Практическое использование сведений о гранулометрическом составе почвы

Содержание камней, хряща или гравия, песка, пыли, и, особенно, иловато-коллоидных частиц, определяет многие важные свойства почвы, играет решающую роль в процессах, протекающих в почве.

Исследованиями установлено, что высокодисперсные фракции почвы (пыль, ил и коллоиды) обладают высокими показателями пластичности, липкости, усадки и другими физико – механическими показателями. Чем больше этих фракций содержится в почве и чем мельче их размеры, тем ярче будут проявляться свойства почвы, обусловленные ими. Они же определяют величину поглотительной способности почвы.

Гранулометрический состав почвы оказывает значительное влияние на водопроницаемость, фильтрационную способность, влагоемкость и т. д.

Усилия, затраченные на обработку почвы, сопротивление почвы орудиям обработки, нормы выработки и расхода горючего также зависят от гранулометрического состава почвы.

Вопрос «Кислотность и щелочность почв. Виды кислотности и щелочности почв. Состав ППК различных почв. Почвы насыщенные основаниями и ненасыщенные основаниями. Реакция почв»

Кислотность почв – это способность почвы подкислять почвенный раствор или растворы солей вследствие наличия в составе почвы кислот, а также обменных ионов водорода и катионов, образующих при их вытеснении гидролитически кислые соли (преимущественно алюминий).

Различают актуальную и потенциальную кислотность.

Актуальная кислотность почв – это кислотность почвенного раствора, обусловленная повышенной концентрацией в нем ионов водорода; наличием свободных кислот (угольная кислота) и водорастворимых органических кислот, гидролитически кислых солей и степени их диссоциации.

Актуальная кислотность определяется измерением рН водной суспензии или водной вытяжки из почвы. Она оказывает непосредственное влияние на развитие растений и почвенных микроорганизмов.

Если рН_водн = 4-5 – резкокислая – градации по Валькову.

5,1 – 6,0 – сильнокислая

6,1 – 6,5 – слабокислая

6,6 – 7,5 – нейтральная и близкая к ней

Потенциальная кислотность (скрытая) – кислотность ППК, т. е. ионы водорода и алюминия находятся в ППК.

В гумусовых горизонтах потенциальная кислотность обусловлена водородом, в горизонте В – алюминием. Источником водорода являются органические кислоты, которые образуются при разложении. Органических остатков и угольная кислота. Источником алюминия является кристаллическая решетка глинистых минералов.

В зависимости от характера выраженности различают 2 формы потенциальной кислотности – это обменная и гидролитическая.

Обменная кислотность – это кислотность, обусловленная обменно-поглощенными ионами водорода и алюминия, которые извлекают из почвы при обработке ее раствором нейтральной соли КCl.

Обменная кислотность ярко выражена в подзолистых, дерново-подзолистых почвах, красноземах, а также проявляется в серых лесных почвах, выщелоченных и оподзоленных черноземах, имеющих кислую реакцию среды. В почвах со слабокислой, нейтральной и щелочной реакцией среды обменная кислотность не проявляется.

При действии нейтральной соли обменная кислотность переходит в актуальную, вредную для растений и микроорганизмов.

Обменную кислотность выражают величиной рНсол или в мг-экв\100 г почвы. В величину обменной кислотности входит актуальная кислотность, следовательно, обменная кислотность почвы всегда больше, чем актуальная, а рН солевой вытяжки ниже, чем рН водной вытяжки.

Если рНсол – менее 4,0 – очень сильно кислые почвы

4,1 – 4,5 – сильнокислые

4,6 – 5,0 – среднекислые

5,1 – 5,5 – слабокислые

5,6 – 7,4 – нейтральные

При обработке почвы нейтральной солью не все ионы водорода и алюминия переходят в почвенный раствор. Часть их прочно закрепляется почвенными коллоидами, их можно вытеснить гидролитически щелочной солью – уксусно-кислым натрием. Эта кислотность называется гидролитической. Она свойственна даже черноземам. Эта кислотность характеризует общую кислотность почвы (и почвенного раствора и ППК) и выражается в мг-экв\100 г почвы.

Потенциальную кислотность определяют для того, чтобы решить вопрос о применении косвенных удобрений, для установления доз извести и возможного применения фосфоритной муки.

Т. о., кислотность почвы обусловлена фульвокислотами, органическими кислотами, образующихся при разложении растительных остатков. При этом под хвойными лесами их больше, поэтому кислотность таких почв выше. Под травянистой растительностью кислотность ниже. Кислотность увеличивают вносимые в почву физиологически кислые удобрения. Кислотность усиливает связь фосфора с полуторными окислами и снижает его доступность растениям; приводит к закупорке сосудов корневой системы, что снижает поступление элементов питания в растения; приводит к разрушению структуры, что приводит к ухудшению водно-физических свойств почвы, угнетению растений и жизнедеятельности микроорганизмов.

