I. 8. Оптимизация водно-воздушного режима почв.

Регулирование вод. режима почвы — обязательное ме­роприятие в условиях интенсивного земледелия - комплекс приемов, напр. на устра­нение неблагоприятных условий водоснабжения растений происходит существенно влияние на общие и полезные запасы воды в почвах - по­лучение высоких и устойчивых урожаев с/х культур. Основывается на учете климатических и почвенных условий, потребностей культур в воде. Для создания оптимальных условий роста и развития культ. растений необходимо стремиться к уравнива­нию количества влаги, поступающей в почву, с ее расходом на транспирацию и физическое испарение, то есть созданию коэффициента увлажнения, близкого к единице. Улучшению водного режима слабодренированных тер­риторий зоны достаточного и избыточ­ного увлажнения способствуют планировка по­верхности почвы и нивелировка микро- и мезопонижений, в которых весной и после летних дождей наблюдается дли­тельный застой воды. На почвах с временным избыточным увлажнением для удаления избытка влаги целесообразно с осени делать гребни. Высокие гребни способствуют увеличению физи­ческого испарения, а по бороздам происходит поверхност­ный сток воды за пределы поля. Почвы болотного типа, а также минеральные заболо­ченные нуждаются а осушительных мелиорациях — устрой­стве закрытого дренажа или использовании открытых дрен для отвода избыточной влаги. Регулирование водного режима почв во влажной зоне с большим количеством годовых осадков не ограничивается осушительной направленностью. На дерново-подзолистых почвах, летом проявляется недостаток влаги и потребность в дополнительном количе­стве воды. Эффективное средство улучшения влагообеспеченности растений в Нечерноземье— двустороннее регу­лирование влаги, когда избыток влаги отводится с полей по дренажным трубам в специальные источники и при необхо­димости подается на поля по тем же трубам или дождева­нием. Все приемы окультуривания почвы (создание глубокого пахотного слоя, улучшение структурного состояния, уве­личение общей пористости, рыхление подпахотного горизонта) повышают ее влагоемкость и способствуют на­коплению и сохранению продуктивных запасов влаги в корнеобитаемом слое.

В зоне неустойчивого увлажнения и засушливых районах регулирование водно­го режима направлено на максимальное накопление влаги в почве и на рац. её использование: за­держание снега и талых вод (стерня, кулисные растения, валы из снега). Для уменьшения поверхностного стока - зяблевую вспашку поперек склонов, обвалование, прерывистое бороздование, щелевание, полосное размещение культур, ячеистую об­работку почвы и другие приемы. Важная роль в накоплении почвенной влаги принадлежит полезащитным лесным полосам. Предохраняя снег от сдувания способствуют увели­чению запасов влаги в метровом слое почвы к началу веге­тационного периода на 50—80 мм, сокра­щается непродуктивное испарение влаги с поверхности почвы -улучшение водообеспеченности полей. Наи­более эффективны ажурные и продувные лесные полосы. Большое значение в улучшении водного режима почв имеет введение чистых и особенно черных паров. Наиболь­ший эффект чистого пара как агротехнического приема напопления влаги, проявляется в степной зоне и южной лесо­степи. Накоплению и сохранению влаги в почве способствуют многие агротехнические приемы. Поверхностное рыхление почвы весной или закрытие влаги боронованием, послепосевное и р и к а т ы в а н и е почвы(усиливают прорастание семян и обеспечи­вают потребность растений в воде ранней весной). Примене­ние мин.и орг.удоб­рений способствует более экономному использованию влаги. В пустынно-степной и пустынной зонах основной способ улучшения водного режима — орошение (+ предотвращение вторичного засолениея). Все приемы обработки почвы, улучшающие ее сложе­ние, увеличивающие общий объем пор и пор аэрации, усиливают интенсивность газообмена, уменьшают концентрацию СО₂, увеличивают содержание О₂ в почве. Улуч­шение аэрации почв обработками будет тем продолжительнее, чем лучше структурное состояние почвы. Поэтому все мероприятия по окультуриванию почв имеют большое значение в улучшении воздушного режима.

