Контрольная работа: Основы агрохимии и почвоведения

ОСНОВЫ АГРОХИМИИ И ПОЧВОВЕДЕНИЯ

Содержание

1. Элементы рельефа: макро-, микро- и мезорельеф, их роль в формировании почвенного покрова

Рельефом называют характер поверхности той или иной территории[1]. Выделяют 3 группы форм рельефа: макрорельеф, мезорельеф и микрорельеф.

Макрорельефом называют самые крупные его формы — возвышенности, плато, равнины, ущелья и др., которые определяют общий облик большой территории и являются чаще всего результатом проявления тектонических процессов.

Мезорельеф — это формы рельефа меньшего размера: холмы, комы, озы, речные долины, потяжины, лиманы, падины и т.д., которые образовались в результате экзогенных процессов.

Микрорельефом называют формы, характеризующиеся незначительными площадью, глубиной или высотой:

-   блюдцеобразные западинки, образовавшиеся в результате просадочных явлений и имеющие площадь в несколько квадратных метров или в несколько десятков квадратных метров и глубину 10—40 см,

-   бугорки высотой 30—60 см и диаметром у основания около 1м — результат жизнедеятельности землероев.

Эти формы характерны для зоны сухих степей. В северных районах страны на лугах широко распространены кротовины.

Рельеф оказывает большое влияние на характер почвообразования и свойства почв. От него зависит перераспределение влаги. Склоны из-за стока теряют часть влаги, в понижениях же накапливается избыточное ее количество.

С рельефом тесно связан уровень грунтовых вод: на возвышенных местах он находится на значитель­ной глубине, в понижениях нередко подходит к поверхности. Близ­кое залегание грунтовых вод на пониженных участках приводит к образованию болот, а при их засоленности в условиях жаркого сухого климата — к формированию солончаков.

Во многом рельеф определяет степень эрозии почв, так как они сильнее разрушаются под действием воды в условиях пересеченной местности. Кроме того, он влияет на тепловой режим почв: северные склоны получают значительно меньше тепла, чем южные, поэтому хуже прогреваются, что, в свою очередь, отражается на водном режиме и характере растительности.

Часто рельеф определяет интенсивность почвообразовательного процесса. Оподзоливание, например, сильнее происходит на плоских, хорошо промываемых участках, а не на склонах.

Особенно велика роль рельефа в горных районах, где от абсолютной высоты зависит структура вертикальной зональности почва от экспозиции склонов — наличие на одной и той же высоте различных типов почв.

Микрорельеф определяет комплексность почвенного покрова, что особенно ярко выражено в сухих степях.

2. Уравновешенность питательного раствора, синергизм и антагонизм ионов

Питательный раствор представляет собой водный раствор веществ, необходимых растению для жизни и роста. Находясь в естественных условиях, растения получают их непосредственно из почвы, через корневую систему.

Почвенный раствор можно определить также как жидкую фазу почв, включающую почвенную воду, содержащую растворенные соли, органоминеральные и органические соединения, газы и тончайшие коллоидные золи. В.И. Вернадский считал почвенные растворы одной из важнейших категорий природных вод, «основным субстратом жизни», «основным элементом механизма биосферы» [2].

Почвенным (питательным) раствором называют влагу, находящуюся в почве и содержащую в растворенном состоянии органические и минеральные вещества и газы[3]. Почвенный раствор образуется в результате взаимодействия воды, поступающей в почву, с ее твердой фазой и растворения некоторых органических и минеральных веществ и их производных.

По составу и концентрации почвенного раствора все почвы делят на две группы — незасоленные и засоленные. Незасоленными называют такие почвы, в которых концентрация почвенного раствора невелика и сухой остаток водной вытяжки не превышает 0,25%. К засоленным относят почвы с высокой концентрацией почвенного раствора и сухим остатком водной вытяжки, превышающим 0,25%.

Состав почвенного раствора в незасоленных почвах определяется характером и интенсивностью биологических процессов, особенностями материнских пород и почвообразования, составом обменных катионов почвы. В почвенном растворе этих почв находятся как минеральные, так и органические соединения.