Негативное влияние кислотности на растения проявляется через недостаток кальция и повышенную концентрацию токсичных для растений ионов алюминия, марганца и водорода. В кислых почвах повышается растворимость железа, марганца, алюминия, бора, меди, цинка. При избытке этих элементов продуктивность растений снижается. Высокая кислотность понижает доступность молибдена. Кислая среда угнетающе действует на процессы аммонификации, нитрификации, фиксации азота из воздуха, ухудшая азотный режим почвы. Оптимальные условия для развития микрофлоры, определяющей эти процессы лежат в пределах 6,5 – 8,0.

Меры борьбы с кислотностью почв:

1) Известкование – это внесение в почву кальция и магния в виде карбонатов, окиси или гидроокиси для нейтрализации кислотности почв.

Это прием химической мелиорации, направленный не только на нейтрализацию, но и на улучшение ее агрофизических, агрохимических и биологических свойств почвы, обеспечение растений кальцием и магнием, направленных на мобилизацию и иммобилизацию (перевод элементов питания из недоступных форм в доступные) макро- и микроэлементов в почве, на создание оптимальных условий для жизни культурных растений.

Доза извести устанавливается по рНсол и V или по Нг.

Если рНсол = менее 4,5 – почвы сильно нуждаются в известковании

4,6 – 5,0 – средне

5,1 – 5,5 – слабо

Более 5,5 – не требуется известкования

По степени насыщенности почв основаниями:

Если V менее 50 % - сильно нуждаются в известковании

50 – 70 % - средне

70 – 80 – слабо

Более 80 % не нуждаются

Д_СаСО3 = 1,5 * Нг , (т\га)

Д = Нг * h * d * 50 / 1000 = 1,5 * Нг

50 – молярная масса СаСО3 в г/моль. При использовании Са(ОН)₂ дозу умножают на коэффициент 1,11, а СаО – умножают на 0,84

Сроки известкования определяются в зависимости от культуры: в апреле – под культуры ярового сева; в июне – августе – пол озимые.

Главная задача – это равномерно распределить по полю известь. Через 2-3 года рН приближается к нейтральной

ППК 2Н + СаСО₃ ППКСа + Н₂СО₃ Н₂О и СО₂

Известковые удобрения:

а) мергель; б) мел; в) доломит; г) жженная известь (СаО)и гашенная известь (Са(ОН)₂); д) известковые туфы; е) отходы свеклосахарной промышленности –дефекат.

2) Внесение физиологически щелочных удобрений – это натриевая селитра, мочевина, аммиачная селитра, термофосфат, фосфатшлак, фосфоритная мука и др.

Щелочность почвы и ее формы.

Различают актуальную и потенциальную.

Актуальная щелочность обусловлена содержанием в почвенном растворе гидролитически щелочных солей: карбонатов и гидрокарбонатов щелочных и щелочноземельных металлов.

Актуальная щелочность может быть общей, включающей в себя щелочность от нормальных карбонатов и гидрокарбонатов.

Актуальная щелочность выражается рНводн.

Если рНводн 7,2 – 7,5 – слабощелочная

7,6 – 8,5 – щелочная

Ьолее 8,6 – сильнощелочная.

Потенциальная щелочность обусловлена содержанием катиона натрия в ППК. По натрию в ППК различают почвы по степени солонцеватости:

Если натрия в ППК менее 3 % - несолонцеватые почвы

3 – 10 % - слабосолонцеватые

10 – 15 % - среднесолонцеватые

15 – 20 % - сильносолонцеватые

Более 20 % - солонцы

Щелочность почвы вредна для растений, а также вызывает ухудшение физических свойств почв: пептизацию почвенных коллоидов (органических и минеральных), обесструктуривание, заплывание, уменьшение водопроницаемости, увеличение липкости во влажном состоянии и твердости при высушивании; угнетает жизнедеятельность микроорганизмов. Но щелочность менее вредна, чем кислотность.

Мероприятия по устранению щелочности почв.

1) Гипсование – это внесение в почву гипса для улучшения ее физико-химических, физических и биологических свойств. Гипс вносится в почву, если содержание натрия в ППК более 10 %. Гипсование эффективно в зонах со средним количеством осадков не менее 350 мм в год или при орошении (НВ= 70 – 80 %), т. к. образованная соль должна быть вымыта из корнеобитаемого слоя.

ППК 2Nа + CaSO₄ ППК Са + Nа₂SO₄

Д _CaSO4 = 0,086 * (Nа – 0,1 Е) * h * d (Т\га)

В качестве гипсующих веществ применяют гипс и фосфогипс.

2) Применение кислых минеральных удобрений – это хлористый аммоний, сульфат аммония, суперфосфаты, аммиачная селитра.

3) Внесение навоза

4) Внесение лигнина

5) Кислование. В качестве средств кислования можно применять отходы промышленности, содержащие сильные кислоты или серу; последняя с помощью бактерий окисляется до серной кислоты. Но экономически не эффективно.

Реакция среды основных типов почв.

В природных условиях реакция почвенного раствора колеблется от рН 3 - 3,5 (в сфагновых торфах) до рН 9 – 10 (в солонцовых почвах) и рН 11 - 12 (в содовых солончаках), но чаще всего она не выходит за пределы рН 4-8.