Воздухопроницаемость с у г л и н и c тых и глинистых почв зависит от содержания в почве крупных (более 0,5-1 мм) водопрочных агрегатов, обеспечивающих необходимый объем не капиллярных пор. Интенсивность дыхания почвы- ха­рактерный показатель воздушного режима. Величина дыхания почвы колеблется от 0,5 до 10 кг/га на 1 м³ и более в зависимости от свойств почв, гидротермических условий, характера растительности. Наи­более активно СО_а выделяется из почвы в период интенсивного роста корневой и вегетативной массы расте­ний при благоприятных влажности и температуре. Широко используется оценка условий аэрации почв, по составу почвенного воздуха. Концент­рация СО_а выше 2—3 %, а О_а ниже 19—18 % ограничивает продуктивность многих сельскохозяйственных культур. В ряду по требованию к условиям аэрации их можно рас­положить следующим образом: картофель - кукуруза - зерновые - многолетние травы. Для растений большое значение имеет продолжитель­ность периода с неблагоприятной аэрацией, знать динамику состава почвен­ного воздуха. Суточная динамика СО_а и О_а распростра­няется до глубины 30—50 см в соответствии с колебаниями температуры. В течение вегетационного периода состав почвенного воздуха значительно изменяется в зависимости от погодных условий. При оптимальной влажности с повышением температуры почвы содержание СО₂ в почвенном воздухе увеличивается, а О₂ уменьшается. В почвах нормального увлажнения содержание О_а в почвенном воздухе уменьшается от верхних горизонтов к нижним, количество же СО_а уве­личивается. Воздушный режим почв оптимизируется при их окультуривании: применение орг. и мин. удобрений, орошение активизируют биологические процессы в почвах, повышают интенсивность дыхания почв при наличии доступной влаги. Создание глубокого пахотного слоя, рыхление подпа­хотного, умеренное орошение, ликвидация почвенной кор­ки — важные приемы регулирования воздушного режима на малогумусных почвах тяжелого механического состава. Практика интенсивного земледелия показывает, что при менение глубокого предпосадочного рыхления под карто­фель на дерново-подзолистых почвах улучшает аэрацию почв и обеспечивает планируемые высокие урожаи.

Воздухоемкость - та часть объема почвы, которая занята воз­духом при данной влажности. Влажность и пористость почвы по­стоянно изменяются, поэтому и воздухоемкость — величина пере­менная. Воздухопроницаемость — способность почвы пропускать через себя воздух - непременное условие для осуществления газообмена между почвой и атмосферным воздухом. Почвенный воздух по составу существенно отличается от атмос­ферного. В хорошо аэрируемых верхних горизонтах содержание кислорода приближается к сод. его в атмосферном воздухе, а в тяжелых почвах с затрудненным газообменом оно может снижаться в десятки и сотни раз. Концентрация диоксида углерода в почвах с плохим газообменом увеличивается в сотни раз по сравне­нию с содержанием его в атмосфере и достигает 20 % и более. Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным – газообменом осуществляется через систе­му воздухопроницаемых пор почвы, сообщающихся между собой и с ат­мосферой. К факторам, вызывающим газообмен, относятся диффу­зия, изменение температуры почвы, барометрического давления, количества влаги в почве под влиянием осадков, орошения и испа­рения, влияние ветра, изменение уровня грунтовых вод. Изменение температуры и барометрического давления обуслов­ливает газообмен, так как при этом происходит сжатие или расши­рение почвенного воздуха. Поступление влаги в почву с осадками или при орошении вызы­вает сжатие почвенного воздуха, его выталкивание наружу и засасы­вание атмосферного воздуха. Выпадающие дожди могут обеспечить 6—8 % всего газообмена. Газообмен происходит и при испарении воды из почвы, когда на место испарившейся воды поступает рав­ное по объему количество атмосферного воздуха. Наиболее активно газообмен происходит под влиянием ветра на пористых почвах.

