Почвенные карты и картограммы

Разнообразие почвенного покрова требует дифференцированного подхода при разработке мероприятий по сельскохозяйственному использованию земель. С этой целью проводят почвенные обследования и составляют почвенные карты.

Почвенные карты бывают мелкомасштабные, на которые наносят почвы республик, краев, областей и крупномасштабные, для характеристики почв отдельных хозяйств. На крупномасштабную карту наносят типы и виды почв, их механический состав, основные агрохимические данные, характеризующие почву.

Для производственных целей, в дополнение к почвенной карте, составляют специальные картограммы, на которых отмечают содержание в почве гумуса, азота, фосфора, калия, микроэлементов (B, Cu, Mn и др.), почвенную кислотность или степень засоленности, участки, подверженные водной и ветровой эрозии и степень эродированности.

Почвенная характеристика учитывается при разбивке севооборотов, выделении участков под застройку, размещении ценных полевых культур, выделении сенокосов и пастбищ.

Почвенная карта необходима при установлении последовательности весенних полевых работ и сроков посева на разных участках, для определения потребности в удобрении и известковании.

Органическое вещество почв

Органическое вещество почв – это совокупность живой биомассы (эдафон), органических остатков растений, микроорганизмов и животных различной степени разложения, продуктов их метаболизма и гумуса. Наземные и внутренние почвенные организмы после своего отмирания в виде безжизненного органического вещества поступают в почву. В результате микробиологических и частично химических и физико-химических процессов это вещество подвергается сложным биохимическим преобразованиям. Органические соединения, поступающие в почву в составе остатков растительных и животных организмов, либо разрушаются до простых неорганических соединений (углекислый газ, вода и др.), либо преобразуются в новые органические соединения. Комплекс новообразованных специфических почвенных органических соединений получил название почвенного перегноя, или гумуса. Таким образом, гумус – совокупность всех органических соединений, находящихся в почве, но не входящих в состав живых организмов или образований, сохраняющих анатомическое строение, не участвующих в построении тканей растительных и животных остатков. В состав гумуса входят гуминовые вещества, к которым относятся гуминовые кислоты, гумусовые кислоты, гиматомелановые кислоты, фульвокислоты, гумин, различного рода индивидуальные органические соединения биологического происхождения, а также техногенные органические соединения, попадающие в почву при внесении удобрений, пестицидов, обработке почвы и ее техногенном загрязнении (рис. 3).

Гумус в различных типах почв неодинаков, и его характер определяется рядом условий и факторов, среди которых основная роль принадлежит жизнедеятельности микроорганизмов – бактерий, актино-мицетов и грибов. Важное значение имеет состав поступающих в почву растительных остатков, а такжережим кислорода, определяющий аэробную или анаэробную среду превращения растительных остатков. Кроме того, большое значение для процесса превращения растительных остатков в почве имеют степень влажности, температурные условия, механический и минеральный состав почвы.

 

Рис. 3. Номенклатура (перечень) гуминовых веществ

 

Гумус является наиболее характерной и существенной частью почвы, с которой в основном связано плодородие. В гумусе сохраняются основные элементы питания растений, в первую очередь азот, сера, фосфор, калий, а также микроэлементы (кобальт, молибден, медь и др.). Эти элементы освобождаются в результате деятельности микроорганизмов и становятся доступными растениям. Отдельные компоненты гумуса участвуют в процессе выветривания, переводя в усвояемую растениями форму новые порции зольных элементов. Гумус частично определяет поглотительную способность почв. Гумус влияет на ряд морфологических и физических свойств почв (влагоемкость, аэрацию, тепловые свойства), обусловливая их цвет и структуру.

Важнейшим свойством почвы является ее плодородие – способность обеспечивать растения водой, элементами питания и воздухом. Мощность гумусового слоя и содержание гумуса в почве являются одним из важнейших показателей уровня плодородия почв. В подзолистых почвах северных районов России содержится 1…3 % гумуса, в более плодородных почвах лесостепной зоны 4…6 %. Наиболее богаты гумусом черноземы (обыкновенные 7…8 %, тучные 8…12 %).

Одним из главных признаков плодородной почвы является наличие в ней гумусовых веществ, которые обусловливают черную, темно-серую и серую окраски. Помимо этих цветов соединения окислов железа придают почве красноватый и бурый оттенок, от закисей железа формируются голубовато-зеленоватые тона; кремнезем, углекислый кальций, каолинит обуславливают белую и белесую окраску. Эти же тона формируются при наличии в почве гипса и некоторых легкорастворимых солей.

Уменьшение содержания гумусовых веществ в почве приводит к их дегумификации. Этот процесс обусловлен резкой сменой баланса почв по органическому веществу при освоении целинных земель, или при длительной распашке почв без применения органических удобрений, или без посева многолетних трав. Ухудшаются физические свойства, структура, водопроницаемость почв, что способствует усилению процессов эрозии, особенно опасной для пахотных земель. Эрозия усиливает процесс дегумификации. Резко сокращается содержание в почве наиболее ценных зернистых агрегатов размером 1…5 мм.

