ФК) и гуминовые кислоты. Соединение этих кислот содержатся во всех почвах, но в разных соотношениях. Фульвокислоты имеют цвет от соломенно-желтого до оранжевого. В химический состав ФК входят (углерод 40-52%, кислород 40-48%, водород 4-6%, азот 2-6%). ФК хорошо растворим в воде мин. кислотах и слабых щелочах. Водные растворы ФК имеют сильно кислую реакцию (pH 2,6-2,8). Кислотная природа ФК обусловлена карбоксильными и финолгидроксильными группами, водород которых способен к реакции обмена.

Гуминовые кислоты (ГК) имеют черную окраску и содержат больше углерода (52-63%). Они плохо растворяются в воде, но растворимы в слабых щелочах. ГК и ФК в растворах обладают св-ми коллоидов. Гумусовые кислоты взаимодействуют с минеральной частью почвы, формируя разные органо-минеральные производные. Из компонентов почвы в этом участвуют катионы NH4, K,Na, Ca, Mg, несиликатные формы полуторных окислов и глинистые минералы. При взаимодействии гумусовых кислот с катионами почв образуются соли – фульваты и гуматы. Гуматы аммония и щелочных металлов хорошо растворяются в воде, гуматы кальция и магния – не растворимы они образуют водопрочные гели; склеивая частицы почвы они закрепляются, на поверхности глинистых минералов. С несиликатными формами полутора окисей гумусовые кислоты образуют сложные соединения комплексной природы. Алюмо- и железо- фульватные соли подвижны, легко перемещаются по профилю почвы. При высокой насыщенности среды полуторными окислами эти соединения выпадают в осадок. Алюмо- и железо- гуминовые соли менее подвижны, они осаждаются и накапливается на месте своего образования. 3 группа органо-минеральных производных гумусовых вещ-в образуется при взаимодействии гумусовых кислот и их солей с коллоидами почвы - прочное склеивание пленок гумусовых кислот и их солей с поверхностью минеральных коллоидов образуются органо-минеральные коллоиды. Гумус подзолистых и дерново-подзолистых почв преобл. фульвокислоты.

Условия образования гумуса. В природных условиях почвенно-климатических зон характер и скорость разложения органических остатков, и процесс гумификации зависят от условий почвообразования. Водно-воздушный и тепловой режимы почв, состав растительных остатков, характер их поступления, состав микроорганизмов, механический состав и физико-химические сво-ва почвы. Процесс гумификации быстрее протекает в почвах с благоприятными условиями для роста растений и микроорганизмов (юге лесостепной зоны). В черноземных почвах образуется наибольше кол-во гумуса с преобладанием гуминовых кислот. К югу от подзоны типичных черноземов увеличивается теплообеспеченность и сухость почвы, что ослабляет процесс гумификации, снижает запасы гумуса в темно-каштановых почвах. К северу с меньшим кол-вом тепла и большей влажностью сокращается кол-во травянистых остатков и их зольность. Продукты гумификации частично вымываются (в подзолистых почвах запас гумуса не более 100 т на 1га). В таежно-лесной зоне в составе органических остатков много остатков деревянистых растений образующих много фульвокислот. Большое влияние на гумификацию оказывает мех. состав почвы. В песчаных и супесчаных почвах орг. вещ-во быстрее минерализуется, гумуса накапливается меньше, чем в глинистых почвах, разложение замедляется, а закрепление гумусовых вещ-в идет интенсивнее. На кол-во гумуса в почве влияет хим. состав материнской породы и содержание оснований кальция и магния в почве, способствующих закреплению гуминовых кислот и образованию агрномически ценной структуры почв. Гумус – важнейшая составная часть почвы, определяющая ее плодородие. Орг. вещ-во и гумус источники питания для растений. В гумусе почвы элементы питания сохраняются долго. При постепенной минерализации гумуса из него высвобождается азот, фосфор, сера и др. элементы доступные для растений. При разложении орг. вещ-ва увеличивается содержание углек. газа в почвенном воздухе, что ведет к увеличению фотосинтеза. Большая роль принадлежит гумусовым вещ-вам почвообразовательных процессах и формировании профиля почвы. Фульвокислоты активно участвуют в подзолистом процессе, а гуминовые – в дерновом. Гумус влияет на все агрономические св-ва почвы, поэтому содержание и распределение его по профилю – один из важных классификационных признаков различных типов почв.

