Химический состав почв - микроэлементы, режимы питания

Болотистая почва (торфяник)

Болотистые (торфяные) почвы не редкость на садовых участках. К сожалению, назвать их хорошими для выращивания культур сложно. Это обусловлено минимальным содержании в них элементов питания для растений. Такие почвы быстро впитывают воду, так же быстро ее и отдают, плохо прогреваются, часто имеют высокий показатель кислотности.

Болотистая почва

Чтобы улучшить плодородие болотистых почв необходимо обогатить землю песком или глиняной мукой. Также можно применять известкование и удобрение.

Для закладки сада на торфяных почвах лучше высаживать деревья либо в ямы, с индивидуально заложенным под культуру грунтом, либо в насыпные холмы, высотой от 0,5 до 1 метра.

Используя в качестве огорода, торфяник нужно тщательно окультуривать или, как в варианте с песчаными почвами, закладывать глиняную прослойку и уже на нее засыпать перемешанный с торфом суглинок, органические удобрения и известь. Для выращивания крыжовника, смородины, черноплодной рябины и садовой земляники можно ничего не делать, только поливать и выпалывать сорняки, так как данные культуры на таких почвах произрастают и без окультуривания.

Регулирование режима питания растений

Самыми мощными приемами регулирования питания растений макро- и микроэлементами является внесение органических и минеральных удобрений, а также приемы обработки почв, так как они активно воздействуют на режим влажности и содержание почвенного воздуха.

Большое значение имеет регулирование реакции почв с помощью известкования кислых и гипсования щелочных почв. При этом изменяются величины катионной и анионной обменной поглотительной способности почв, подвижность макро- и микроэлементов, направленность биологических и биохимических процессов и т. д.

Эффективны агроприемы по увеличению емкости поглощения почв в результате внесения природных адсорбентов, таких, как цеолиты, бентониты, вермикулит, а также глинование песчаных почв, регулирование их температурного режима, проведение мероприятий по борьбе с плоскостной водной эрозией.

24. Модели плодородия для некоторых типов почв восточной части европейской территории России* (Ковриго, 1989)

Гранулометрический состав	Оптимальные показатели свойств пахотного слоя почв перед посевом
Гумус, %	рН_к_Cl	S мгэкв/100 г	V, %	P₂O₅ мг/100 г	K₂O мг/100 г	D, г/см3	Водопрочные агрегаты >0,25 мм, %	Подвижные микроэлементы, мг/кг
Дерново-подзолистые почвы
Песчаный	1,6-2,0	5,5-6,0	8-10	75-85	10-11	12-13	1,3-1,4	До 5	B 0,3-0,5
Супесчаный	2,0-2,5	5,5-6,0	10-15	75-85	11-12	12-13	1,3-1,4	5-10	Mn 45-70
Суглинистый	2,5-3,0	5,5-6,0	15-20	80-90	12-13	13-15	1,2-1,3	30-35	Cu 2-4 Zn 1,5-3 Co 1-3 Mo 0,2-0,3
Светло-серые лесные оподзоленные почвы
Суглинистый	3-4	5,5-6,0	20-25	80-90	12-13	13-15	1,2-1,3	35-40	тоже
Серые лесные оподзоленные почвы
Суглинистый	5-6	5,5-6,5	30-35	85-90	13-15	15-17	1,1-1,2	45-50	тоже
Темно-серые лесные оподзоленные почвы
Суглинистый	8-9	6,0-7,0	40-45	90-95	13-15	15-17	1,0-1,1	45-50	Тоже
* Разработанные модели плодородия обеспечивают получение урожайности зерновых культур на дерново-подзолистых почвах 3,0—3,5 т/га, а на серых лесных почвах — 3,5—4,0 т/га зерновых единиц.

Одно из условий получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур — создание комплекса благоприятных свойств почв для роста и развития растений.

Нельзя ограничиваться только регулированием пищевого режима, так как свойства почв оказывают друг на друга прямое или косвенное влияние.

Разработанный на основе научных данных обязательный комплекс свойств и режимов почв, обеспечивающий получение определенного урожая, называется моделью плодородия.

В качестве примера в таблице 24 приведены основные показатели модели плодородия для дерново-подзолистых и серых лесных почв восточной части европейской территории России. По содержанию гумуса предусматривается региональная стабилизация его природного содержания в почвах.