Из минеральных соединений наиболее распространены бикарбонаты кальция и магния — Са(НСОз)₂, Mg(HCO₃)₂, в меньшей степени встречаются КНСО₃ и NaHCO₃, сульфаты кальция, магния, калия и натрия, нитраты и фосфаты этих же катионов.

Органические соединения почвенного раствора представлены различными кислотами (щаве­левой, винной и др.) и их солями, а также водорастворимыми гумусовыми веществами, ведущее место среди которых принадлежит фульвокислотам и фульватам одно- и двухвалентных катионов. В кислых почвах, кроме того, в состав раствора входят фульваты железа и алюминия.

В засоленных почвах состав и концентрация почвенного раствора зависят от состава и количества легкорастворимых солей, находящихся в самой почве. Преобладающее значение в составе таких почв имеют минеральные соединения, из которых чаще всего присутствуют следующие: хлориды — NaCl, CaCl₂, MgCl₂, КCl, сульфаты — Na₂SO₄, MgSO₄, CaSO₄, карбонаты — Na₂CO₃, и MgCO₃; бикарбонаты — NaHCO₃, Mg(HCO₃)₂, Са(НСО_з)₂. Из органических соединений в незначительном количестве встречаются гуматы одновалентных катионов.

Состав и концентрация почвенного раствора как в засоленных, так и в незасоленных почвах, непостоянны, и изменяются в течение вегетационного периода. Это объясняется динамикой микробиологических процессов, различной интенсивностью усвоения питательных веществ растениями в течение вегетации, вымыванием растворенных соединений осадками или, наоборот, подъемом их с грунтовыми водами.

Физическое состояние почвенного раствора неоднородно: часть его находится в форме пленочной влаги и недоступна растениям, остальная часть — в виде капиллярной и гравитационной влаги и легко усваивается растениями.

Почвенный раствор обладает определенным осмотическим давлением. У незасоленных почв оно составляет 0,2–0,3 МПа, у засоленных часто превышает 1–2 МПа.

Важное свойство почвенного раствора — его реакция, по характеру которой выделяют кислые, нейтральные и щелочные растворы. Кислая реакция определяется наличием в растворе органических и минеральных кислот и кислых солей, щелочная — карбонатами и бикарбонатами натрия, кальция и магния.

Почвенный раствор служит основным и непосредственным источником элементов питания для растений, так как из него растения усваивают большинство питательных веществ. Он создает определенную среду, в которой развиваются микроорганизмы, и служит, поэтому основным регулятором микробиологической деятельности.

Но в ряде случаев почвенный раствор может оказать и неблагоприятное воздействие на условия жизни организмов и почвообразовательный процесс.

При высокой концентрации почвенного раствора наступает так называемая физиологическая сухость, когда имеющиеся в растворе элементы питания не могут быть усвоены микроорганизмами и растениями. Объясняют это тем, что осмотическое давление концентрированного почвенного раствора значительно превышает осмотическое давление сока в клетках корней или плазме микроорганизмов.

Кислая и щелочная реакции почвенного раствора подавляют развитие и деятельность микроорганизмов. К этому же приводит и присутствие в почвенном растворе ряда соединений, которые даже при малой концентрации губительны для растения. К таким соединениям относятся сода, сероводород и закисные формы железа.

Почвенный раствор играет большую роль в почвообразовании. Так, кислая его реакция способствует подзолообразованию, а высокая концентрация легкорастворимых солей приводит к образованию солончаков или солончаковатых почв.

Концентрацию почвенного раствора уменьшают промыванием почвы пресными водами. Состав его изменяют внесением удобрений, а реакцию — известкованием или гипсованием[4].

Для выделения почвенного раствора используют методы: выжимание раствора под давлением на специальных прессах, центрифугирования и замещения (вытеснения) другой жидкостью. Количество выделяющегося почвенного раствора зависит от водоудерживающих свойств почвы и степени ее увлажнения. Получение почвенных растворов центрифугованием возможно лишь в почвах с влажностью, близкой к полной влагоемкости. Выделение почвенного раствора замещением его другой жидкостью заключается в том, что через колонку, заполненную исследуемой почвой с естественной влажностью, сверху просачивается вытесняющая жидкость. Наиболее удобен для этой цели этиловый спирт. Почвенный раствор собирается в приемник. Для улучшения фильтрационных свойств тяжелых почв их рекомендуется смешивать с хорошо отмытым кварцевым песком. При использовании указанных методов после выделения раствора в почве остается еще некоторое количество влаги.

