Агрофизические показатели плодородия почв
Агрофизические показатели плодородия почв — комплекс свойств почвы, характеризующих гранулометрический, минералогический состав, структуру, плотность, порозность, воздухо- и влагоёмкость, а также агротехнологические параметры почв. Агрофизические показатели влияют прямо или косвенно на все факторы жизни растений и условия почвообработки.
Гранулометрический состав почв
Основная страница: Гранулометрический состав почв
Минералогический состав почв
Разные по гранулометрическому составу фракции минеральной части почвы различаются по содержанию различных минералов. В песках и крупной пыли преобладают кварц и полевые шпаты, мелких фракциях — мусковит и другие слюды. В мелкодисперсной (< 0,001 мм) илистой и коллоидной фракциях главным образом содержатся вторичные алюмосиликатные минералы — монтмориллонит, нонтронит, галлуазит, каолинит, иллит.
Таблица. Примерный химический состав разных гранулометрических фракций почвы, масс. %.
| Фракции | Кремний | Алюминий | Железо | Кальций | Магний | Калий | Фосфор |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1,0-0,2 | 43,4 | 0,8 | 0,8 | 0,3 | 0,3 | 0,7 | 0,02 |
| 0,2-0,04 | 43,8 | 1,1 | 0,8 | 0,4 | 0,1 | 1,2 | 0,04 |
| 0,04-0,01 | 41,6 | 2,7 | 1,0 | 0,6 | 0,2 | 1,9 | 0,09 |
| 0,01-0,002 | 34,6 | 7,0 | 3,6 | 1,1 | 0,2 | 3,5 | 0,04 |
| < 0,002 | 24,8 | 11,6 | 9,2 | 1,1 | 0,6 | 4,1 | 0,18 |
В песчаных и пылеватых почвах содержание кремния выше. С уменьшением размера частиц его содержание уменьшается, а количество алюминия, железа, калия, магния и фосфора увеличивается. В состав высокодисперсной фракции входит также органическое вещество почвы. Коллоидная и илистая фракции почв являются основным источником питательных веществ для растений и наиболее активной частью почвы в формировании ёмкости катионо-анионного и молекулярного обмена, определяют структурообразование и буферность.
Минералогический состав определяет набухаемость почвы — увеличение объёма почвы за счёт связывание коллоидными и глинистыми частицами воды в виде плёночных оболочек. Связанная вода уменьшает силу сцепления частиц. Набухаемость почв зависит от содержания вторичных минералов в подвижной кристаллической решетке.
Управление
Минералогический состав не претерпевают существенных изменений при длительном сельскохозяйственном использовании земель, что позволяет выстраивать эффективную модель плодородия, опирающуюся на определенный диапазон изменений свойств почвы.
Структура почвы
Основная страница: Структура почвы
Мощность пахотного слоя
Мощность пахотного слоя — глубина обрабатываемого (пахотного) слоя почвы.
Значение
В обрабатываемом слое почвы развивается 70-90% корневой системы большинства растений. В нём сосредоточены запасы воздуха и питательных веществ, наиболее активно происходят микробиологические, окислительно-восстановительные процессы, разложение и минерализация органического вещества. Пахотный слой аккумулирует оросительные или дождевые воды.
Пахотный слой является посредником в системе почва-растение, так как через него вносятся органические и минеральные удобрения, мелиоранты, искусственные структурообразователи.
Мощный пахотный слой позволяет:
- создать оптимальные водный, воздушный, питательный и тепловой режимы почвы;
- обеспечить благоприятные условия развития корневой системы растений;
- активизировать процессы гумификации и минерализации органического вещества;
- увеличить запас воды и подвижных форм питательных веществ;
- сократить энергетические затраты на поддержание оптимальной структуры почвы за счёт сокращения числа и глубины приёмов обработки.
Наибольшая прибавка урожая от увеличения мощности пахотного слоя отмечается у пропашных культур, особенно у корне- и клубнеплодов, в меньшей степени — у многолетних трав и озимых зерновых, незначительно — у однолетних трав и яровых зерновых.
Оптимальная мощность пахотного слоя
Оптимальная мощность пахотного слоя составляет 27-30 см для большинства почв. Однако она может ограничиваться глубиной гумусового горизонта. Например, дерново-подзолистые почвы с низким естественным плодородием имеют гумусовый горизонт до 20 см, поэтому для создания оптимальной глубины пахотного слоя требуются большие затраты энергетических ресурсов, труда и времени.
Управление
Агротехнические приёмы по созданию мощного пахотного слоя включают: известкование, внесение органических и минеральных удобрений, постепенное углубление обработки почвы.