В таблице 24 указаны усредненные уровни оптимальных свойств почв. Некоторые показатели могут быть иными. Например, обменная кислотность может быть выше, если степень насыщенности почв основаниями будет более высокой.

Подвижного фосфора может содержаться меньше, чем приведенные в таблице данные, если будет выше степень подвижности фосфора по Карпинскому—Замятиной и т. д.

Создание комплекса благоприятных свойств почв согласно модели плодородия является только частью работы агронома.

Для получения гарантированных урожаев необходимо также качественно осуществлять весь комплекс агротехнических мероприятий по обработке почв, борьбе с сорняками, вредителями и болезнями растений; посев должен быть проведен в лучшие сроки, хорошими семенами; уборка должна быть своевременной, без потерь и т. д.

Глинистая почва (глинозем)

Глиноземы относятся к тяжелым почвам с преобладанием в составе глинистых и лессовых (илистых) осадочных пород. Их трудно обрабатывать, в них мало воздуха и они холоднее песчаных почв. Развитие растений на них несколько запаздывает. На поверхности очень тяжелых почв может застаиваться вода из-за низкого коэффициента водопоглощения. Поэтому выращивать на ней культуры достаточно проблематично. Однако, если глинистую почву грамотно окультурить, она способна стать достаточно плодородной.

Как определить глинистую почву? После перекопки она имеет крупнокомковатую плотную структуру, увлажненная липнет к ногам, плохо впитывает воду, легко слипается. Если из горсти влажного глинозема скатать длинную «колбаску», то ее можно легко согнуть в кольцо, при этом она не станет рассыпаться на части или трескаться.

Глинистый вид почвы

Для облегчения обработки и обогащения глинозема, рекомендуется периодическое внесение таких веществ, как крупнозернистого песка, торфа, золы и извести. А повысить биологические качества можно с помощью навоза и компоста.

Внесение в глинистую почву песка (не более 40 кг на 1 м2) позволяет снизить показатели влагоемкости и таким образом повысить ее теплопроводность. После пескования она становится пригодной для обработки. Кроме того, возрастает ее способность к прогреванию и водопроницаемости. Зола обогащает питательными элементами. Торф разрыхляет и увеличивает водопоглощающие свойства. Известь снижает кислотность и улучшает воздушный режим почвы.

Рекомендуемые деревья для глинистых почв: граб, груша, дуб черешчатый, ива, клен, ольха, тополь. Кустарники: барбарис, барвинок, боярышник, вейгела, дерен, калина, кизильник, лещина, магония, смородина, снежноягодник, спирея, хеномелес или айва японская, чубушник или жасмин садовый. Из овощей на глине неплохо себя чувствуют картофель, свекла, горох и топинамбур.

Для остальных культур можно порекомендовать высокие грядки, посадку на гребнях, применение меньшей глубины заделки семян и клубней в почву, высадку рассады наклонным способом (для лучшего прогревания корневой системы).

Сероземы

Для формирования сероземов необходимы лессовидные суглинки и лессы с подстилкой из галечника. Равнинные сероземы образуются на глинистых и тяжелосуглинистых делювиальных и аллювиальных породах.

Для растительного покрова зон с сероземами характерна ярко выраженная поясность. На нижнем уровне, как правило, возникает полупустыня с мятликом и осокой. Он постепенно переходит в следующий пояс с полупустыней и представляющими ее мятликом, осокой, маком и ячменем. Более высокие районы предгорий и низкогорий занимают в основном пырей, ячмень другие культуры. На участках речных пойм растут ивы и тополя.

Серозем

В профиле сероземов выделяются следующие горизонты:

Гумусовый (толщиной от 12 до 17 см.).
Переходный (толщиной от 15 до 26 см.).
Карбонатный иллювиальный (толщиной от 60 до 100 см.).
Пылевато-суглинистый с включениями на глубине более 1,5 м. мелкокристаллического гипса.

Для сероземов характерно сравнительно низкое содержание гумусовых веществ – от 1 до 4%. Кроме того, они отличаются повышенным уровнем карбонатов. Это щелочные почвы с незначительными показателями поглотительной способности. В их составе присутствует некоторое количество гипса и легкорастворимых солей. Одним из свойств сероземов является биологическое скапливание калия и фосфора. Почвы такого типа содержат достаточно много легкогидролизуемых азотных соединений.

