Показатели гумусового состояния почв

Химические и физико-химические свойства почв

Органическое вещество почв. Содержание и запасы органического вещества в почвах традиционно служат основными критериями оценки почвенного плодородия, а в последние годы все больше рассматриваются и с точки зрения экологической устойчивости почв как компонента биосферы.

Органическое вещество в целом и отдельные его группы разносторонне влияют на агрономические свойства и режимы почв.

Органическое вещество почв в большой мере определяет пи­щевой режим почв, их физические и физико-химические свойства, в особенности поглотительную способность, буферность, структурное состояние, влагоемкость и др.

Гумусовое состояние почв принято характеризовать содержанием гумуса в пахотном слое, запасами в слое 0 - 100 см, отношением C:N, т.е. обогащенностью азотом, и отношением углеро­да гуминовых кислот к углероду фульвокислот, в соответствии с которым определяется тип гумуса (табл. 2.41). Оценка содержания гумуса в почвах дифференцирована в зональном аспекте. Для подзолистых и дерново-подзолистых почв выделяются следующие виды по содержанию гумуса в аккумулятивно-гумусовом горизонте: слабогумусированные – менее 0,5%, малогумусированные – 0,5-1,5%, среднегумусированные – 1,5-2,5%, повышенногумусированные – 2,5-3,5%, многогумусные – более 3,5%. Для черноземов и других темноцветных почв выделяются виды: слабогумусированные – менее 3%, малогумусированные – 3-5%, среднегумусированные – 5-7%, многогумусные – 7-9%, тучные – более 9%.

Между содержанием гумуса в почвах и урожайностью сельскохозяйственных культур имеется определенная связь, особенно в экстенсивном земледелии при очень ограниченном применении удобрений, когда почвенный гумус служит единственным (или основным) источником тех или иных элементов минерального питания растений. В этом случае, например для черноземов, коэффициент корреляции между урожайностью сельскохозяйственных культур и содержанием гумуса составляет 0,75-0,90.

Признак	Уровень признака	Пределы значений
Запасы гумуса в слое 0-100 см	Очень высокие	>600
Высокие	400-600
Средние	200-400
Низкие	100-200
Очень низкие	<100
Обогащенность азотом, C:N	Очень высокая	<5
Высокая	5-8
Средняя	8-11
Низкая	11-14
Очень низкая	>14
Тип гумуса, Сг.к.:Сф.к.	Гуматный	>2
Фульватно-гуматный	2-1
Гуматно-фульватный	1.0-0.5
Фульватный	<0.5

По мере интенсификации земледелия эта связь значительно усложняется. При оптимальной обеспеченности влагой, минеральными элементами питания, благоприятном соотношении механических элементов и глинистых минералов она часто не проявляется или выражена слабо. В засушливых условиях зависимость продуктивности почв от их гумусового состояния проявляется сильнее, поскольку с повышением содер­жания гумуса возрастает влагоемкость почв и соответственно растут запасы продуктивной влаги, уменьшается испарение, т.е. улучшается водный режим.

При высоком уровне интенсификации земледелия влияние органического вещества почвы на урожайность проявляется через сложные системные взаимодействия, которые обусловливают, в частности, разрешающую способность почвы по отношению к усиливающейся химизации. В связи с этим наряду с физико-химическими аспектами на первый план выходят биологический и экологический, в особенности для преодоления большой пестицидной нагрузки. Весьма важны также энергетический и экономический аспекты поскольку затраты механической энергии на обработку почвы в большой мере определяются гумусовым состоянием.

Наиболее целесообразным подходом к выявлению агрономической ценности гумуса и его составляющих можно считать разделение всех органических соединений почвы на две части: группу консервативных, устойчивых веществ и группу лабильных соединений. Первая группа объединяет специфические гумусовые вещества, которые характеризуют типовые признаки почв и перечисленные их физико-химические и физические характеристики. Эти вещества участвуют в питании растений в малой степени, но создают для них благоприятную среду. Положительная агрономическая роль консервативных составляющих почвенного гумуса наиболее наглядно проявляется в экстремальных ситуациях: в засушливые периоды, при химическом загрязнении почв. Поэтому наиболее устойчивым оказывается земледелие на почвах с высоким содержанием гумуса.