Строение пахотного слоя
Строение, также сложение, почвы — соотношение объёмов твёрдой фазы, капиллярной и некапиллярной пористости. Оптимальные для роста и развития растений условия аэрации почвы, её воздухообмена с атмосферой складываются в дерново-подзолистой среднесуглинистой почве при общей пористости 46-56%, некапиллярной — 18-25, капиллярной — 28-31%, и доли твёрдой фазы 44-54% объёма почвы. Сложение почвы зависит от содержания водопрочных агрегатов, влияет на её устойчивость к эрозии и уплотнению, на почвенные режимы и определяет продуктивность культур.
Для чернозёмных почв оптимальные условия складываются при общей пористости 51-62% и пористости аэрации — 15-25%. Оптимальное соотношение объёмов твёрдой фазы и общей пористости составляет для дерново-подзолистой почвы 50:50, в чернозёмах — 40:60. Предельная пористость устойчивой аэрации, при которой наблюдается снижение урожайности зерновых культур, составляет — 13-15% объёма почвы. При этом содержание кислорода в увлажнённой почве составляет не менее 20%, а CO2 не более 0,2-0,5%.
Создание оптимальной модели плодородия пахотного слоя позволяет обеспечить наиболее благоприятные почвенные режимы, что способствует повышению урожайности культур. Моделирование гомогенного и гетерогенного состояния пахотного слоя дерново-подзолистой почвы с разной мощностью пахотного горизонта показало, что картофель, кукуруза и другие полевые культуры положительно реагируют на гетерогенное сложение профиля почвы, при котором в верхнем 20-сантиметровом слое за счёт удобрений и извести создаются более оптимальные агрофизические и агрохимические свойства.
Прибавка урожая полевых культур при гетерогенном строении пахотного слоя и внесении высоких доз удобрений на глубину до 20 см за 15 лет повысилась с 3,8 до 9,7 тыс. корм. единиц на 1 га по сравнению с неудобренным фоном. В условиях гомогенного строения — с 3,4 до 8,9 тыс. корм. единиц на 1 га. Внесение удобрений на глубину до 40 см снизил урожайность в кормовых единицах на 10,8%, что свидетельствует о смешивании пахотного слоя с почвой элювиального горизонта, отличающегося низким естественным плодородием и не позволяющим восстановить плодородие до исходного уровня даже за 15-летний период.
Таблица. Урожайность полевых культур в зависимости от строения слоя 0-40 см дерново-подзолистой почвы, т/га.
| Культура | Годы | Гетерогенное строение | Гомогенное строение | Гетерогенное строение | Гомогенное строение |
|---|---|---|---|---|---|
| Без удобрений | Навоз+NPK | ||||
| Картофель | 1975-1989 | 12,18 | 12,10 | 29,39 | 27,21 |
| Вико-овсяная смесь (сено) | 1976-1978 | 3,22 | 2,96 | 6,08 | 5,66 |
| Кукуруза на силос | 1980-1988 | 24,38 | 21,30 | 71,38 | 62,80 |
| В среднем за 15 лет, тыс. корм. ед. на 1 га | 3,8 | 3,4 | 9,7 | 8,9 | |
Плотность почвы
Основная страница: Плотность почвы
Каменистость почвы
Каменистость почвы — содержание в почве каменистых включений (камней). К каменистым включениям относятся частицы размером более 3 мм.
Классификация почв по каменистости
По массовой доле камней в почвах их подразделяют на:
- некаменистые (камней меньше 0,5 %);
- слабокаменистые (0,5…5 %);
- среднекаменистые (5…10 %);
- сильнокаменистые (больше 10 %).
Свойства каменистых почв
Наличие в почве крупных камней (размером более 100 мм) представляет опасность для сельскохозяйственных машин, особенно почвообрабатывающих и уборочных, поэтому такие камни рекомендуется удалять из почвы специальными машинами. Увеличение камней в почве повышает износ рабочих органов почвообрабатывающих машин. Так, при вспашке песчаных сильнокаменистых почв абразивный износ лемехов составляет 100-450 г/га.
Крупные камни (диаметром более 100 мм) перед обработкой удаляют.
Физико-механические свойства почвы
Основная страница: Физико-механические свойства почвы
Литература
- Кленин Н. И., Киселев С. Н., Левшин А. Г. Сельскохозяйственные машины. М.: КолосС. 2008
- Халанский В. М., Горбачёв И. В. Сельскохозяйственные машины. М.: КолосС. 2004
- Баздырев Г. И., Лошаков В. Г., Пупонин А. И. и др. Земледелие. Учебник для вузов. М.: Издательство «Колос». 2000
- Минеев В. Г., Сычёв В. Г., Гамзиков Г. П. и др. Агрохимия. Учебник. / Под ред. Минеева В. Г. М.: Изд-во ВНИИА им. Д. Н. Прянишникова. 2017
- Ягодин Б. А., Жуков Ю. П., Кобзаренко В. И. Агрохимия. / Под ред. Б. А. Ягодина М.: Колос. 2002