В сельском хозяйстве сероземные грунты можно использовать при условии проведения специальных оросительных мероприятий. Чаще всего на них выращивают хлопчатник. Помимо этого, на участках с сероземами можно успешно возделывать свеклу, рис, пшеницу, кукурузу и бахчевые.

Для улучшения качества сероземных грунтов, кроме орошения, рекомендуются меры, направленные на предотвращение вторичного засоления. Потребуются также регулярное внесение органических и минеральных удобрений, формирование глубокого пахотного слоя, применение метода люцерно-хлопкового севооборота и высевание сидератов.

Как образуется почва

Плодородие — одно из основных его свойств (и самое важное для человека). Почва образуется в результате взаимодействия различных факторов:

Почва образуется в результате взаимодействия различных факторов:

климат;
жизнедеятельность организмов;
вмешательство человека в естественные процессы;
ландшафтная ситуация;
свойства материнской породы;
время.

Слои почвы, почвенные горизонты

Почва состоит из четырех слоев:

увлажняемый;
гумусный;
предпочвенный (минеральный);
материнские горные породы.

Увлажняемый слой имеет небольшую глубину — от 3 до 7 см. Обладает темной окраской. В нем происходит активная биологическая деятельность, поскольку большинство почвенных организмов обитают именно в нем.

Гумусный слой толще и составляет примерно 10-30 см. Также густо населен микроорганизмами, перерабатывающими растительные остатки в минеральные вещества, которые затем растворяются в грунтовых водах и становятся питанием для растений. Это наиболее плодородная часть почвы.

Предпочвенный (минеральный) слой богат питательными веществами, но биологическая активность в нем низкая. Однако в этом слое также обитают организмы, перерабатывающие питательные вещества.

Материнские горные породы — хрупкий слой, подверженный выветриванию/вымыванию. Никаких микроорганизмов в нем нет.

Кроме того, условно почву можно разделить на почвенные горизонты. Слоя, расположенные горизонтально, образуют почвенный профиль — вертикальный срез почвы.

Почвенные горизонты расположены в следующем порядке:

Органогенные горизонты — поверхность почвы, содержащая более 30% питательных веществ (подстилочно-торфяной, перегнойный, торфяной, олиготрофно-торфяной, эуторфно-торфяной).
Элювиальный — залегает под гумусовым слоем, имеет легкий гранулометрический состав (пласты земли могут быть подзолистыми, гумусо-элювиальными, элювиально-метафорическими, субэлювиальными).
Иллювиальный — слой перехода от гумуса к породе (иллювиально-гумусовый, карбонатный, гипсовый, метаморфический).
Метаморфический — средний безгумусовый пласт земли (сиаллитно-метаморфический, ферралитно-метаморфический, слитой, фраджипэн).
Гидрогенно-аккумулятивный (солевой, гипсовый, карбонатный, конкреционный, ожелезненный).
Коровый — плотные соединения поверхностного земельного слоя, до которых не достают корни растений (пустынный панцирь, солевая кора, гипсовая кора, карбонатная кора, кремневая кора, плинтит, латерит).
Глеевый — пласт земли более 50 см, в котором происходят восстановительные процессы, создающие закисные соединения.
Подпочвенный — горная порода, где происходит образование почвы (материнская порода, подстилающая порода).

Из чего состоит почва?

Почва обладает неоднородной структурой и включает в себя частицы разных пород диаметром от 0,001 миллиметра до нескольких сантиметров. Что касается минералогического состава, то он может различаться в зависимости от ее состояния – твердого или жидкого. В твердой почве около 50–60 % объема занимают минеральные компоненты, такие как полевые шпаты, кварц, циркон, каолинит.

Значительную роль в почвообразовании играют гидроксиды железа, марганца, алюминия, карбонаты. Помимо минералов, в твердой почве содержатся органические вещества – гумус, остатки растительного и животного происхождения. Почва в жидком состоянии представляет собой раствор, в котором, помимо вышеуказанных компонентов, в больших количествах присутствует вода.

