Что стоит знать о почве

Почва – это естественная среда обитания растений, разнообразная в физико-химическом и биологическом отношениях, состав которой зависит от типа породы, участвующей в почвообразовательном процессе (физическом и химическом), содержания гумуса и разнообразия микроорганизмов, которые обитают в ней. Почва состоит из трех фаз: твердой (минеральной, органической и органо-минеральной частей), жидкой (почвенный раствор) и газообразной. В наиболее плодородных почвах оптимальное соотношение отдельных фаз составляет 40%, 30%, 30%. Все они играют важную роль в снабжении растений питательными элементами.

Почвенный горизонт — это органическая, минеральная или органо-минеральная часть почвенного профиля, параллельная поверхности почвы, отличающаяся от соседних слоев относительно однородной окраской, размером частиц, химическим составом и количеством органического вещества. Свойства почвенного горизонта формируются преимущественно почвообразовательными процессами. Вещества, входящие в состав профиля почвы, принимающие участие в процессе литогенеза, называются слоями почвы.

На поверхности почвы, покрытой постоянной растительностью, имеется органогенный горизонт, содержащий свежие или частично разложившиеся растительные остатки. Ниже него находится гумусово-аккумулятивный горизонт, цвет которого варьирует от черного до коричневого, а его мощность может составлять от нескольких до десятков сантиметров. Расположение и особенности нижних горизонтов напрямую зависят от типа почвообразовательного процесса. В условиях интенсивного просачивания дождевых вод, особенно подкисленных, образуется светло-серый, иногда белесый выщелоченный слой, называемый также элювиальным горизонтом, из которого вымываются химические соединения (в том числе соединения железа, алюминия, марганца, кальция, магния и др.), мелкие минеральные частицы, гумусовые вещества и глинистые частицы. Под ним находится ржаво-бурый слой с видимыми пятнами, называемый выщелачивающим или иллювиальным горизонтом, в котором накапливаются вещества, вымываемые из верхних слоев или выделяющиеся в результате химического выветривания горных пород. В условиях повышенной влажности почвы создается характерный зеленовато-голубой глеевый горизонт, в котором происходят интенсивные анаэробные процессы. В органогенных почвах также встречаются перегнойный горизонт и болотный горизонт с различной степенью разложения органических остатков. Выветренная горная порода, залегающая в нижней части почвенного профиля, не подверженная почвообразовательным процессам, создает нижний горизонт, ниже которого в органических почвах залегает нетвердый минеральный субстрат.Твердая порода, расположенная ниже почвообразующей породы, называется подстилающей.

Выделяют пять типов зональных почв: подзолистые, желтовато-коричневые, собственно бурые, буроземы кислые и черноземные, а также шесть типов азональных почв: чернозёмные, аллювиальные, болотные, рендзины, горные и антропогенные. Около 80% территории Польши покрыто бурыми, подзолистыми и желтовато-коричневыми почвами. Их обычное распространение наблюдается в равнинных районах и озерных краях. Несколько меньше их в высокогорьях и горах, особенно в подзолах. С точки зрения сельскохозяйственной пригодности наиболее ценными из них являются бурые почвы.

Химический состав

Химический состав почвы включает следующие элементы, необходимые для правильного развития растений:

• Макроэлементы: калий, натрий, кальций, магний, углерод, азот, фосфор, кислород, сера, водород.
• Микроэлементы: бор, медь, цинк, марганец, железо, молибден, кремний, алюминий, хлор.

Микроэлементы встречаются в почве в составе гумуса и минералов различного химического состава, таких как: CuFeS₂ (халькопирит) или MoS₂ (молибденит).

Валовое содержание

Валовое содержание в почве элементов питания является одним из факторов, влияющих на ее плодородие. Это суммарное содержание доступных для растений макро- и микроэлементов, а также гумуса и органических остатков в почве, применительно к конкретным видам, сортам или группам растений.

Существует два типа плодородия почвы:

• Естественное плодородие, при котором запас питательных веществ создан без вмешательства человека.
• Искусственное (антропогенное), которое включают как природные ресурсы, так и созданные с участием человека путем применения удобрений (известковые, минеральные и органические удобрения).

Знание уровня плодородия пахотных земель, которым, к сожалению, часто пренебрегают на практике, является основой рационального, а во многих случаях и экономически выгодного внесения удобрений. Может оказаться, что виды и дозы вносимых вами удобрений превышают потребности растений в питательных элементах.

