3.2.2. Разновидности черноземных почв

В профиле черноземов в результате интенсивного накопления органического вещества формируется гумусовый горизонт (А) темноокрашенный, с зернистой структурой.  Гумусовый переходный горизонт (АВ) темноокрашен с общим побурением в нижней части, обычно имеет зернистую структуру. Оподзоленные черноземы отличаются от других черноземных почв наличием белесой кремнеземистой присыпки на поверхности структурных отдельностей в нижней части гумусового и переходного горизонтов (структура профиля приведена в приложении 5).

Оподзоленные черноземы сформированы на известняках, гипсах и доломитах и образуют микрокомплексы с дерново-карбонатными и серыми лесными почвами. Эти черноземы, несмотря на оподзоленность, способны давать высокие и устойчивые урожаи. Все оподзоленные черноземы в Пермском крае находятся в пользовании сельскохозяйственных предприятий, а именно, в пашне находится 42,3 тыс. га, т.е. распахано

72,5 % площади черноземов. 

3.2.3. Использование черноземных почв в сельском хозяйстве

При окультуривании черноземных почв, в первую очередь, необходимо сохранить, уже имеющиеся благоприятные свойства, применяя правильно агротехнику, удобрения, а в некоторых случаях и орошение.

Систематическое применение органических и минеральных удобрений,

выращивание высоких урожаев сельскохозяйственных культур способствуют сохранению высокого уровня потенциального и эффективного плодородия черноземов.

4. Регулирование Структурного состояния почв

В условиях неизбежной интенсификации земледелия с целью получения возрастающих урожаев сельскохозяйственных культур. Игнорирование закономерностей естественного и антропогенного почвообразования приводит к существенному сокращению почвенного плодородия. Переход от почвощадящих систем и технологий, к системам интенсивного ведения сельскохозяйственного производства, нанесло почвенному покрову значительный ущерб.

Площадь сельскохозяйственных угодий в нашей стране увеличивают за счет земель государственного запаса. Площадь пашни расширяют за счет распашки сенокосов и пастбищ. В это же время, часть площадей пашни забрасывается, заболачивается, зарастает кустарником и выбывает из оборота

(Шишов Л.Л., 1991).

4.1. Образование и разрушение агрономически ценной структуры

Замена природной растительности сельскохозяйственными растениями

приводит к заметным изменениям как в характере биологического круговорота веществ, так и в условиях формирования водного и термического режимов. При возделывании сельскохозяйственных культур

происходит ежегодное отчуждение большей части создаваемой биомассы, а следовательно, и значительного количества питательных веществ, сокращается срок активного взаимодействия корневых систем растений с почвой (Минеев В. Г., 1987).

Кроме того, почва значительный период остается без растительного покрова (пар, осенне-зимний и ранневесенний период при возделывании яровых и пропашных культур). Последнее обстоятельство приводит к уменьшению поглощения почвой зимних осадков, так как имеет место значительный снос снега с полей, лишенных растительности. Это необходимо учитывать и принимать меры для задержания снега и талых вод на пахотных почвах.

Распашка целинных черноземов приводит к частичному разрушению структуры и снижению содержания гумуса, и азота в пахотном слое. Наиболее резкое уменьшение гумуса и азота наблюдается в первые годы сельскохозяйственного использования почв. Затем содержание гумуса относительно стабилизируется. Систематическое внесение органических удобрений резко ослабляет потери гумуса. Активизация микробиологических процессов, при освоении черноземных почв, способствует значительной мобилизации азота и фосфора, поэтому пахотные черноземы отличаются повышенным содержанием, доступных растениям, форм азота и фосфора.

В формировании макроструктуры почвы следует различать два основных процесса: 1) процесс механического разделения почвы на агрегаты (комки), то есть процесс ее крошения, и 2) процесс образования прочных, не размываемых в воде отдельностей, то есть образование водопрочной структуры (Роде А.А., 1976).

Разделение почвы на комки осуществляется в результате изменения

объема почвы при попеременном высушивании и увлажнении, а также при замерзании и оттаивании воды в ней, вследствие давления корней растений, деятельности роющих и копающих животных, и особенно червей, и действия рыхлящих почвообрабатывающих орудий.