Преимущество указанных методов — возможность получения растворов при влажности, характерной для почв в вегетационный период, поэтому практически динамику почвенного раствора можно изучить лишь этими методами.

Состав жидкой фазы почвы в почвоведении также изучают лизиметрическим методом. Этот метод основан на исследовании просачивающихся через определенную толщу почвы дождевых или талых вод, которые собирают в специальный приемник. Недостаток всех лизиметрических установок — возможность получения растворов лишь в периоды сильного увлажнения почв.

Все методы выделения почвенных растворов трудоемки и не получили широкого распространения в практике научных исследований, кроме лизиметрических стационаров.

Некоторое приближение к познанию состава почвенных растворов дает метод извлечения солей из почвы водной вытяжкой в соотношении почва: вода = 1:5. Простота и доступность метода водной вытяжки сделала его массовым при определении засоленности почв и содержания водорастворимых элементов питания растений.

Сравнительное представление о составе почвенного раствора и водной вытяжки из солончака дают следующие данные в м.-экв. на 100г почвы (табл. 1).

Таблица 1

На фоне высоких доз минеральных удобрений при их длительном применении на разных почвах начинается ощущаться недостаток микроэлементов. Так, потребность в микроэлементах проявляется у растений особенно после полного их удовлетворения азотом, фосфором, калием, магнием.

Особенно часто такая ситуация складывается на бедных элементами питания песчаных и супесчаных почвах, в орошаемых севооборотах, на осушенных торфяниках. В таких условиях растения положительно реагируют на микроудобрения. Микроудобрения широко используют в овощеводстве, особенно в защищенном грунте.

В культурах закрытого грунта роль микроэлементов возрастает.

Микроудобрения — удобрения, содержащие микроэлементы, вещества, потребляемые растениями в небольших количествах.

Иными словами, растительные организмы потребляют микроэлементы в небольших количествах, но без них невозможны нормальные рост и развитие растений, поскольку замедляются ферментативные реакции, что приводит к ухудшению обмена веществ, уменьшению интенсивности дыхания, фото- и биосинтеза и др.

Высокая эффективность микроудобрения достигается только при достаточном обеспечении растительных организмов основными питательными веществами, входящими в состав азотных, калийных и фосфорных удобрений; вместе с тем использование микроудобрения повышает эффективность действия макроудобрений на 10-12%. Наибольший эффект в возрастании урожаев сельскохозяйственных культур и улучшении их качества (например, увеличение содержания сахара в корнях сахарной свеклы и крахмала в клубнях картофеля) достигается при сбалансированном применении микроудобрения и макроудобрений.

Питательными веществами микроудобрений являются микроэлементы (бор, медь, молибден, цинк, кобальт и др.), потребляемые растениями в небольших количествах. Все элементы участвуют в сложных преобразованиях органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза. Растения для образования своих органов – стеблей, листьев, цветков, плодов, клубней – используют минеральные питательные элементы в разных соотношениях.

В соответствии с этим, традиционно в земледелии нашей страны применяются борные, марганцевые, молибденовый, кобальтовые, медные и цинковые удобрения. Также используют полимикроудобрения, в составе которых 2 и более микроэлементов.

Перечень наиболее широко употребляемых микроудобрений приведем в таблице 1.

Таблица 1 – Наиболее распространенные микроудобрения

Эти вещества содержат микроэлементы в концентрированном виде, все они хорошо растворимы в воде, поэтому используют их чаще всего в виде внекорневых подкормок или для предпосевной обработки посевного материала.

Лучшим способом применения микроудобрений является введение их в состав обычных или комплексных минеральных удобрений. Таким образом, изготовляют боратовый, марганизованный, молибденовый и цинковый суперфосфаты, нитрофоски и другие удобрения.