Вторая группа органических веществ почвы, лабильные компоненты которой непосредственно участвуют в питании сельскохозяйственных растений, формируют водопрочную структуру почвы, служат энергетическим материалом для микроорганизмов, проявляется в агрономическом отношении более отчетливо. По компонентному составу она подразделяется на легкоразлагаемое органическое вещество (ЛОВ) и лабильные гумусовые вещества (ЛГВ). К легкоразлагаемому органическому веществу относятся неразложившиеся остатки растительного и животного происхождения, детрит и органические удобрения. Лабильные гумусовые вещества включают неспецифические органические соединения разнообразной природы, прогумусные и новообразованные гумусовые вещества, гумусовые вещества, непрочно связанные с минеральной частью почвы.

Дефицит лабильных форм органического вещества в почвах определяет состояние так называемой выпаханности, т.е. резкое ухудшение питательного режима и структурного состояния. Поэтому первоочередное значение приобретают мероприятия, направленные на поддержание в почве определенного количества лабильного органического вещества.

Нормативы оптимального содержания лабильного органического вещества в почвах при различном их использовании должны разрабатываться зональными научными учреждениями.

Емкость катионного обмена является одной из интегральных агрономических и экологических характеристик почв. Емкостью катионного обмена в значительной степени обусловлена буферность почв. С емкостью катионного обмена связывается устойчивость почв к антропогенным воздействиям, в частности, к химическому загрязнению. По возрастающей степени устойчивости к антропогенному воздействию почвы разделяются на пять групп: 1) с ЕКО менее 10 мг-экв/100 г почвы; 2) 10…20; 3) 21…30; 4) 31…40; 5) более 41 мг-экв/100 г почвы.

В оценке состава обменных катионов наибольшее значение имеют ионы Са²⁺, Мg²⁺, Na⁺, Н⁺, Al³⁺. Первые три относят к обменным основаниям. Водород и алюминий обусловливают гидролитическую кислотность, поглощенный натрий и повышенное количество магния – солонцеватость почв. Состав обменных катионов во многом определяет физические свойства почв.

Кислотно-основное состояние обусловливает многие особенности поведения элементов в почве, с ним связаны режимы органического вещества и элементов минерального питания, подвижность соединений (в том числе токсичных для растений). Реакция почвенного раствора оказывает и прямое действие на культуры.

Негативное влияние повышенной кислотности на растения проявляется через недостаток кальция, повышенную концентрацию токсичных для растений ионов Al³⁺, Mn²⁺, Н⁺, изменение доступности для растений элементов питания, ухудшение физических свойств почвы, снижение ее биологической активности. В кислых почвах увеличивается растворимость соединений Fe, Mn, Al, B, Cu, Zn, избыток которых отрицательно влияет на растения. Высокая кислотность снижает доступность молибдена. Усвояемость фосфора максимальна при рН 6,5, в более кислой и более щелочной среде она снижается. Кислая среда ухудшает азотный режим почвы, угнетая процессы аммонификации, нитрификации, азотфиксации. Для этих процессов оптимум рН лежит в интервале 6,5…8,0. Особо негативную роль в кислых почвах играет алюминий. При рН 4 содержание алюминия в почвенных растворах достигает токсичных концентраций для большинства растений, в то время как питательные растворы с рН 4 не имеют такого действия. Близкие эффекты при низких рН оказывает марганец.

На щелочных почвах ухудшается фосфатный режим, возникает дефицит некоторых микроэлементов (Zn, Fe, Mn, Cu). При высокой щелочности возрастает растворимость гумусовых веществ и ухудшаются физические свойства почв. Сильнощелочная реакция неблагоприятна для большинства растений.