Водопрочность приобретается в результате скрепления механических

элементов и микроагрегатов коллоидными веществами (органическими и минеральными). Но чтобы отдельности, скрепленные коллоидами, не расплывались от действия воды, коллоиды должны быть необратимо скоагулированы. Такими коагуляторами в почвах чаще всего являются двух- и трехвалентные катионы Са2+, Mg2+, Fe3+, Al3+, таким образом, если почвенные коллоиды насыщаются двух- и трехвалентными катионами, то могут образоваться прочные структурные отдельности, не размываемые водой (Кауричев И. С., 1969).

При наличии одновалентных катионов, таких как Na+, необратимой

коагуляций не происходит и прочной структуры не образуется. Наиболее прочно скрепляющими веществами являются органические коллоиды, в частности гуматы кальция, то есть гумус, образующийся в ходе почвообразования. Большое значение в образовании водопрочной структуры принадлежит и минеральным коллоидам. Однако почвенные агрегаты, образующиеся при участии только минеральных коллоидов, без гумусовых веществ; не обладают водопрочностью. Из высокодисперсных материалов наибольшее значение в образовании водопрочной структуры имеют глинистые минералы и минералы гидроокисей, железа и алюминия. Наиболее водопрочная структура образуется при взаимодействии гуминовых кислот с минералами монтмориллонитовой группы и гидрослюдами и менее водопрочная — при взаимодействии с кварцем, аморфной кремнекислотой и каолинитом (Кауричев И. С., 1969).

Минералы гидроокисей железа и алюминия играют видную роль в оструктуривании многих красноцветных глин и красноземов. Оструктуривающая роль железа может проявиться и при явлениях временного избыточного увлажнения почвы. При избыточном увлажнении в почве протекают восстановительные процессы, сопровождаемые образованием водорастворимых форм закисного железа, которые пропитывают почвенные агрегаты. При подсыхании почвы в ней развиваются окислительные процессы, при этом подвижные формы закисного железа переходят в нерастворимые соединения окисного железа, цементируя почвенные агрегаты. Однако, по исследованиям Н. А. Качийского, эти агрегаты при высокой водопрочности имеют малую пористость (<40%), так как часть объема пор постепенно заполняется гидратом окиси железа.

Цементирующими веществами в почве являются коллоидные продукты

жизнедеятельности и автолиза микроорганизмов. Непосредственным клеящим материалом, соединяющим частицы почвы, могут служить и живые микроорганизмы (бактерии, грибы).

На формирование почвенной структуры большое влияние оказывают

растительность, дождевые черви, промораживание почвы. Воздействие трав (особенно многолетних) оказывает наиболее сильное оструктуривающее влияние на почву. Созданная под травами структура сохраняется в течение ряда лет и лишь постепенно утрачивает свою водопрочность.

Роль травянистой растительности двоякая. Во-первых, под влиянием

сильно разветвленной корневой системы (которой обладают главным образом злаки и некоторые бобовые) происходит разделение почвы на комки и уплотнение их. Во-вторых, образующийся при разложении корней и надземных частей растений гумус пропитывает комки, а поглощая двух- и трехвалентные катионы, необратимо переходит в нерастворимое состояние, прочно цементируя комки.

Деятельность червей в структурообразовании и плодородии почвы

давно известна. Частички почвы, проходя через кишечный тракт дождевых

червей, уплотняются и выбрасываются в виде небольших комочков- капролитов. Эти комочки обладают высокой водопрочностью. Структура, созданная дождевыми червями, по форме легкоотличима- поверхность агрегатов носит «оплавленный» характер. П. А. Костычев указывал на важное значение промораживания почвы в создании ее рыхлого сложения. Замерзание воды раньше начинается в крупных промежутках, примерно при 0°, а в более тонких капиллярах вода замерзает при более низкой температуре: При замерзании вода расширяется и давит на стенки комков; при этом участки с незамерзшей водой уплотняются, а часть воды выжимается в более крупные капилляры. В результате неравномерного уплотнения при оттаивании замерзшей почвы и при испарении воды почва будет крошиться по линии наименьшего сопротивления. Промораживание способствует разрыхлению почвы, образованию агрегатов, но водопрочность при этом не создается. Положительная роль промораживания сказывается только при промораживании оптимально влажной почвы (не более 90 % полной влагоемкости). При замерзании воды в переувлажненной почве структурные отдельности разрываются, и такая почва при оттаивании ч получает киселеобразную консистенцию и обесструктуривается. Промерзание сухой почвы не оказывает положительного влияния на ее крошение (Ковриго В. П., 2000).