***I. 5. Простое и расширенное воспроизводство орг. в-ва. Виды плодородия: естественное (природное); искусственное; эффективное, или экономи­ческое. Выделяют понятие потенциального плодородия. Естественное плодородие определяется сложным взаимодействием свойств и режимов почв, обусловленных развитием природного почвообразовательного процесса, не нарушенного, человеком (целинные почвы), характеризуется продуктив­ностью произрастающих на почве цензов. Земледельческое освоение почв вносит существенные изменения в естественное развитие почвенных процессов и режимов, в свойства почв (обработкой, внесением удобрений, мелиорации). Искусственное – регулируемое человеком, чистом виде оно возникает при создании субстратов для выращивания растений в теплицах, парниках.При с/х использовании почв искус­ственное плодородие в совокупности о естественным составляет экономическое – реализуется в урожае. Эффективное плодородие зависит от уровня природного плодородия, от условий использования почв в про­изводстве, развития науки и техники и реализации их достижений, тесно связано с социально-экономическими отношениями. Почва обладает определенными запасами элементов питания {запасной фонд), которые реализуются при создании урожая растений путем частичного его расхода (обменный фонд). Потенциальное плодородие характеризуется общими запасами элементов питания растений, формами их соединений и сложным взаимодействием всех других свойств, определяющих способность почвы в благоприятных условиях обеспечения растений другими зем­ными факторами (водой, воздухом, теплом) длительное время мобилизовать в необходимых для растений количествах элементы питания и поддерживать высокий уровень эффективного плодородия. Высоким потенциальным плодородием обладают черноземные почвы, низким — подзолистые. Высоким уровнем потенциального плодородия - болотные низинные торфяные почвы, которые обладают значительными запасами элементов питания и способны после осушительных мелиорации обеспечивать высокое эффективное плодородие за счет частичного расхода запасного фонда.

Плодородие тесно связано с процессами превращения, аккумуляции и передачи вещества, что является причиной количественных и качественных изменений факторов и условий плодородия. Повышение п л. - накопление элементов питания, переход их в более доступные для растений формы, улучшение структуры; снижение пл. - вынос элементов питания, закрепление их в труднодоступных формах, разрушение структуры. Изменения свойств почвы в течение какого-то периода могут привести к относительно исходному уровню плодородия. Следовательно, за определенный период времени (вегетационный период, годичный или севооборотный цикл) изменение плодородия может проявляться в виде неполного, простого и расширенного его воспроизводства. Формирование пл. почвы ниже первоначального уровня означает неполное воспроизводство почвенного плодородия. Возвращение почвенного пл. к исходному уровню означает простое воспроизводство плодородия. Создание почвенного пл. выше исходного уровня представляет собой расширенное воспроизводства пл. Воспроизводство почвенного плодородия есть объективный закон почвообразования, присущий всем формам его проявления. При развитии природного процесса почвообразования воспроизводство плодородия по неполному, простому или расширенному типу определяется развитием конкретных почвообразовательных процессов или их сочетанием. В условиях земледельческого использования почв воспроизводство их плодородия протекает под влиянием естественных факторов и различных приемов воздействия человека на почву.

Под воздействием естественных и антропогенных факторов развивается культурный почвообразовательный процесс. Специфичность - он развивается под направленным воздействием человека, происходит замена естественной растительности культурными агроценозами, на почвообразование воздействуют новые факторы, не свойственные природному процессу: обработка почвы, применение удобрений и других средств химизации, различные приемы мелиорации (осушение, орошение), емкость, интенсивность, характер биологического круговорота веществ и в целом обмен веществ и энергии. Важнейшая особенность круговорота веществ и энергии при развитии культурного процесса почвообразования — отчуждение с урожаем части созданного растениями органического вещества и заключенных в нем питательных элементов. Развитие культурного почвообразо­вательного процесса в условиях разумной целенаправленной деятельности, человека приводит к улучшению почв и повышению их плодородия. Нарушение - утрата почвенного плодородия (развитие эро­зии, процессов засоления, потеря гумуса, разрушение структуры).