Щелочную реакцию раствора имеют почвы сухих степей, полупустынь и пустынь – это южные черноземы и каштановые (рН = 7,2 – 8,5), сероземы (рН = 8,5), солонцы (рН = более 8,5).

Близкая к нейтральной (рН = 6,5 – 7,0) реакция раствора у выщелоченных, обыкновенных и типичных черноземов.

Оподзоленные черноземы, темно-серые лесные почвы имеют слабокислую реакцию среды (рН = 6,0 – 6,5); дерново-подзолистые, подзолистые и болотные почвы имеют кислую и сильнокислую реакцию среды (рН = 4-5).

Кислые почвы занимают в нашей стране значительные площади и широко используются после окультуривания для выращивания зерновых, кормовых, овощных и технических культур.

Различные растения неодинаково относятся к реакции почв. Одни из них могут расти в очень широких пределах рН, а другие очень чувствительны к изменению среды. Большинство растений не могут развиваться при рН менее 3 и рН более 9.

Емкость поглощения и состав обменно-поглощенных катионов различных типов почв.

В поглощенном состоянии в почве могут находится различные катионы: кальций, магний, калий, натрий, аммоний, водород, алюминий и др. Общее количество всех поглощенных катионов (по Гедройцу) называется емкостью поглощения (Е или ЕКО или Т), выражается в мг-экв\100 г почвы. ЕКО зависит от:

1) гранулометрического и минералогического состава;

2) содержания в почве органических веществ;

3) реакции среды (при подщелачивании ЕКО увеличивается в 2 раза у каштановых почв; у черноземов – в 202,5 раза; у красноземов – в 4,5-5 раз).

Итак, большой емкостью поглощения обладают суглинистые и глинистые почвы (черноземы, луговые почвы – Е достигает до 30-70 мг-экв\100 г почвы). Почвы, имеющие легкий гранулометрический состав (песчаные, супесчаные, щебенчатые), а также почвы, богатые полуторными окислами (оксиды алюминия и железа), минералами каолинитовой группы, слюдами, имеют небольшую емкость поглощения (10-15 мг-экв\100 г почвы – это подзолистые, дерново-подзолистые почвы).

Органические коллоиды почвы имеют емкость поглощения выше, чем минеральные. Например, Е гуминовых кислот – 350-500 мг-экв, а Е монтмориллонитовой глины – 80-120 мг-экв. Так как органических веществ в большинстве почв не более 5%, то Е обусловлена минеральными коллоидами. Чем выше содержание гумуса в почве, тем больше поглощение. Верхние горизонты почвы, содержащие больше органического вещества, обладают более высокой ЕКО, чем нижние горизонты.

Чем ниже концентрация ионов водорода в растворе, тем выше ЕКО. Кислая реакция, наоборот, уменьшает отрицательный заряд почвенных коллоидов и емкость поглощения катионов снижается.

В зависимости от типа почвы ЕКО варьирует в разных пределах (по Кауричеву)

Почва	ЕКО, мг-экв\100 г почвы
Дерново-подзолистая: песчаная среднесуглинистая глинистая	3 – 6 10 – 20 15 - 30
Серая лесная среднесуглинистая	15 - 30
Чернозем: типичный тяжелосуглинистый южный суглинистый	30 – 70 20 - 50
Светло-каштановая суглинистая	20 - 40
Краснозем суглинистый	13 - 25
Серозем типичный суглинистый	8 - 20
Солонец степной	17 - 29

Поглотительная способность относится к одному из наиболее существенных свойств почвы, т.к. она участвует в процессах почвообразования и развития плодородия. Поглотительная способность регулирует питательный режим почвы, обуславливая накопление многих элементов питания растений и микроорганизмов, регулирует реакцию почвы, степень ее буферности, водно-физические свойства. При анализе поглотительной способности почв, ее отдельных генетических горизонтов мы сталкиваемся с широким разнообразием величины ЕКО. Это разнообразие можно сгруппировать по степени выраженности поглотительной способности.

Если ЕКО 3 – 5 мг-экв\100 г почвы – крайне низкая поглотительная способность (элювиальные горизонты подзолистых почв);

5 – 10 – очень низкая (малогумусные почвы, сероземы);

10 – 15 – низкая (для влажных тропиков и субтропиков);

15 – 25 – средняя (серые и бурые лесные почвы);

25 – 35 – повышенная (характерна для гумусовых горизонтов сухостепных и полупустынных почв);

35 – 45 – высокая (для большинства черноземов);

45 – 60 – очень высокая (среднегумусные и тучные черноземы);

Более 60 – крайне высокая (типично только для отдельных компонентов почвенной массы: гумусовые вещества, вермикулит (65-145 мг-экв) и т. д.).

Состав обменных оснований в различных типах почв.

Состав поглощенных катионов в разных почвах различен и зависит от типа почвообразования, состава материнских пород и состава грунтовых вод. Наиболее распространенными во всех почвах являются кальций, магний, водород, алюминий, калий, натрий, аммоний.