Кислотность почвы

На протяжении нескольких десятилетий одной из главных проблем польского сельского хозяйства является подкисление почв. Согласно индексу плодородия почв, кислотность больше всего ограничивает сельскохозяйственное производство. Реакция почвы (рН) является основным фактором, влияющим на эффективное использование растениями питательных веществ. Доказано, что почва с pH в пределах 5,0-7,0 является богатейшим источником минеральных веществ по качеству и количеству и представляет собой самый богатый источник минеральных элементов питания, доступных растению.

Негативное воздействие подкисления почв, являющееся результатом процессов накопления и нейтрализации катионов в этой среде, чаще всего рассматриваются в весьма упрощенном подходе, учитывающем лишь производственные потери в сельском хозяйстве. Негативные последствия, вызываемые подкислением почв, касаются не только сельскохозяйственных угодий, но и прилегающих к ним экосистем, водных экосистем, атмосферы и ряда жизненных процессов культурных растений, включая сокращение длины их корневой системы. Нарушение роста корневой системы вглубь профиля почвы ограничивает возможность растения использовать запасы влаги и содержащиеся в ней подвижные минералы, например нитраты, и в то же время снижает поступление из почвы малоподвижных элементов, таких как калий и фосфор, которые определяют использование растениями поглощенного азота. Кроме того, происходит повышенное выщелачивание нитратов, хлоридов и сульфатов, а также неспособность растений усваивать катионы, главным образом кальция и магния, в количестве, необходимом для правильного усвоения азота и его использования. Редукция корневой системы носит пространственный характер и приводит к дисфункции растений по всему профилю почвы. Сельскохозяйственным методом борьбы с избытком катионов, подкисляющих почву, является известкование. Данную процедуру следует проводить таким образом, чтобы исключить токсичность алюминия и оптимизировать доступность фосфора и основных катионов (К, Са, Mg) при условии сохранения подвижности микроэлементов. У известковых удобрений совершенно иная роль, чем у азотных, фосфорных и калийных. Необходимость известкования почв обусловлена ​​обеспечением правильной комковатой структуры почвы, аэрацией, правильным pH и доступностью минеральных веществ для растений.

Питательные вещества

Питательные вещества присутствуют в почве в различных формах и количествах. С точки зрения питания растений важнейшую группу составляют их легкоусвояемые формы. С сельскохозяйственной точки зрения к важнейшим макроэлементам, оказывающим наибольшее влияние на качество и количество урожая, помимо азота, относятся также фосфор, калий и магний. После определения pH почвы следующим, не менее важным этапом является анализ содержания доступных форм этих элементов, что позволит оценить валовое содержание и плодородие почвы и, таким образом, разработать рациональную систему применения удобрений.

Минеральные удобрения следует применять таким образом, чтобы обеспечить культурные растения оптимальным количеством питательных веществ в данный момент времени, не создавая угрозы для окружающей среды, обеспечивая при этом экономию и максимально возможный эффект. Отсутствие информации о химических и физико-химических свойствах почвы, с одной стороны, приводит к неэффективному, избыточному внесению минеральных удобрений, что связано с дополнительными затратами, а с другой стороны, к истощению почвы. Поэтому применение удобрений без анализа содержания в почве доступных питательных веществ считается неоправданным.

Азот

Важнейшим элементом питания, имеющим решающее значение в интенсификации растениеводства, является азот. Это основной макроэлемент при выращивании всех культур. Растения резко реагируют на недостаток или избыток этого элемента по сравнению с другими элементами содержащимися в почве.

Азот необходим растениям как строительный материал для белков, а также входит в состав витаминов, нуклеотидов, нуклеиновых кислот, алкалоидов и хлорофилла. Стимулирует рост надземных частей растений, придавая им насыщенный зеленый цвет, регулирует обмен калия, фосфора и других питательных веществ. Недостаток азота вызывает задержку роста растений, пожелтение и опадение листьев, ограничение и ослабление развития корневой системы. Этот элемент, внесенный в почву с минеральными удобрениями или растительными остатками, быстро возвращает растениям здоровый вид за счет улучшения физиологических функций. Однако существует опасность избыточного удобрения азотом, что вызывает чрезмерный рост надземной массы, подверженность полеганию и болезням, задержку созревания, а также ухудшение качественных показателей продукции из-за накопления азота и негативных изменений состава азотистых соединений в растении, что приводит к относительно низкой урожайности.