Морфология[]

Термины по ГОСТ 27593-88:

Почвенный профиль — совокупность генетически сопряжённых и закономерно сменяющихся почвенных горизонтов, на которые расчленяется почва в процессе почвообразования. Почвенный профиль- вертикальный разрез почвы от поверхности до материнской породы(грунтовой).
Почвенный горизонт — специфический слой почвенного профиля, образовавшийся в результате воздействия почвообразовательных процессов.
Почвенный покров — совокупность почв, покрывающих земную поверхность.

В процессе почвообразования, прежде всего под действием вертикальных (восходящих и нисходящих) потоков вещества и энергии, а также неоднородности распределения живого вещества исходная порода расслаивается на генетические горизонты. Часто почвы формируются на исходно вертикально неоднородных двучленных породах, что откладывает отпечаток на почвообразование и сочетание горизонтов.

Горизонты рассматриваются как однородные (в масштабе всей почвенной толщи) части почвы, взаимосвязанные и взаимообусловленные, отличающиеся по химическому, минералогическому, гранулометрическому составу, физическим и биологическим свойствам. Комплекс горизонтов, характерный для данного типа почвообразования, образует почвенный профиль.

Для горизонтов принято буквенное обозначение, позволяющее записывать строение профиля. Например, для дерново-подзолистой почвы: A-AA₁-A₁-A₁A₂-A₂-A₂B-BC-C.

Выделяются следующие типы горизонтов:

Органогенные — (подстилка (A, O), торфяной горизонт (T), перегнойный горизонт (A_h, H), дернина (A_d), гумусовый горизонт (A) и т. д.) — характеризующиеся биогенным накоплением органического вещества.
Элювиальные — (подзолистый, лессированный, осолоделый, сегрегированный горизонты; обозначаются буквой E с индексами, либо A₂) — характеризующиеся выносом органических и/или минеральных компонентов.
Иллювиальные — (B с индексами) — характеризующиеся накоплением вынесенного из элювиальных горизонтов вещества.
Метаморфические — (B_m) — образуются при трансформации минеральной части почвы на месте.
Гидрогенно-аккумулятивные — (S) — образуются в зоне максимального накопления веществ (легкорастворимые соли, гипс, карбонаты, оксиды железа и т. д.), приносимых грунтовыми водами.
Коровые — (K) — горизонты, сцементированные различными веществами (легкорастворимые соли, гипс, карбонаты, аморфный кремнезём, оксиды железа и др.).
Глеевые — (G) — с преобладающими восстановительными условиями.
Подпочвенные — материнская порода (C), из которой образовалась почва, и залегающая ниже подстилающая порода (D) иного состава.

Физические свойства

К характеристике относятся показатели плотности и пористости, от которых зависит поглотительная и растительная способность. У каждого типа они свои. Некоторые виды почвы (чернозем) наиболее низки по плотности, но с повышенной пористостью. А у каштановых и горных грунтов противоположные признаки. Плотность и пористость имеют обратную зависимость. Плотность – количественное отношение твердых фракций к массе воды. Пористость – объем, выведенный из суммы пор твердой фракции. Черноземы из-за описанных свойств наиболее плодородны. Такой грунт быстрее поглощает полезные для жизни материалы, а благодаря особой мягкости способствует ускоренному прорастанию семян. У остальных типов способности ниже.

Почвенные слои

Для определения вида почвы почвоведы с помощью траншеи полностью вскрывают почвенный разрез.

Сверху почва прикрыта опавшими листьями, засыхающей травой, мелкими веточками, погибшими насекомыми. Живые растения корнями связывают нижележащий грунт, образуя дёрн.
Под дёрном располагается гумусовый слой. Его толщина колеблется от нескольких сантиметров до нескольких метров. С глубиной слой светлеет, так как гумус частично вымывается в нижележащий горизонт.
Слой, куда поступают частицы из верхней части разреза, более плотный, немного светлее верхнего.
Горная порода, на которой сформировалась почва.

В таёжной зоне, где достаточно осадков, под гумусовым слоем образуется серо-белый грунт под названием подзол. В нём отсутствуют все питательные вещества.

Рис. 3. Подзол.