Подзолистые и дерново-подзолистые почвы содержат кальций, магний, водород и алюминий. Водород и алюминий приводят к кислой реакции среды. Такие почвы имеют низкую Е, особенно в горизонте А₂.

В черноземах преобладают кальций и магний, причем кальция больше, чем магния. Одновалентных катионов (натрий, калий, водород и аммоний) в поглощенном состоянии содержат мало. Емкость поглощения высокая.

Каштановые содержат меньше гумуса, чем черноземы и меньшую Е. Основные катионы – кальций, магний и натрий (до 3 %).

Солонцы – кальций, магний, натрий (более 20 %). Благодаря натрию в почве коллоиды имеют высокий потенциал, при котором гели переходят в золи.

Сероземы имеют низкую Е, в составе ППК преобладают кальций, магний; содержание калия и натрия не превышает 10-15 % от Е.

Красноземы – почвы влажных субтропиков. Это кислые почвы. В составе ППК преобладают водород и алюминий (до 70 – 80 % от Е) и немного кальция и магния.

Болотные почвы – содержат кальций, магний, водород, алюминий и аммоний в большом количестве.

Значение катионов в агрономических свойствах почв.

Состав и количество обменных катионов сильно влияют на физические и химические свойства почв.

Кальций и натрий играют роль в структурообразовании. Кальций является хорошим коагулятором, способствует свертыванию почвенных коллоидов и образованию водопрочных агрегатов. Высокогумусированные почвы содержат в ППК кальция 98-99 %. Степень насыщенности почв кальцием определяется по формуле: V_Ca = S_Ca * 100/E * 100 %. Соколовский назвал кальций стражем структуры. Натрий имеет противоположное значение, приводит к пептизации почвенных коллоидов. Характерно для солонцовых почв. Они имеют неводопрочную структуру, большую твердость при высыхании и липкость при увлажнении.

Магний при небольшом содержании (до 15 % от Е) не оказывает неблагоприятные действия на свойства почв. Но если его много действует как натрий. Оптимальное соотношение кальция к магнию = 5 : 1.

Водород и алюминий обуславливают кислую реакцию среды.

Калий в поглощенном состоянии мало, но если много вызывает солонцеватость. Вильямс говорил, что калий приводит к обесструктуриванию почв.

Аммоний – это источник питания, но если много – это признак заболачивания, нехватка кислорода.

Сумма обменных оснований (S) – суммарное количество всех обменных катионов, кроме водорода и алюминия. Выражается в мг-экв\100 г почвы. Доля суммы поглощенных оснований от Е, выраженная в процентах называется степенью насыщенности почв основаниями. Почва, не содержащая водород и алюминий называется насыщенной основаниями и наоборот. Степень насыщенности почв основаниями определяется по формуле: V = S * 100\Е * 100%

Если V менее 50 % - сильно нуждается в известковании

50 – 70 % - средне нуждается

70 – 80 % - слабо нуждается

Более 80 % - не нуждается в известковании

Вопрос «Понятие о коллоидах. Происхождение, состав, строение и свойства»

Коллоиды – это частицы, размер которых находится в пределах 0,0001-0,02 нм (или 0,001-0,2 мк).

Образование коллоидов в почве происходит 2-мя путями:

1) В результате раздробления крупных частиц, в процессе физического и химического выветривания;

2) Конденсационным путем вследствие химического и физического соединения молекул или ионов.

Коллоиды принимают активное участие в физико-химических процессах. Их отдельно выделяют в почвенно-поглощающий комплекс (ППК).

Вследствие малого размера коллоидные частицы имеют большую общую поверхность и большую поверхностную энергию, благодаря которой коллоиды обладают способностью поглощения.

Количество коллоидов в почве колеблется от 1-2 до 30-40 % к массе почвы. Содержание их зависит от: 1) содержания гумуса и его качества; 2) гранулометрического состава.

По почвенному профилю коллоиды распределены неодинаково в зависимости от типа почв. В черноземных, каштановых и дерновых почвах коллоиды распределены по профилю равномерно; дерново-подзолистых, серых лесных и подзолистых почвах коллоиды накапливаются в горизонте В.

Первые представления о коллоидах были даны в 18 веке учеными Рейссу, Ходневым, Борщевым, Думанским, Костычевым, Вильямсом; в 19 веке Гедройцем, Соколовским, Антиповым-Каратаевым, Тюлиным, Александровой.

Состав почвенных коллоидов. Строение коллоидной мицеллы.

Почвенные коллоиды состоят из минеральных, органических и органо-минеральных веществ.

Минеральные коллоиды представлены в основном вторичными минералами: глинистыми минералами (каолинит и монтмориллонит), полуторными окислами железа и алюминия, гидрослюдами. Из первичных минералов в коллоидной фракции встречается в небольших количествах кварц и слюды. Кварц обладает значительной стойкостью и сохраняется даже при высокой степени выветривания, в отличие от других первичных минералов, таких, как полевые шпаты, которые в измельченном состоянии легко поддаются выветриванию и поэтому практически отсутствуют в мелких фракциях.