Предпосевную обработку семян проводят опрыскиванием или опудриванием. Опрыскивают семена растворами; концентрация микроудобрений при этом для каждого микроэлемента особая. Опудривают семена сухими порошками, причем часто совмещают этот прием с протравливанием семян ядохимикатами.

Однако микроудобрения вносят и под основную вспашку и при посеве, используя в таких случаях другие удобрения.

Таким образом, в качестве микроэлементов применяют соли микроэлементов, отходы промышленности (шлаки, шламы), фритты (сплавы солей со стеклом), хелаты (соединения органических веществ с металлами, например Zn, Cu, B, Mo, Fe, Co) и др. Микроэлементы содержатся также в органических удобрениях.

Остановимся несколько подробнее на использовании борных удобрений.

В борных удобрениях растения больше всего нуждаются на дерново-подзолистых, дерново-глееевых, красноземах и других почвах, периодически подвергающихся известкованию. Известкование провоцирует перевод бора в труднодоступную для растений форму. Эффективны эти удобрения и на других почвах, характеризующихся низким содержанием подвижного бора. В частности, растения испытывают недостаток бора на легких почвах, в которых обычно мало содержится водорастворимой формы бора. В орошаемых почвах, где возможны потери водорастворимого бора, потребность в борных удобрениях также увеличивается. В почвах, формирующихся в условиях недостаточного увлажнения, растет потребность растений в боре в засушливые годы, а во влажные – снижается.

Наиболее отзывчивы на бор сахарная свекла, овощные растения, кормовые корнеплоды, лен, клевер, люцерна, подсолнечник, гречиха, зернобобовые, хлопчатник. Очень хорошо реагируют на бор и плодово-ягодные культуры. Причем, повышается не только общая урожайность, но и качество продукции. В растениях увеличивается содержание белка, сахаров, крахмала, витаминов. Особенно важен бор при выращивании растений на семена: в них увеличивается содержание масел, улучшается всхожесть и энергия прорастания.

Опрыскивание семян перед посевом проводят 0,05% раствором борной кислоты. Для получения такого раствора 1 г борной кислоты растворяют в 2 литрах воды. Этого количества хватает для обработки 1 ц семян.

Для некорневой подкормки используют раствор борной кислоты — 100-150 г на 300-400 л воды (хватает для обработки 1 га пашни). Подкормку проводят, когда растения хорошо разовьют вегетативную массу. Бор способствует активизации фотосинтеза и углеводному обмену в растениях, усиливая отток сахаров в репродуктивные органы, поэтому потребность в этом элементе у растений возрастает в период бутонизации – цветения. Перед наступлением этого периода и проводят борную подкормку. Обработку лучше всего производить в сухую безветренную погоду в утренние или вечерние часы.

Для предпосевного внесения под большинство культур рекомендуют дозу 1 кг д.в. на 1 га пашни, под лен, землянику и огурцы – 0,5 кг/га. Ниже приводим список борсодержащих удобрений, используемых для предпосевного внесения.

Гранулированный боросуперфосфат – содержит 18,5-19,3% Р₂О₅ и 1% Н₃ВО₃ (борная кислота). Светло-серые гранулы содержат бор в виде хорошо растворимой в воде борной кислоты.

Двойной боросуперфосфат – содержит 40-42% Р₂О₅ и 1,5% Н₃ВО₃.

Бормагниевое удобрение – содержит до 13% борной кислоты и 15-20% оксида магния. Удобрение представляет собой отход производства борной кислоты – тонкий порошок светло-серого цвета. Целесообразно использование этого удобрения на легких почвах, характеризующихся низким содержанием не только бора, но магния. Рекомендуемые дозы для предпосевного внесения 100 – 150 кг/га. Применяют его и для опудривания семян из расчета 300 – 500 г на 1 ц семян.

Борнодатолитовое удобрение – содержит 12-13% борной кислоты. Порошок светло-серого цвета, полученный обработкой датолитовой породы серной кислотой. Можно использовать не только для внесения в почву, но и для предпосевной обработки семян.

Борацитовая мука – представляет собой мелко размолотую борную руду, содержит около 10% бора.