В общем случае воздействие на почву при сельскохозяйственном использовании может быть сбалансированным –без коренных перестроек почвенного профиля, с севооборотом, с различным внесением органических и минеральных удобрений, с формированием высокого уровня плодородия; а может быть экстенсивным –с изъятием органических веществ без их восполнения, с быстрым расходованием естественных питательных ресурсов, с потерей плодородия и физическим разрушением и изменением почвенного профиля.

В Самарской области с ее разнообразными природными и климатическими условиями практически не осталось почв, которые бы в настоящее время не нуждались в коренном улучшении, в повышении уровня эффективного плодородия.

183 тыс. га сельскохозяйственных угодий и земель фонда перераспределения подвержены эрозии, 19,0 тыс. га представлены засоленными и солонцеватыми комплексами, 1628,4 тыс. га закислены, 273 тыс. га переувлажнены и заболочены.

Почвенная влага

Одно из условий формирования почвы – наличие в ней воды. Воде принадлежит основная роль как в выветривании горных пород, так и в развитии почв. Благодаря воде в почве протекают многие биологические, физические и химические процессы, совершается транспортировка веществ, происходит развитие растений и микроорганизмов. Почвенная влага является терморегулирующим фактором, в значительной степени определяющим баланс тепла в почве и ее температурный режим, от ее количества зависят физико-механические свойства почв (структура, плотность твердой фазы, плотность сложения почв, пористость почв, пластичность, липкость, набухание, усадка, связность почвы, твердость и др.), а в конечном итоге –и их плодородие.

При этом как недостаток, так и избыток влаги отрицательно сказывается на плодородии почв, снижает окупаемость минеральных и органических удобрений, уменьшает эффективность агротехнических мероприятий.

В природных условиях в почве всегда содержится то или иное количество влаги. Если массу этой влаги выразить в процентах от массы сухой почвы, то можно рассчитать абсолютную влажность почвы

, (1.1)

где W –абсолютная влажность почвы (в %); М_в – масса воды; М_п – масса абсолютно сухой почвы.

Для характеристики степени насыщения почв водой введено понятие относительной влажности, которая рассчитывается как процент абсолютной влажности от полной влагоемкости:

, (1.2.)

где W_отн –относительная влажность (в %); ПВ – полная влагоемкость (в %).

Для большинства культурных растений оптимальная относительная влажность почвы находится в пределах 70…100 % от полной влагоемкости.

Основной источник воды в почве –атмосферные осадки. Однако обеспеченность растений водой зависит не только от количества осадков, но и от водных свойств самой почвы, от способности почвы испарять, впитывать, поднимать по капиллярам влагу, удерживать и отдавать ее растениям.

При одинаковых осадках разные почвы могут содержать различное количество доступной для растений влаги, что во многом зависит от их гранулометрического и минералогического составов, структурного состояния и гумусированности. В связи с этим важно знать не только общие запасы воды в почве, но и состояния, в которых она может находиться, ее доступность растениям, законы передвижения воды в почвенном профиле, водопроницаемость, водные свойства почв (водоудерживающая и водоподъемная способность) и их водные режимы.

Вода в почве (жидкая фаза почвы) – природные воды, включающие пленочную (адсорбированную), капиллярную (поровую) и гравитационную воду. Это деление условное, резких границ между указанными формами воды в почве нет. Вода в почве может находиться в свободном состоянии и связанном состоянии. В свободном состоянии в пространстве между частицами почвы она подчиняется силам земного притяжения (гравитации) либо частично удерживается в капиллярах пород менисковыми силами. Растения легко усваивают гравитационную воду, когда она находится в зоне корневой системы (поэтому важен полив почвы). Растения легко поглощают капиллярную воду, играющую наибольшую роль в регулярном снабжении их водой.

В связанном состоянии вода в почвах может быть либо в пленочном, либо в адсорбированном виде, удерживаясь между зернами пород адсорбционными силами. Известны две формы связанной воды: физическая и химическая. Химически связанная вода –это кристаллизационная вода. Она прочно связана с кристаллами. Физически связанная вода может быть как прочносвязанной, так и рыхлосвязанной. Прочносвязанная вода удерживается физическими законами –громадным давлением в недрах. Эта вода называется гигроскопической. Она совершенно недоступна растениям. Рыхлосвязанная вода обволакивает частицы породы. Она представляет собой дополнительную водную пленку, расположенную вокруг прочносвязанной воды. Она обладает повышенной вязкостью, может очень медленно передвигаться по поверхности частиц породы, как жидкость. На эту воду не оказывает влияние гравитация, и замерзает она не при 0 °С, а при –,5 °С. Высвобождается при температуре 105…110 °С и физиологически практически недоступна растениям. Ее количество зависит от содержания в почве коллоидных частиц. В глинистых почвах ее содержится около 15 %, в песчаных –около 5 % массы почвы. Она образует так называемый «мертвый запас» воды. К почвенному раствору можно условно отнести капиллярную воду, которая занимает меж- и внутри-агрегатные капилляры, и гравитационную воду, с которой связано перемещение химических веществ по почвенному профилю.