Большое влияние на формирование почвенной структуры оказывает

обработка почвы сельскохозяйственными орудиями. При механической обработке почвы наряду с образованием структурных отдельностей происходит и их разрушение. В зависимости от количества и качества органического вещества, механического состава почвы, применяемого орудия, влажности почвы и других условий, при которых проводится обработка, могут преобладать процессы или создания, или разрушения структуры. Даже на одной и той же почве применением одного орудия обработки можно получить структурную пашню, глыбистую или слитную, Однако следует отметить, что одной механической обработкой нельзя обеспечить создание водопрочной структуры почвы.

В производственных условиях структура почвы разрушается главным

образом под влиянием механических, физико-химических и биологических причин (Коротаев Н. Я., 1962).

Механическое разрушение структуры происходит в самых верхних

слоях почвы и вызывается преимущественно передвигающимися по поверхности почвы сельскохозяйственными орудиями и машинами, людьми и животными. Разрушается структура при обработке почвы (культивации, бороновании, вспашке), а также под влиянием механического воздействия капель дождевых осадков, особенно при ливневом характере их выпадения.

Механическое разрушение структуры сопровождается частичным разрушением тончайших коллоидных пленок, скрепляющих почвенные частицы. В результате происходит снижение водопрочности структуры. Физико-химическое разрушение может вызываться одновалентными катионами, попадающими в почву с атмосферными осадками, с удобрениями и высвобождающимися при минерализации органического вещества. Одновалентные катионы вызывают пептизацию почвенных коллоидов, что уменьшает водопрочность структуры. Влага атмосферных осадков, просачиваясь в почву, частично растворяет и увлекает в нижние горизонты соли кальция. В связи с этим верхние слои почвы теряют один из сильнейших коагуляторов, что также ослабляет оструктуривание почвы.

Биологические причины разрушения структуры связаны с микробиологическими процессами. Органическое вещество почвы (в том числе и гумус, являющийся важнейшим фактором образования водопрочной

структуры) подвергается воздействию микроорганизмов и постепенно минерализуется с образованием конечных продуктов (СОг, НгО и минеральных солей).

Вследствие разрушения гумуса структура утрачивает свою водопрочность (Коротаев Н. Я., 1962).

4.2. Приемы регулирования структурного состояния почв

Для создания агрономически ценной структуры и поддержания ее в водопрочном состоянии в настоящее время используются агротехнические методы и ведутся широкие экспериментальные исследования по искусственному оструктуриванию почв.

К агротехническим методам оструктуривания почв относятся посев

многолетних трав, обработка почвы в спелом состоянии, известкование кислых почв, гипсование солонцов и солонцовых почв, внесение органических и минеральных удобрений (Шишов Л.Л. 1991).

Восстановление прочной структуры происходит под воздействием

как многолетних трав, так и однолетних сельскохозяйственных культур.

Некоторые сельскохозяйственные растения (пшеница, подсолнечник, кукуруза) образуют мощную корневую систему и могут оказывать достаточно сильное оструктуривающее влияние на почву. Другие растения,

такие как лен, картофель, капуста, имеющие слабую корневую систему, обычно оказывают небольшое структурообразующее влияние на почву.

При высоком урожае многолетние травы (особенно бобово-злаковые травосмеси и бобовые) сильнее оструктуривают почву, чем однолетние

сельскохозяйственные культуры. Это объясняется тем, что многолетние

травы образуют мощную и сильно разветвленную корневую систему. Их корневые и пожнивные остатки (4—18 т на 1 га в пахотном слое) содержат значительное количество белков, углеводов и других соединений, наиболее благоприятных для деятельности микроорганизмов и образования гумусовых веществ. В корневых же остатках однолетних сельскохозяйственных культур к моменту их созревания содержится преимущественно клетчатка, малопригодная для гумусообразования.

Большое влияние на оструктуривание почвы оказывает применение

органических удобрений — навоза, торфокомпостов, зеленых удобрений. Применение минеральных удобрений также улучшает почвенную структуру, так как при этом растения развивают более мощную корневую систему и оставляют в пахотном слое большую массу корневых и пожнивных остатков, являющихся энергетическим материалом для развития микроорганизмов и источником для образования гумусовых веществ.

Искусственное оструктуривание почв осуществляется в результате

введения в почву небольшого количества структурообразующих веществ.