В современном интенсивном земледелии широко прим. факторы интенсификации: химизация, мелиорация и механизация, использовании высокопродуктивных сортов с/х растений. Наибольшая эффективность этих факторов обеспечивается при высоком уровне почвенного плодородия. В условиях интенсивного земледелия важнейшая задача рационального использования почвы — обеспечение расширенного воспроизводства почвенного плодородия, т. е. одновременный рост как эффективного, так и потенциального плодородия.

Человек, зная закономерности развития почвы и ее плодородия, может повысить продуктивность почвы за счет увеличения содержания элементов питания, влаги и направленного восполнения их расхода (например, освоение пустынь и других территорий с малопродуктивными почвами); вернуть почве больше, чем изъято у нее с урожаем; регулировать свойства и режимы в целях создания более высокого уровня плодородия - уметь правильно реализовать эти возможности.

Путями воспроизводства: технологическим. Вещественный - применение удобрений, мелиорантов, пестицидов, благоприятное в агрономическом отношении чередование культур (севооборот), второй свя­зан с улучшением свойств почвы путем применения меха­нической обработки, приемов осушительной мелиорации и др. Направленное развитие культурного почвообразова­тельного процесса позволяет обеспечить определенные уровни (модели) почвенного плодородия - совокупность агрономически значимых свойств почв и их режимов, отвечающих определенному уровню продуктивности растений. Почва с оптимальными параметрами свойств, режимов и площади производственного участка обеспечивает наибольшую эффективность основных фак­торов интенсификации — химизации, механизации и ме­лиорации.

Модель почвен­ного пл. разрабатывать с учетом требований растений к свойствам почв, свойств и режимов конкретных почв, структуры почвенного покрова, генетических особенностей почв (строение профиля, наличие гумусовых горизонтов, фациальные условия водно-температурного режима), с учетом механического состава (песчаные и супесчаные, легко- и среднесуглинистые, тяжелосуглинистые).Модели оп­тимального почвенного плодородия и установленные наукой и практикой пути их достижения позволяют хозяйствам наиболее успешно решать конкретную задачу повышения плодородия почв. Общих показателей свойств почв и их режимов, оптимальные параметры которых необходимо установить для модели плодородной почвы: содержание и состав гумуса, его запасы, мощность гумусового слоя; содержание доступных форм элементов питания растений; плотность, агрегированность, влагоемкость, водопро­ницаемость, аэрация; мощность пахотного слоя, гумусового профиля; реакция среды, емкость поглощения, состав обменных катионов, степень насыщенности основаниями. Устанавливают оптимальные показатели зональных свойств, определяющих условия и уровень почвенного плодородия отдельных типов почв (наличие токсических веществ — подвижных форм алюминия и марганца в почвах таежно-лесной зоны, показатели солевого режима — содержание, состав и глубина залегания токсичных солей в почвах аридных и полуаридных зон). Эффективное плодородие зависит от способности почвы обеспечивать растение всеми необходимыми условиями в максимально потребных количествах. В целях повышения плодородия почвы и получении высоких и устойчивых урожаев необходимо одновременно действовать на все факторы жизни и роста растений, важно выявить основные факторы, воздействие на кот. стимулирует и максимальную эф-ть остальных (в засушливых зонах - обеспечение растений водой, в таежно-лесной зоне - систематическое применение удобрений и известкование почв). В зоне орошаемого земледелия - правильное орошение, исключающее возможность заболачивания и вторичного засоления почв. Реализация принципа одновременного воздействия на все факторы, определяющие урожай растений, требует дифференцированных приемов повышения плодородия почв в различных зонах.

Важное значение имеют: почвенные карты, картограммы содержания доступных растениям элементов питания; картограммы кислотности, засоленности, эродированности, заболоченности почв. Основные приемы повышения эффективного плодородия почв и максимального использования ее естественного пл. - рациональное применение орг.и мин. удобрений, известкованием и гипсованием почв, система их обработки, орошение и осушение, травосеяние, создание полезащитных лесных полос, введение севооборотов, с мероприятиями по борьбе с эрозией и возделыванием наиболее урожайных сортов растений. Конкретный характер приемов в системе этих мероприятий определяется особенностями почв хозяйства и требованиями возделываемых культур.