Реакция почвенного раствора определяется потенциометрически в водной или солевой вытяжке. Различают почвы: очень сильнокислые (рН_сол менее 4,0); сильнокислые (4,1…4,5); среднекислые (4,6…5,0); слабокислые (5,1…5,5); нейтральные (5,6…7,4); слабощелочные (рН_вод 7,5…8,5); сильнощелочные (8,6…10,0); резкощелочные (10,1…12,0). Оптимальные значения рН для разных культур зависят от содержания гумуса, гранулометрического состава, обеспеченности растений элементами минерального питания.

Потенциальная кислотность обусловлена ионами водорода и алюми­ния, находящимися в обменно-поглощенном состоянии в ППК. В зависимо­сти от способа определения она подразделяется на обменную (вытеснение Н⁺ и Аl³⁺ нейтральными солями) и гидролитическую кислотность (вытеснение гид­ролитически щелочными солями). Значение гидролитической кислотно­сти используется при расчете доз мелиорантов.

Степень насыщенности почвы основаниями (процент обменных катионов от ЕКО) используется при оценке потребности в извествовании.

Актуальная щелочность обусловлена наличием в почвенном растворе гидролитически щелочных солей (иона ОН^-). В зависимости от источника ОН^- различают щелочность от нормальных карбонатов, от гидрокарбонатов и общую (суммарную), которые различаются по граничным значениям рН, определяются титрованием в присутствии соответствующих индикаторов и выражаются в мг-экв/100 г почвы.

Потенциальная щелочность обнаруживается у почв, содержащих обменно-поглощенный натрий, который, переходя в почвенный раствор и взаимодействуя с угольной кислотой, образует соду.

Карбонатность почв. В карбонатных почвах содержится повышенное количество Са²⁺, Mg²⁺и НСО^3– в почвенном растворе, что определяет их слабощелочную реакцию. В этих почвах быстрее осуществляется минерализация органического вещества и высвобождается азот в минеральных формах.

Фосфаты, железо, марганец, тяжелые металлы здесь менее доступны, чем в кислых почвах. Присутствие в почвенных растворах большого количества кальция вследствие антагонизма катионов может затруднить усвоение некоторых элементов питания, создавая их недостаток для растений. Дефицит усвояемого железа в карбонатных почвах может вызвать хлороз растений.

При оценке карбонатности почв, на которых выращивают виноград, важно учитывать содержание подвижных или активных карбонатов, а также активность ионов кальция. В практике виноградарства разработаны шкалы устойчивости подвоев винограда к хлорозу, вызываемому повышенным содержанием активных карбонатов.

А.Т. Цуриковым предложена следующая классификация почв по обеспеченности кальцием, основанная на величине отрицательного логарифма активности ионов кальция (рСа): рСа менее 1,8 – избыточная, 1,8…2,0 – высокая, 2,0,…2,2 – повышенная, 2,2…2,4 – средняя, 2,4…2,6 – низкая. Проявление карбонатности зависит от гидротермического режима почв. В условиях промывного водного режима повышенная карбонатность почв способствует усилению аккумулятивных почвообразовательных процессов и ослаблению элювиальных, оптимизации гумусового состояния, физико-химических и физических свойств. При недостатке влаги повышенная карбонатность приводит к ухудшению этих характеристик.

Засоленность почв оценивается по глубине, химизму и степени засоления водорастворимыми солями. Классификация рассматривается в разделе....

Солонцеватость почв возникает в результате вхождения натрия в ППК при рассолении почв с преобладанием натриевых солей. Следствием этого процесса является петизация почвенных агрегатов – разрушение их на первичные частицы, которые мигрируют по почвенному профилю с образованием иллювиальных горизонтов. В зависимости от степени иллювиирования образуются солонцеватые почвы или солонцы, свойства которых определяются содержанием обменного натрия, мощностью надсолонцового и солонцового горизонтов, глубиной и степенью засоления и других условий, которые рассматриваются в разделе....

Дата добавления: 2014-11-16