Для растений очень важно, насколько хорошо удерживает почва полученную влагу и отдает ее корням. Наибольшее количество воды, которое может быть удержано почвой, называется общей (или полной) влагоемкостью почвы. Она зависит от механического состава почвы, содержания в ней гумуса и от общей пористости.

Свойство почвы впитывать и пропускать через себя воду называется водопроницаемостью. При плохой водопроницаемости (на тяжелых почвах) вода осадков стекает по поверхности почвы.

В то же время при очень высокой водопроницаемости, которой, например, обладает песчаная почва, осадки слишком быстро проникают через почву и не используются растениями.

Свойство почвы поднимать воду вверх называется водоподъемной способностью. Наибольший этот показатель у глинистых и суглинистых почв.

Ход работы

Отбор проб почв и подготовка их к анализу

Отбор проб проводится в соответствии с нормативными документами [18, 19].

1.Точечные пробы отбирают на пробной площадке из одного или нескольких слоев или горизонтов методом конверта, по диагонали или любым другим способом с таким расчетом, чтобы каждая проба представляла собой часть почвы, типичной для генетических горизонтов или слоев данного типа почвы. В зависимости от цели исследования, размера пробной площадки, количество точечных проб должно соответствовать указанным в таблице 3.

Точечные пробы отбирают ножом или шпателем из прикопок или почвенным буром.

2.Объединенную пробу составляют путем смешивания точечных проб, отобранных на одной пробной площадке.

3.Для химического анализа объединенную пробу составляют не менее, чем из пяти точечных проб, взятых с одной пробной площадки. Масса объединенной пробы должна быть не менее 1 кг.

Для контроля загрязнения поверхностно распределяющимися веществами – нефть, нефтепродукты, тяжелые металлы и др. точечные пробы отбирают послойно с глубины 0 – 5 и 5 – 20 см массой не более 200 г каждая.

Для контроля загрязнения легко мигрирующими веществами точечные пробы отбирают по генетическим горизонтам на всю глубину почвенного профиля.

 

 

Таблица 3

 

Цель исследования	Размер пробной площадки, га	Количество проб
однородный почвенный покров	неоднородный почвенный покров
Определение содержания в почве химических веществ	от 1 до 5	от 0,5 до 1	Не менее одной объединен­ной пробы
Определение содержания физических свойств и структуры почвы	от 1 до 5	от 0,5 до 1	От 3 до 5 точечных проб на один почвенный горизонт
Определение патогенных организмов и вирусов	от 0,1 до 0,5	0,1	10 объединенных проб, со стоящих из 3 точечных – проб каждая

 

4.При отборе точечных проб и составлении объединенной пробы должна быть исключена возможность их вторичного загрязнения.

Точечные пробы почвы, предназначенные для определения тяжелых металлов, отбирают инструментом, не содержащим металлов. Перед отбором точечных проб стенку прикопки или поверхности керна следует зачистить ножом из полиэтилена или полистирола, или пластмассовым шпателем.

Точечные пробы почвы, предназначенные для определения летучих химических веществ, следует сразу поместить во флаконы или стеклянные банки с притертыми пробками, заполнив их полностью до пробки.

Точечные пробы почвы, предназначенные для определения пестицидов, не следует отбирать в по­лиэтиленовую или пластмассовую тару.

5.Все объединенные пробы должны быть зарегистрированы в журнале и пронумерованы. На каждую пробу должен быть заполнен сопроводительный талон. В процессе транспортировки и хранения почвенных проб должны быть приняты меры по предупреждению возможности их вторичного загрязнения.

СОПРОВОДИТЕЛЬНЫЙ ТАЛОН

1. Дата и час отбора пробы

2. Адрес___________

3. Номер участка__________________________________

4. Номер пробной площадки________________________

5. Номер объединенной пробы, горизонт (слой), глубина взятия пробы

6. Характер метеорологических условий в день отбора пробы

7. Особенности, обнаруженные во время отбора пробы (освещение солнцем, применение средств химизации, виды обработки почвы сельскохозяйственными машинами, наличие свалок, очистных сооружений и т.д.)

8. Прочие особенности

Исполнитель, должность

Личная подпись

Расшифровка подписи

 

9. Пробы почвы для химического анализа высушивают до воздушно-сухого состояния. Воздушно-сухие пробы хранят в матерчатых мешочках, в картонных коробках или в стеклянной таре.

Пробы почвы, предназначенные для определения летучих и химически нестойких веществ, доставляют в лабораторию и сразу анализируют.

10. Для подготовки почв к анализу пробу почвы рассыпают на бумаге или кальке и разминают пестиком крупные комки. Затем выбирают включения – корни растений, насекомых, камни, стекло, уголь, кости животных, а также новообразования – друзы гипса, известковые журавчики и др. Почву растирают в ступке пестиком и просеивают через сито с диаметром отверстий 1 мм.