***I. 7. Пойменные почвы. Часть территории речной долины, периодически залп баемая полыми водами рек, называется поймой- 57,5 млн га (2,6 площади страны). Поемные и аллювиальные процессы - главная особенность почвообразования в поймах рек Поемные процессы - затопление территории поймы, полыми водами – дополнительный источник к атмосферному и грунтовому ист. увлажнения почв. Пойменность способствует поднятию грунтовых вод, смягчает климат, влияет на направление и интенсивность микробиологических процессов в почве, а также на характер природной растительности и ее; продуктивность, па солевой режим почв и почвенно-грун-товых вод. Аллювиальными процессы - принос паводковыми водами взмученного материала, размывание поймы и переотложение на ее поверхности взвешенных в воде частиц в виде слоя наилка, или аллювия.

Территория поймы в зависимости от удаленности ее от русла: прирусловую, центральную и притеррасную, различаются по составу аллювиальных отложений, рельефу, гидрологическим условиям, по растительности и почвенному покрову. Механический состав аллювия связан со скоростью движения полых вод в пойме: чем больше скорость течения, тем крупнее размер оседающих частиц. При переходе из русла в пойму резко уменьшается скорость течения воды - оседание в прирусловой части поймы большого количества взвешенных частиц. В области центральной и притеррасной пойм, где ско­рость полых вод медленнее и длительность затопления больше, откладывается аллювий, состоящий преимущественно из пылеватых и илистых частиц. По мере удаления от русла меняется механический состав аллювиальных почв, в них увеличивается содержание пыли и ила и уменьшается количество песчаных частиц Для аллювиальных наносов характерна слоистость, неоднородность механического состава. На его и кол-во аллювия влияют состав почв и пород водосборной территории, климатические особенности, облесенность и распаханпость бассейна. Если бассейны сильно облесены, то паводок более спокоен и растянут во времени, и в этом случае в пойме откладывается аллювий, в котором преобладают пылеватые и илистые частицы. Повышенные элементы рельефа сложены более легкими осадками, а понижения — более тяжелыми. Прирусловая пойма имеет обычно волнистый рельеф с резко выраженными песчаными валами и высокими гривами. Характерная черта ландшафта центральной поймы— старицы рек, вытянутые вдоль русла озера, заросшие по берегам кустами ивы, а иногда и окруженные крупными деревьями. Притеррасная пойма - по­ниженную по отношению к центральной пойме территорию, большей частью заболоченную. Растительность - луговые разнотравно-злаковые группировки (кострец безостый, тимофеевка, лисохвост, овсяница луговая, пырей ползучий, мятлик луговой). На повышенных элементах рельефа центральной поймы (гривы) травостой беднее. Прирусловая пойма - луга трех уровней высокого, среднего и низкого. Наиболее про­дуктивны луга центральной поймы - урожай сена достигает 30—40 ц/га.

Аллювиальные отложения служат естественным удобрением пойменных почв. Ведущим природным почвообразовательным процессом яв­ляется дерновый. Степень выраженности дернового процесса определяется мех. и химическим составом алюв. отложений, особенностями водного режима в разных частях поймы, зональными условиями почвообразования, степенью проявления процессов глеевого, солончакового при их сочетании с дерновым. Три группы аллювиальных почв.

Аллювиальные дерновые почвы фор­мируются на возвышенных элементах рельефа поймы, при глубоком залегании грунтовых вод и преимущественно на аллювии легкого механического состава, часто слоистом. Они расположены в прирусловой части поймы, а также по гривам центральной поймы. Почвообразовательный процесс развивается без влияния грунтовых вод, в условиях господства окислительной обстановки, на бедном, чаще всего песчаном или супесчаном аллювии. Поэтому гумусовый профиль в таких почвах обычно маломощен и слабо выражен, с невысоким содержанием гумуса и азота. Содержание зольных элементов питания зависит от минералогического состава аллювиальных отложений.