Чаще всего встречаются в почвах глинистые минералы (алюмосиликаты), которые обладают высокой емкостью поглощения, особенно монтмориллонит (Е – 80-120 мг-экв\100 г почвы).

Глинистые минералы играют особое значение в плодородии почв.

Монтмориллонитовая группа встречается в основном в рыхлых почвах, имеет 3-х слойную кристаллическую решетку, состоящую из 2-х тетраэдров и 1 октаэдра. За счет этого строения связь химических элементов слабая, проникновение воды хорошее, что усиливает набухание, липкость, связность почв и их распыленность.

Каолинитовая группа состоит из 2-х слойной кристаллической решетки (октаэдра и тетраэдра). Это более прочная связь, вода проникает труднее. Поэтому такие почвы не набухают, способствуют низкой ЕКО (10-20 мг\экв).

Глинистые минералы способны к коагуляции при воздействии с 2-х и 3-х валентными катионами и легко пептизируются при подщелачивании (натрий и калий).

Химический состав минеральных коллоидов представлен: окись кремния от 40 до 60 %; окись алюминия – 10-25 %; окись железа – 5-10% и небольшое количество соединений кальция, магния, титана, марганца, калия, натрия, фосфора, серы и микроэлементов (бор, цинк, кобальт, медь и др.)

Количество указанных элементов зависит от породы и условий, в которых образовались коллоиды; климата, возраста почвы, растительности, микроорганизмов и др. причин

Органические коллоиды образуются в результате разложения растительных и животных организмов. Они состоят из ГК, ФК, их солей, лигнина, протеина, клетчатки, смол, белковых веществ микроорганизмов и др. сложных соединений. Наиболее важными химическими элементами этих соединений являются углерод, водород, кислород, азот, сера и фосфор. Кроме того они содержат небольшое количество оснований натрия, калия, кальция, магния, алюминия, железа, кремния.

Заряжены отрицательно. У органических коллоидов отрицательный заряд и способность к обменному поглощению катионов обусловлены карбоксильными группами (СООН), которые придают кислотные (ацидоидные) свойства, а также гидроксильными группами (ОН), водород которых может быть замещен другими катионами. Характерной особенностью органических коллоидов является высокая емкость поглощения 100-200 мг-экв\100 г почвы. Органические коллоиды находятся в тесной связи с минеральными коллоидами и небольшая часть находится в свободном состоянии.

Органо-минеральные коллоиды представлены минеральными коллоидами, поверхность которых покрыта органической пленкой. Заряжены отрицательно. Характеризуются высокой емкостью поглощения (Но все же состав и строение изучены слабо).

Чтобы понять свойства почвенных коллоидов, необходимо ознакомиться с их строением.

Коллоидная частица, вместе с находящимся на ее поверхности слоями ионов и молекул воды, называется коллоидной мицеллой (по Вигнеру Г.).

Во влажном состоянии мицеллы могут быть (хотя и не всегда) отделены друг от друга раствором, который называется межмицеллярным или интермицеллярным раствором. Внутренняя часть мицеллы называется ядром. Ядро представляет собой агрегат недиссоциированных молекул какого-либо вещества (глинистые минералы, гуминовые кислоты, кремнезем, гидроксид алюминия и др.). На границе с дисперсной средой в результате диссоциации внешних молекул ядра или поглощения ионов из дисперсионной среды, на поверхности ядра формируется двойной электрический слой ионов (ионогенный слой). Внутренние, т.е. находящиеся на ядре, ионы называются потенциалопределяющими, а внешние – компенсирующие противоположнозаряженные. Потенциалопределяющие ионы обычно имеют отрицательный заряд, а компенсирующие – положительный. Компенсирующие ионы в почвоведении называют обменными или поглощенными катионами. Сумма этих катионов составляет емкость поглощения почв. Значительная часть поглощенных катионов расположена рядом с потенциалопределяющими ионами. Эта часть образует неподвижный слой ионов. Над ним лежит диффузный слой ионов, постепенно сливающийся с интермицеллярным раствором. Ядро мицеллы вместе с потенциалопределяющими ионами называется гранулой. Гранула вместе с неподвижным слоем компенсирующих ионов называется частицей.

В зависимости от состава ионов в потенциалопределяющем слое коллоиды могут иметь отрицательный, положительный или переменный заряд:

1) Ацидоиды – поверхность частиц заряжена отрицательно, обменными катионами являются катионами. К ним относятся минеральные, органические и органо-минеральные коллоиды, представленные гумусовыми кислотами, кремнекислотами, глинистыми минералами. Преобладают в черноземах, каштановых, дерновых, серых лесных почвах.

2) Базоиды – поверхность частиц заряжена положительно, обменными ионами являются гидроксильные ионы и другие анионы (гидрат окиси железа).

3) Амфолитоиды – поверхность частиц заряжена положительно Лии отрицательно в зависимости от рН среды. В кислой и нейтральной среде ведут себя как базоиды, а в щелочной – как ацидоиды. К амфолитоидам принадлежат гидроокиси железа и алюминия, монтмориллонит и органические коллоиды, представленные белковыми веществами, в основном плазмой микроорганизмов, изоэлектрическая величина рН которых равна 4-4,5.