Почвенный воздух[]

Почвенный воздух состоит из смеси различных газов:

кислород, который поступает в почву из атмосферного воздуха; содержание его может меняться в зависимости от свойств самой почвы (её рыхлости, например), от количества организмов, использующих кислород для дыхания и процессов метаболизма;
углекислота, которая образуется в результате дыхания организмов почвы, то есть в результате окисления органических веществ;
метан и его гомологи (пропан, бутан), которые образуются в результате разложения более длинных углеводородных цепей;
водород;
сероводород;
азот; более вероятно образование азота в виде более сложных соединений (например, мочевины).

И это далеко не все газообразные вещества, которые составляют почвенный воздух. Его химический и количественный состав зависят от содержащихся в почве организмов, содержания в ней питательных веществ, условий выветривания почвы и др.

Механические свойства

Важнейшее свойство почвы – ее плодородие. Но связано оно, в том числе, и с механической характеристикой описываемой субстанции. Гумус – самый мягкий ее слой. Это рыхлый перегной из растений и живых существ. Между мельчайшими гранулами гумуса из семян свободно прорастают корни флоры. Снизу, по страту осадочных пород, проходит вода. Они вымываемые.

Указанный (осадочный) уровень намного тверже, так как черви ниже водных потоков уже не живут. Не добираются на такую глубину и корни деревьев. Данный «этаж» – переход из живой в неживую природу. Подземные воды циркулируют между двумя описанными почвенными горизонтами. Поэтому верхние глины из-за воды мягче, но уже не рыхлые. Они – пластичные. Нижние – твердые.

Оба уровня липкие – имеют способность прилипать. Могут усаживаться (проваливаться) под действием влаги осадков. Или из-за близкого залегания подземных вод.

Супесчаная почва (супеси)

Супеси — это еще один вариант легких по механическому составу грунтов. По своим качествам они схожи с песчаником, но содержат немного больший процент глинистых включений.

Основные достоинства супесей — они обладают лучшей удерживающей способностью к минеральным и органическим веществам, быстро прогреваются и относительно долго его удерживают, меньше пропускает влагу и медленнее пересыхает, хорошо аэрируется и легко поддается обработке.

Супесчаная почва

При обычных методах и выборе районированных сортов на супесчаной почве может расти все. Это один из неплохих вариантов для садов и огородов. Однако приемы повышения и поддержания плодородия для данных почв так же приемлемы. Это предполагает внесение органики (в обычных дозах), высев сидеральных культур, проведение мульчирования.

История термина[]

До работ В. В. Докучаева почва рассматривалась как геологический и агрономический термин:

1839 — Подлежащая, в виде пласта, горная порода называется постелью или подошвою (lit, sole). Почва вулканическая, Почва порфировая, Почва гранитовая.
1863 — в Словаре В. И. Даля — Почва: земля, основание (от почивать, лежать).
1882 — Верхний слой земли.

В. В. Докучаев с 1883 года впервые рассматривает почву как самостоятельное природное тело, формирующееся под воздействием факторов почвообразования: «совокупностью причин (грунт, климат, рельеф, возраст и растительность)». Он подытоживает, что почва «есть функция (результат) от материнской породы (грунта), климата и организмов, помноженная на время».

Живые организмы в почве

Почва — это среда обитания множества организмов. Существа,обитающие в почве,называются педобионтами. Наименьшими из них являются бактерии, водоросли, грибки и одноклеточные организмы, обитающие в почвенных водах. В одном м³ может обитать до 10¹⁴ организмов. В почвенном воздухе обитают беспозвоночные животные, такие как клещи, пауки, жуки, ногохвостки и дождевые черви. Они питаются остатками растений, грибницей и другими организмами. В почве обитают и позвоночные животные, одно из них — крот. Он очень хорошо приспособлен к обитанию в абсолютно тёмной почве, поэтому он глухой и практически слепой.

Неоднородность почвы приводит к тому, что для организмов разных размеров она выступает как разная среда.