Аллювиальные луговые развив. при относительно неглубоком залегании грунтовых вод (1—2 м), капиллярная кайма которых находится в пределах почвенного профиля. Формируются преимуществен­но на суглинистом и глинистом аллювии в центральной, пойме, а также по понижениям прирусловой поймы – хорошо выраженный гум.профиль с отчетливой зернистой или комковато-зернистойструктурой зернистые почвы поймы. Профиль: Ад —дернина (на целине), сильно переплетенная корнями растений; A1— гумусовый горизонт темно- серого или серого цвета с бурым оттенком и зернистой структурой; B1— переходный гумусовый горизонт, часто с признаками оглеения; B-переходный горизонту с отчетливым оглеением, который постепенно переходит в суглинистые или глинистые аллювиальные отложения. Богаты гумусом, имеют значительную мощность гумусового слоя, обладают большим потенциальным запасом элементов питания, высокой емкостью погло­щения. рН от 4 до 6 и выше.

Аллювиально-болотные форм. в условиях длительного паводкового и устойчивого атмосферно-грунтового увлажнения – характерно накопление орг. в-в в виде торфа или иловато-перегнойной массы, развитие интенсивного оглеения. Выделяют почвы: Лугово-болотные - наличие одернованного гумусового оглеенного горизонта, сменяющегося гумусированным оглеенным горизонтом, переходящим ниже в минеральные глеевые гори­зонты; иловатоперегнойно-глеевые - сильная оглеенность,неясно различаются верхний перегнойный горизонт с глеевыми и ярко-ржавыми пятнами и нижележащий грязновато-сизый глеевый; иловато-торфяные - в притеррасной пойме - четко выражен торфяной горизонт различной мощности, сменяемый минеральным глеевым. Почвы обогащены скоплениями железа, вивианита, извести. Торф притеррасных болот богат азотом, фосфором, кальци­ем, магнием.

Почвенный покров пойм от­ражает зональные условия почвообразования, чем меньше река и ее пойма, тем резче выражена зональ­ность пойменных почв. В поймах лесостепной и степной зон создаются хорошие условия для развития луговой растительности. В аллювиальных почвах этих зон значит. количество гумуса, в кот. преобладают гумин. кислоты, связанные с кальцием. Почвы пойм лесостепи и черноземной зоны отлича­ются высоким потенциальным плодородием. Содержание перегноя в луговых почвах пойм этих зон or 5 до 13 %, в дерновых не превышает 6 %. При близком залегании минерализованных грунтовых вод в этих зонах возможно образование пойменных солончаковатых и солонцеватых почв. Типы почв болотной группы подразделяются на подти­пы в связи с выраженностью процессов торфонакопления и заиления. Основными родами являются: обычные, карбо­натные, солонцеватые, засоленные, оруденелые. Потенциальное плодородие пойменных почв изменяется от прирусловой части поймы к центральной и притеррасной; в этом направлении в почвах увеличиваются общий запас органического вещества и содержание общего азота, растет сумма обменных оснований. Лучшими явл. незаболоченные и незасоленные почвы зернистой поймы - почвы имеют большой гумусовый горизонт, значительный общий запас органического вещества (до 350—550 т/га), высокое содержание элементов питания, обладают благоприятными агрохимическими свойствами (овощные, сах. свекла, конопля, плодово-ягодные). Для поддержания плодородия пой. почв и по­лучения высоких урожаев овощных культур – азотн. уд-я. На кислых почвах с высоким содержанием подвижного железа необходимы также и фосфорные удобрения. Малогумусированные песчаные и супесчаные почвы сло­истой прирусловой поймы распашке не подлежат. Заболоченные и болотные почвы поймы требуют корен­ных мелиорации и после их осушения становятся ценными сельскохозяйственными угодьями для выращивания овощных, силосных и других культур. Для активизации микробиологических процессов и мобилизации элементов питания в первые годы освоения вносить в небольших дозах биологи­чески активные органические удобрения, калийные и медные удобрения. При возделывании овощных культур на осушенных при­террасных участках подбирать холодоустойчивые культуры (капуста, морковь, свекла) с более коротким вегетационным периодом. Богатый торф низинных притеррасных болот — ценный источник органических удобрений. Пойменные территории являются важнейшей кормовой базой животноводства (сенокосы, пастбища) - мелиоративные и агротехнические мероприятия: осушение заболо­ченных участков, удаление кустарника и кочек, подсев трав, внесение удобрений, регулирование пастьбы скота.