Гидрофильность и гидрофобность почвенных коллоидов.

По отношению к жидкой фазе почвенные коллоиды делятся на гидрофильные и гидрофобные коллоиды. Частицы первых адсорбируют на своей поверхности молекулы и гидротированные ионы жидкой фазы. Поэтому каждая частица гидрофильного коллоида окружена жидкой оболочкой. Частицы гидрофобных коллоидов не адсорбируют молекул жидкой фазы. Поэтому такие почвы характеризуются плохой смачиваемостью, при насыщении почвы высокогидратируемыми катионами происходит пептизация почвенных коллоидов. Из почвенных коллоидо ГК, кремнекислота, монтмориллонит являются гидрофильными, а гидроокиси железа и алюминия, каолинит проявляют признаки гидрофобности. Частицы почвенных суспензий гидрофобны.

Коагуляция и пептизация почвенных коллоидов и их значение в почвенном плодородии.

В зависимости от наличия или отсутствия заряда коллоиды могут находится в состоянии золя или геля.

Золь – коллоидный раствор. Обусловлен наличием заряда в коллоидной системе; представляет состояние коллоидно раздробленного вещества, рассеянного в дисперсионной среде.

Гель – коллоидный осадок. При отсутствии заряда в коллоидной системе дисперсная фаза укрепляется и отделяется от дисперсионной среды.

Благодаря наличию одноименных зарядов коллоидные частицы в растворе не могут сближаться, а находятся во взвешенном состоянии. При лишении заряда они сближаются, сталкиваются и слипаются друг с другом. Процесс соединения коллоидных частиц называется коагуляция называется коагуляция, следующее за ним осаждение - седиментация. Минимальная концентрация солей, при которой наступает коагуляция коллоидов называется порогом коагуляции. Обратный процесс коагуляции, т.е. переход из геля в золь называется пептизация. Это связано с восстановлением заряда коллоидной системы, повышением дзета-потенциала. Не все коллоиды могут легко переходить из состояния геля в золь. Такие коллоиды называют необратимыми. Коллоиды, переходящие из золя в гель и обратно, называют обратимыми.

В природных условиях коагуляция происходит под влиянием периодического высушивания почвы, нагревания, увлажнения, промораживания, изменения реакции среды и других причин. Почвенные коллоиды теряют водную оболочку, электрический заряд, слипаются друг с другом и выпадают в осадок.

При насыщении ППК катионами натрия образуется золь, что приводит к распыленности почвы, увеличению заряда почвенных коллоидов и гидратации. Замещение натрия кальцием способствует переходу из золя в гель и образованию водопрочной структуры.

В с\х производстве пептизация играет отрицательную роль. Почву весной необходимо обрабатывать только в спелом состоянии (когда она не пылит и не прилипает к орудиям). Это обосновано с точки зрения учения о свойствах коллоидов. Когда орудие раздвигает почву, имеющую высокую влажность, то его действие будет аналогично действию разминания, которое способствует пептизации коллоидов.

Вопрос «Понятие о плодородии, виды плодородия. Воспроизводство почвенного плодородия. Бонитировка почв. Агропочвенное районирование»

Плодородие почв – это способность почвы удовлетворять потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла и благоприятной физико-химической средой для нормального роста и развития.

Следует различать факторы и условия плодородия. К факторам относятся элементы азотного и зольного питания растений, вода, воздух, частично тепло, необходимый для жизни растений. К условиям относят совокупность свойств, сложное взаимодействие которых определяет возможность обеспечения растений земными факторами (физические, химические, физико-химические свойства и др.).

Все эти свойства определяют уровень плодородия почвы. Оценка состава, свойств и режимов почв с точки зрения почвенного плодородия, его уровня с учетом требований сельскохозяйственных растений и технологий их возделывания составляет агрономическую характеристику почв.

Она строится на оценке следующих показателей: 1) физических свойств (гранулометричесий состав, плотность, пористость, тепловые, водные, воздушные свойства и режимы почв, физико-механические свойства); 2) химических свойств (гумусовое состояние, минералогический и валовой химический состав, подвижные макро- и микроэлементов, наличие токсичных веществ); 3) физико-химических свойств (ОВП, рН среды, Е, сумма и состав обменных оснований, степень насыщенности почв основаниями; 4) биологических свойств (количество микроорганизмов, нитрификационная и азотфиксирующая способность, интенсивность разложения целлюлозы, «дыхание» почвы, ферментативная активность, фитосанитарное состояние почв).

Различные растения (группы растений) предъявляют неодинаковые требования к почвенным условиям. Поэтому при оценке плодородия почвы по показателям ее свойств и режимов необходимо учитывать требования конкретных растений. Показатели свойств изменяются во времени и зависят от сезонных циклов почвообразования, приемов воздействия на почву и длительности сельскохозяйственного использования.

Виды плодородия.