Для мелких почвенных животных, которых объединяют под названием нанофауна (простейшие, коловратки, тихоходки, нематоды и др.), почва — это система микроводоемов.
Для дышащих воздухом несколько более крупных животных почва предстает как система мелких пещер. Таких животных объединяют под названием микрофауна. Размеры представителей микрофауны почв — от десятых долей до 2-3 мм. К этой группе относятся в основном членистоногие: многочисленные группы клещей, первичнобескрылые насекомые (коллемболы, протуры, двухвостки), мелкие виды крылатых насекомых, многоножки симфилы и др. У них нет специальных приспособлений к рытью. Они ползают по стенкам почвенных полостей при помощи конечностей или червеобразно извиваясь. Насыщенный водяными парами почвенный воздух позволяет дышать через покровы. Многие виды не имеют трахейной системы. Такие животные очень чувствительны к высыханию.
Более крупных почвенных животных, с размерами тела от 2 до 20 мм, называют представителями мезофауны. Это личинки насекомых, многоножки, энхитреиды, дождевые черви и др. Для них почва — плотная среда, оказывающая значительное механическое сопротивление при движении. Эти относительно крупные формы передвигаются в почве либо расширяя естественные скважины путём раздвигания почвенных частиц, либо роя новые ходы.
Мегафауна или макрофауна почв — это крупные землерои, в основном из числа млекопитающих. Ряд видов проводит в почве всю жизнь (слепыши, слепушонки, цокоры, кроты Евразии, златокроты Африки, сумчатые кроты Австралии и др.). Они прокладывают в почве целые системы ходов и нор. Внешний облик и анатомические особенности этих животных отражают их приспособленность к роющему подземному образу жизни.
Кроме постоянных обитателей почвы, среди крупных животных можно выделить большую экологическую группу обитателей нор (суслики, сурки, тушканчики, кролики, барсуки и т. п.). Они кормятся на поверхности, но размножаются, зимуют, отдыхают, спасаются от опасности в почве. Целый ряд других животных использует их норы, находя в них благоприятный микроклимат и укрытие от врагов. Норники обладают чертами строения, характерными для наземных животных, но имеют ряд приспособлений, связанных с роющим образом жизни.

Что такое почва?

Это русское слово изводится от более древнего – праславянской лексемы «подъшьвь» (подошва). Подшв у следующих поколений стал восприниматься на слух сначала как «подчв», а потом «почв».

Итак, почва. Что это? Имеется в виду несколько горизонтов, составляющих верхний слой поверхности Земли. Выше расположены уровни леса, а ниже – остывшие магматические породы.

Внешний поверхностный уровень формируется благодаря процессам эрозии возвышенностей, перегнивания флоры и фауны (в том числе и человеческих останков), вулканической деятельности и наносам проточных водоемов. А в последние несколько тысячелетий одним из факторов почвообразования стала человеческая деятельность (распашка, внос удобрений, ирригация и т.д.).

Биологические процессы, связанные с почвенным питанием

Почвенное питание растений является сложным биологическим процессом, который включает в себя несколько ключевых этапов.

Абсорбция: корни растений осуществляют абсорбцию питательных веществ из почвы. Они используют специальные клетки и механизмы, чтобы поглощать воду, минералы и другие необходимые элементы. Корни способны изменять свою форму и рост, чтобы максимально эффективно взаимодействовать с почвой.
Транспорт: после абсорбции питательных веществ, они переносятся по растению через стебель и листья. Этот процесс называется транспортом. Растения используют специальные ткани, называемые сосудистыми тканями, для перемещения питательных веществ и воды в нужные места. Транспорт также позволяет растению получить необходимые вещества для фотосинтеза и роста.
Фиксация азота: некоторые растения способны фиксировать азот из воздуха, благодаря симбиотическому сотрудничеству с бактериями, которые находятся на корнях. Это позволяет растениям получать дополнительный источник азота, так как азот является одним из ключевых элементов для роста и развития растений.
Обмен веществ: почвенное питание также включает в себя обмен веществ между растением и почвой. Растения выделяют органические вещества из корней в почву, которые могут быть использованы другими организмами в почве. В свою очередь, почва обеспечивает растению необходимые минералы и питательные вещества.
Интеграция с микроорганизмами: почва содержит множество микроорганизмов, таких как бактерии и грибы, которые играют важную роль в почвенном питании растений. Некоторые из них способны разлагать органические вещества в почве, делая их доступными для растений. Другие микроорганизмы могут помогать растениям поглощать питательные вещества или защищать их от патогенов.

Биологические процессы, связанные с почвенным питанием растений, являются важным аспектом жизненного цикла растений и помогают обеспечить их здоровый рост и развитие. Понимание этих процессов позволяет лучше управлять почвенным питанием и повысить урожайность растений.