Под структурообразующими веществами понимаются по преимуществу органические соединения, которые, будучи введены в почву, улучшают водопрочность ее структуры (Шишов Л.Л. 1991).

Выводы

1. Почвы могут быть структурными и безструктурными, существуют переходные виды. У каждого почвенного профиля может быть разная структура. Существует три вида структур: кубовидная, призовидная, плитовидная.

2. На образование структуры оказывают влияние факторы природного

и антропогенного происхождения.

3. Наиболее ценными являются почвы обладающие комковато- зернистой структурой, имеющие высокую пористость и водопрочность.

4. Структурные почвы богаты питательными элементами, и имеют благоприятный водный и воздушный режимы.

5. На территории Пермского края преобладают почвы подзолистого типа, среди них доминируют дерново- подзолистые почвы.

6. Дерново- подзолистые почвы, могут формироваться в результате как попеременного, так и совместного воздействия подзолистого и дернового процессов.

7. Дерново-подзолистые почвы, характеризуются низким содержанием гумуса, небольшим плодородным слоем, кислой реакцией почвенного раствора. Основные мероприятия по повышению плодородия этих почв заключаются в улучшении водно-воздушного режима избыточно увлажненных почв за счет устройства дренажных и открытых осушительных систем, выполнении культуртехнических работ, увеличении плодородного слоя в результате внесения извести органических и минеральных удобрений.

8. При использовании черноземных почв в сельском хозяйстве, необходимо подобрать комплекс мероприятий, которые будут поддерживать естественное плодородии почв.

9. Использование и охрану почв, особенно на фоне, антропогенной нагрузки, необходимо проводить, учитывая индивидуальные особенности структурного состояния.

Библиографический список

1. Кауричев И. С., Гречин И. П. Почвоведение. Учеб.пособие. Изд-во «Колос», М.:1969.

2. Ковриго В. П., Кауричев И.С., Бурлакова Л.М. Почвоведение с основами геологии. – М.: Колосс, 2000.

3. Коротоев Н. Я. Почвы Пермской области. Пермь: кн.изд-во, 1962.

4. Кузьмина Р.Г., Чагин Г. Н. Атлас Пермской области. География. История. Изд- во ДиК, Пермь,- 1999.

5. Минеев В. Г., Пашкова В. Д. Почвы, климат, удобрения и урожай.

-М.: Агропромиздат, 1987.

6. Роде А. А, Ногина Н.А., Скрынникова И. Н. Принципы организации и методы стационарного изучения почв. - М.: «Наука», 1976.

7. Шишов Л.Л., Дурманов Д. Н., Карманов И. И., Ефремов В. В. Теоретические основы и пути регулирования плодоролия почв. - М.: Агропромиздат, 1991.

8. Муниципальное управление по экологии и природопользованию. Состояние и охрана окружающей среды г. Перми в 2009г. Справочно- информационные материалы. Пермь, 2010.

Приложение 1

Типичные структурные элементы почв (Кауричев И. С., 1969)

I тип: 1) крупнокомковатая, 2) комковатая, 3) мелкокомковатая, 4) пылеватая, 5) крупноореховатая, 6) ореховатая, 7) мелкоореховатая, 8) крупнозернистая, 9)зернистая,10)мелкозернистая. II тип: 11) столбчатая, 12) столбовидная, 13) крупнопризматическая, 14) призматическая, 15) мелкопризматическая, 16) карандашная. III тип: 17) сланцеватая, 18) пластинчатая, 19) листоватая, 20) грубочешуйчатая, 21) мелкочешуйчатая.

Приложение 2

Распределение земельного фонда пермского края по категориям

(Управление по охране окружающей среды г.Перми, 2010)

Приложение 3

Карта почв Пермского края

Приложение 4

Строение профиля дерново- подзолистой почвы (Коротаев Н.Я., 1962)

Ад –дерновый горизонт(10-15см), серого цвета;

А1А2 – переходный гумусово-подзолистый горизонт;

А2- подзолистый горизонт, имеет белесую окраску, пластинчато листоватая структура,уплотненное сложение;

А2В- переходный горизонт;

В- иллювиальный горизонт

Приложение 5

Строение профиля черноземной почвы (Коротаев Н. Я.,1962)

А- гумусовый горизонт, темно окрашенный, с зернистой структорой;

АВ- гумусовый переходный горизонт, темноокрашен, как правило, имеет зернистую структуру;

В- иллювиальный горизонт.