Различают следующие виды плодородия: естественное (природное), искусственное, эффективное (экономическое), потенциальное.

Естественное плодородие формируется в результате протекания природного почвообразовательного процесса, не осложненного вмешательством человека. Оно характерно для целинных почв и определяется биологической продуктивностью, то есть количеством растительной массы, создаваемый за год на единицу площади.

Искусственное плодородие создается в результате обработки, применения удобрений, мелиорации и других приемов по окультуриванию почв. Однако окультуренная почва наряду с искусственным всегда обладает и естественным плодородием, обусловленным природными свойствами почвы. Чем выше культура земледелия, тем больше изменились первоначальные качества почвы и тем сильнее выражено в ней искусственное плодородие. Эти два плодородия неразрывно связаны между собой.

Потенциальное плодородие характеризует потенциальные возможности почвы, обусловленные совокупностью ее свойств и режимов (как приобретенных в процессе почвообразования, так и созданных человеком), при благоприятных условиях длительное время обеспечивать растения всеми необходимыми факторами жизни. Так, высоким потенциальным плодородием обладают черноземные почвы, низким – подзолистые.

Эффективное (экономическое) плодородие совместно формируют естественное и искусственное плодородие. Оно измеряется урожайностью культур. Эффективное плодородие – это результат реализации потенциального плодородия. Урожайность зависит не столько от уровня потенциального плодородия, сколько от технологии возделывания, экологической группы растений, погодных условий и организационных факторов.

Воспроизводство почвенного плодородия.

Плодородие почв тесно связано с процессами превращения, аккумуляции и передачи веществ и энергии, что является причиной количественных и качественных изменений факторов и условий плодородия.

Эти изменения могут протекать как в благоприятном направлении для развития плодородия и приводить к его повышению, так и в неблагоприятном, что приводит к снижению плодородия. Следовательно, за определенный период времени (вегетационный период, годичный или севооборотный цикл и т.д.) изменение плодородия может проявляться в виде неполного, простого и расширенного его воспроизводства.

Формирование плодородия почвы ниже первоначального уровня означает неполное воспроизводство почвенного плодородия, возвращение почвенного плодородия к исходному уровню – простое воспроизводство плодородия. Создание почвенного плодородия выше исходного уровня представляет собой расширенное воспроизводства плодородия.

Воспроизводство почвенного плодородия есть объективный закон почвообразования, присущий всем формам его проявления.

Под воздействием естественных и антропогенных факторов развивается культурный почвообразовательный процесс. Его развитие в условиях целенаправленной деятельности человека приводит к улучшению почв и повышению их плодородия. Нарушение этого принципа может привести к утрате почвенного плодородия (развитие эрозии, процессов засоления, потеря гумуса, разрушение структуры и т.д.).

В условиях интенсивного земледелия важнейшая задача рационального использования почвы – это обеспечение расширенного воспроизводства почвенного плодородия, т.е. одновременный рост как эффективного, так и потенциального плодородия.

Воспроизводство плодородия почвы в интенсивном земледелии осуществляется двумя путями: вещественным (применение удобрений, мелиорантов, пестицидов, ведение севооборотов) и технологическим (применение механической обработки, осушительные мелиорации и др.).

Направленное развитие культурного почвообразовательного процесса позволяет обеспечить определенные уровни (модели) почвенного плодородия, под которыми понимают совокупность агрономически значимых свойств и их режимов, отвечающих определенному уровню продуктивности растений.

Оптимальные параметры свойств почвы – это такое сочетание количественных показателей свойств почвы, при котором могут быть максимально использованы все жизненно важные для растений факторы, наиболее полно реализованы потенциальные возможности выращиваемых культур и обеспечен наивысший урожай при его хорошем качестве.

В природе существует значительное многообразие почв по внешнему виду, свойствам, процессам и режимам. Даже в одном хозяйстве может встречаться до 200 различных типов, подтипов, родов, видов, разновидностей и разрядов почв. При этом, для целей сельскохозяйственного производства для почвы необходимо рекомендовать систему севооборотов, систему удобрений, систему обработки и интегрированную систему защиты растений. Очевидно, что дать такие рекомендации на все почвы, отличающиеся хоть чем-то друг от друга, нереально. Тем более, практически невозможно и использовать каждую почву по отдельным агроправилам и технологиям.

Для того, чтобы решить проблему наиболее правильного сельскохозяйственного использования отдельных почв, все их многообразие объединяют в более крупные группы, близкие по своим агрономическим свойствам, по характеру с-х использования – в агропроизводственные группы.

Агропроизводственная группировка почв – это объединение почв, близких по генетическим, агроэкологическим и агрономическим свойствам, в группы, характеризующиеся одинаковой возможностью сельскохозяйственного использования и однотипным характером мероприятий по улучшению свойств.