Медные удобрения применяют в виде пиритных огарков (0,3-0,5% Cu) и сульфата меди (около 23% Cu) главным образом на торфянистых и песчаных дерново-подзолистых почвах под зерновые (пшеница, ячмень, овёс; повышают урожай зерна на 2-3 ц с 1 га), овощные, лён, зернобобовые и др. Внесение их ускоряет созревание урожая и улучшает качество — в овощах накапливается больше сахаров, витаминов, у льна волокно становится более тонким и крепким.

Марганцевые удобрения — марганцевый суперфосфат (2-3% MnO), препарат, содержащий Mn (3,5-4,5% MnO), марганцевый шлам (12-22% MnO), мартеновский шлак (3,2-17,6% MnO), марганцевые фритты (7-21% MnO) и др. — используют в основном на чернозёмах, дерново-карбонатных и серых лесных почвах. Увеличивают урожай зерновых, овощных, ягодных культур и сахарной свёклы примерно на 8-10 %.

Цинковые удобрения — сульфат цинка (до 25% Zn), шлаки (2-7% Zn), цинковая грязь, отходы медеплавильных заводов, хелаты и фритты цинка — эффективны на карбонатных и известкованных почвах с нейтральной и щелочной реакцией почвенного раствора. Повышают урожай и качество продукции сахарной свёклы, фасоли, гороха, льна, овса и др., устраняют болезни растений, вызываемые недостатком Zn в почвах, например розеточность листьев, суховершинность.

Молибденовые удобрения — порошок, содержащий Mo (смесь молибдата аммония с наполнителем, не менее 10% Mo), молибдат аммония-натрия (не менее 36% Mo), молибденовый суперфосфат (0,05-0,1% Mo) — применяют на кислых дерново-подзолистых, серых лесных почвах и выщелоченных чернозёмах под бобовые (клевер, люцерна) и зернобобовые (горох, вика, бобы и др.) культуры. Повышают урожай сена на 20-25 %, зерна на 15-20 %, при этом в продукте возрастает содержание белка и каротина.

Кобальтовые удобрения — сульфат кобальта, эффективен под бобовые культуры на дерново-подзолистых, особенно песчаных, и болотных почвах. Значительно увеличивает урожай и активизирует фиксацию атмосферного азота клубеньковыми бактериями.

Хотелось бы отметить, что удобрения хороши при употреблении в научно обоснованных количествах. Большой избыток любого удобрения не на пользу растениям, а через них и человеку. Во всем должна быть мера. В случае удобрений эту меру определяют химики-аналитики, проводящие химический анализ почв. Здесь уместно напомнить старую поговорку, которая гласит: «Нет плохих почв, а есть плохие хозяева».

Список использованной литературы

1.       Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвоведение: Учебник для вузов. – М.: ИКЦ «Март», Ростов н/Д.: Изд. центр «МарТ», 2004. – 496с.

2.       Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения. Учебник для вузов. – М.: Владос, 1999г. – 384с.

3.       Земледелие с почвоведением / А.М. Лыков, А.А. Коротков, Г.И. Баздырев, А.Ф. Сафонов. – М.: Колос, 1999. – 448с.

4.       Мамонтов В.Г. Общее почвоведение: Учебник. – М.: КолосС, 2006. – 456с.

5.       Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрение и урожай. – М.: Колос, 1987.

6.       Федюшкин Б.Ф. Минеральные удобрения с микроэлементами: технология и применение. – Л.: Химия, 1989. – 270с.

[1] Земледелие с почвоведением / А.М. Лыков, А.А. Коротков, Г.И. Баздырев, А.Ф. Сафонов. – М.: Колос, 1999. – С.43.

[2] Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвоведение: Учебник для вузов. – М.: ИКЦ «Март», Ростов н/Д.: Изд. центр «МарТ», 2004. – С.156.

[3] Земледелие с почвоведением / А.М. Лыков, А.А. Коротков, Г.И. Баздырев, А.Ф. Сафонов. – М.: Колос, 1999. – С.102.

[4] Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвоведение: Учебник для вузов. – М.: ИКЦ «Март», Ростов н/Д.: Изд. центр «МарТ», 2004. – С.158.