Азот в почву поступает в составе минеральных и органических удобрений, растительных остатков, а также естественным путем, в результате биологической фиксации элементарного азота симбиотическими (Rhizobium) и свободноживущими бактериями (Azotobacter, Arthrobacter, Beijerinckia, Derxia i Clostridium), которые способны разрывать тройную связь молекулы азота в присутствии катализатора, что характерно для фермента нитрогеназы упомянутых микроорганизмов, а также благодаря наличию его минеральных форм в атмосферных осадках. Молекула азота чрезвычайно прочна и химически неактивна, поэтому для ее распада требуется очень большие затраты энергии, источником которой в этом процессе является АТФ. В пахотном слое почв Польши общее количество азота колеблется от 0,02 до 0,35% от элементного состава. Большая часть почвенного азота, примерно 95-99%, находится в виде органических соединений азота, преимущественно компонентов органического вещества. Азот в виде органических соединений содержится в гумусе, неразложившихся органических остатках растений и почвенных организмов. Поэтому наибольшее его количество в минеральных почвах находится в гумусовых горизонтах почвы и уменьшается по мере продвижения по профилю почвы. От 1 до 5% общего содержания азота в почве составляют минеральные формы. К ним относятся восстановленные формы, такие как аммиак (NH₃) и ионы аммония (NH4+), молекулярный азот (N2), являющийся промежуточной формой, и наиболее окисленные формы — нитриты (NO₂–) и нитраты (NO₃–). Растения могут использовать азот только в виде ионов NH₄+ и NO₃–, содержащихся в основных минеральных соединениях, таких как аммонийные и нитратные соли, которые являются субстратами или продуктами превращения азота в почве, образуя так называемые малый и большой циклы превращения азота в природе. Если принять, что масса почвы на 1 га равна 3 млн кг, то в ней содержится от 600 до 10500 кг общего азота, из которых лишь 1-2%, т. е. от 6 до 210 кг, составляют минеральные формы, усваиваемые растениями. Несмотря на небольшую долю минерального азота в общем содержании этого элемента в почве, он играет важнейшую роль в питании растений.

На содержание минерального азота в почве влияют не только метеорологические условия и сельскохозяйственная деятельность человека, но прежде всего свойства самой почвы. Содержание этой формы азота во многом зависит от количества органического вещества и хода его минерализации, а также от гранулометрического состава и других показателей плодородия почвы.

Почвы во всех климатических условиях имеют тенденцию достигать так называемого нормального или сбалансированного содержания азота при использовании обычных методов возделывания и внесения удобрений, и любая попытка увеличить его содержание сверх этого уровня связана с потерями данного питательного элемента в результате выщелачивания, окисления и эрозии. Поэтому знание уровня доступных форм почвенного азота является основным условием для определения расчетной дозы удобрения, а также минимизации производственных затрат и загрязнения окружающей среды, поскольку чрезмерные дозы азота приводят к гаообразным потерям в атмосферу и в виде вымывания нитратов в грунтовые и поверхностные воды, что представляет собой финансовые потери и экологическую угрозу.

Элементарный баланс

Азот усваивается растениями в больших количествах, но следует помнить, что подкормка только этим элементом не дает никакой гарантии получения высокого и качественного урожая. Для получения ожидаемого результата культуре необходимо обеспечить баланс всех необходимых, взаимодействующих питательных веществ, и прежде всего тех, которые увеличивают использование азота. Элементом, который наиболее сильно взаимодействует с азотом, является калий. Азот способствует интенсивному росту культуры, автоматически увеличивая потребность растений в калии. Дефицит калия в данный момент резко снижает способность растения усваивать азот и отрицательно влияет на урожайность. Соответствующее обеспечение растений калием способствует усвоению ими азота. Перечисленные выше питательные элементы оказывают антагонистическое действие на ионы магния, поэтому следует следить за его количественным балансом в почве. Дефицит магния также влияет на качество получаемой продукции за счет изменений в процессах преобразования азота. Сера также является важным макроэлементом, правильное содержание которого в почве приводит к более эффективному поглощению азота и снижению выщелачивания нитратов в грунтовые воды. Более того, микроэлементы выполняют сложные функции по использованию азота, и их специфическое действие на каждой фазе роста растений не может быть заменено другим элементом. Избыток азота при дефиците других питательных веществ и наоборот составляют значительную экономическую , а также растущую экологическую проблемы. Главную роль в обмене веществ растений играет не общее содержание, а оптимальное соотношение отдельных питательных веществ, макро- и микроэлементов.