Почвы, объединяемые в одну группу, должны иметь следующие, приблизительно одинаковые, показатели:

1) водно-воздушные, тепловые свойства и режимы, выявляемые на основе оценки гранулометрического состава, а также учета геоморфологических и гидрологических условий залегания почв;

2) питательный режим и уровень плодородия ( содержание элементов питания, уровень гумусированности, реакция среды);

3) отношение почв к обработке ( физико-механические свойства почв, сроки спелости, особенности углубления пахотного слоя и др.);

4) потребность в мелиорациях (степень заболоченности, уровень залегания грунтовых вод, степень засоления и др.);

5) содержание в почве вредных для растений веществ в токсических концентрациях ( тяжелые металлы, водорастворимые соли, радионуклиды и др.);

6) показатели степени эродированности;

7) баллы бонитета;

8) рельеф, в условиях которого залегают почвы;

9) степень однородности почвенных контуров, их величина, конфигурация, структура почвенного покрова.

Материалы производственной группировки почв используются для учета качества почвенных ресурсов и оценки земель: для наиболее эффективного применения агротехнических и мелиоративных мероприятий; для правильного размещения культур и специализации севооборотов; для решения вопросов трансформации угодий.

Агропроизводственные группировки почв бывают общими для страны, региональными и хозяйственными. В каждую из этих видов группировки входят: 1) общая – комплексная агропроизводственная группировка почв, определяющая общие растениеводческие свойства почв, имея весь комплекс сельскохозяйственных культур, возделываемых на данных почвах, и 2) специализированные группировки – применительно к потребностям отдельных сельскохозяйственных культур.

Агрогруппировка почв для страны составляется по сходству агрономических свойств и особенностей почв, с учетом зональных и провинциальных экологических особенностей сельскохозяйственных угодий. Группы разделяют по гранулометрическому составу, каменистости и некоторым другим особенностям.

Региональные комплексные агропроизводственные группировки почв строятся на тех же принципах. Принятые группы почв для учета в масштабе страны должны быть обязательно сохранены, но вводятся их дополнительные подразделения, учитывающие сельскохозяйственную специфику региона. Большое значение имеют региональные специализированные группировки почв по отдельным сельскохозяйственным культурам, которые строятся с использованием материалов бонитировки почв и имеют важное значение для правильного размещения культур, построения севооборотов и распределения удобрений.

Хозяйственные агропроизводственные группировки почв являются формой агрономической интерпретации и обобщения крупномасштабных почвенных исследований территорий конкретных хозяйств. Они также делятся на комплексные и специализированные. Комплексные агропроизводственные группировки почв хозяйств строятся, исходя из однотипности сельскохозяйственного использования почв, одинаковой направленности агромелиоративных мероприятий. При этом используются следующие критерии: сходство агрономических свойств почв, определяемое их генетическими особенностями; сходство условий рельефа, с точки зрения использования с.-х. угодий; сходство структуры почвенного покрова.

В настоящее время внутрихозяйственная агропроизводственная группировка почв является обязательным завершающим этапом обобщения материалов крупномасштабного обследования почв разных хозяйств. При составлении можно руководствоваться такой последовательностью разделения почв. На первом этапе почвы разделяют на 2 группы: 1) почвы, не требующие специальной агротехники и мелиорации, позволяющие возделывать типичные для зоны культуры при нормативной зональной агротехнике; 2) почвы, требующие специальной агротехники и мелиорации.

На втором этапе почвы первой группы целесообразно делить на 2 части по гранулометрическому составу: глинистые и суглинистые, супесчаные и песчаные. Это связано с большими различиями в агрономических условиях использования указанных групп почв.

На третьем этапе разделение почв, не требующих мелиорации и специальной агротехники, основывается на учете зональных особенностей. Например, для черноземов разделение их на оподзоленные, выщелоченные, типичные, обыкновенные.

Заключительный этап подразделения почв первой группы должен строиться на видовых различиях, особенности их химизма.

При группировке почв, требующих специальной агротехники и мелиоративных мероприятий, в связи с особенностями строения профиля, целесообразно их объединить в следующие 4 группы, в зависимости от мероприятий и объема затрат, связанных с их проведением: 1) улучшаемые специальной агротехникой; 2) улучшаемые легкими мелиорациями; 3) улучшаемые тяжелыми мелиорациями; 4) практически немелиорируемые.

Дальнейшее разделение в пределах указанных четырех групп проводится по направленности и характеру мелиоративных мероприятий. Для почв, объединенных в одну агропроизводственную группу, намечается одинаковое направление их с.-х. использования и общий комплекс агротехнических мероприятий при возделывании с.-х. культур, применение комплекса противоэрозионных или мелиоративных мероприятий и т. д.

Фридланд В.М. разделил агропроизводствееные группировки почв на три категории. В первой категории почвы группируются, в соответствии с «агрономическими качествами по отношению к какой-либо сельскохозяйственной культуре», во второй – по отношению к определенным экологическим группам культур, в третьей – по общим растениеводческим качествам. Первые две категории, в которых учитывались четко выраженные запросы растений к почвенным условиям, практиковались довольно ограниченно (культуры чая, винограда, в известной мере, плодовых и овощных).

Наибольшее распространение получили общие группировки, построенные на свойствах почв, определяющие их качества, как среды для культурных растений.