I. 9. Подзолистые почвы, генезис, свойства и с/х исп. П.п. формируются под по­логом таежных моховых или мертвопокровных хвойных ле­сов. Образование их профиля связано с развитием процессов оподзоливания (подзолистого процесса), элювиально-глеевого процесса и лессиважа.Основные массивы подзолистых почв приурочены к под­золистой и глееподзолистой подзонам,. встречаются в южных районах зоны под хвойными лесами, особенно в условиях временного избыточного увлажнения.

Генезис - подзолистый процесс протекает под влиянием деревянистой растительной формации и связан сопределенной группой специфических органических кис­лот (креповых), вызывающих разложение почвенных минералов. Передвижение продуктов разрушения почвенных минералов осуществляется форме устойчивых органо-минеральных соединений.

Большое влияние на развитие современных представле­ний о подзолообразовательном процессе оказали работы И. В. Тюрина, И. С. Кауричева: существенная особенность подзолистого про­цесса - разрушение в верхней части профиля почвы первич­ных и вторичных минералов и вынос продуктов разрушения в нижележащие горизонты и грунтовые воды.

При разложении лесной подстилки образуются различ­ные водорастворимые органические соединения. Низкое содержание питательных веществ и оснований в подстилке, а также преобладание грибной микрофлоры способствуют интенсивному образованию кислот, среди которых наиболее распространены фульвокислоты и низкомолекулярные орга­нические кислоты (муравьиная, уксусная, лимонная). Кислые продукты подстилки частично нейтрализуются ос­нованиями, освобождающимися при ее минерализации, большая же их часть попадает с водой в почву, взаимодей­ствуя с ее минеральными соединениями. К кислым продук­там лесной подстилки добавляются органические кислоты, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорга­низмов непосредственно в самой почве, а также выделяемые корнями растений. Однако, наибольшая роль в оподзоливании принадлежит кислым продуктам специфической и неспецифической приро­ды, образующимся в процессе превращения органических остатков лесной подстилки.

В результате промывного водного режима и действия ки­слых соединений из верхних горизонтов лесной почвы удаляются в первую очередь все легкорастворимые вещест­ва. При дальнейшем воздействии кислот разрушаются и более устойчивые соединения первичных и вторичных мине­ралов: разрушаются илистые минеральные частицы, поэтому при подзолообразовании верхний гори­зонт постепенно обедняется илом.

Продукты разрушения минералов переходят в раствор и в форме минеральных или органо-минеральных соедине­ний перемещаются из верхних горизонтов в нижние: калий, натрий, кальций и магний преимущественно в виде солей угольной и органических кислот (в том числе и ввиде фульватов); кремнезем в форме растворимых силикатов калия и натрия и отчасти псевдокремневой кислоты Si (ОН); сера в виде сульфатов. Фосфор образует труднорастворимые фосфаты кальция, железа и алюминия и практически вымывается слабо.

Железо и алюминий при оподзоливании мигрируют в основном в форме органо-минеральных соединений. В сос­таве водорастворимых органических веществ подзолистых почв находятся разнообразные соединения —фульвокислоты, полифенолы, низкомолекулярные органические кисло­ты, кислые полисахариды. Водорастворимые органические вещества, содержащие функ­циональные группы - носители электровалентной и кова­лентной связи, определяют возможность широкого форми­рования в почвах комплексных органо-минеральных соединений. При этом могут образо­вываться коллоидные, молекулярно- и ионорастворимые органо-минеральные комплексы железа и алюминия с раз­личными компонентами водорастворимых органических ве­ществ.

Интенсивность подз. процесса зависит от сочетания факторов почвообразования:1. нисходящий ток воды: чем меньше промачивается почва, тем слабее протекает этот процесс (временное избыточное увлажнение почвы под лесом усиливает подзолистый процесс) - закисные легкорастворимые соединения железа и мар­ганца, подвижные формы алюминия, что способствует их выносу из верхних горизонтов почвы; 2.зависит от хим. состава материнской породы (на карбонатных породах процесс значительно ослабевает, что обусловлено нейтрализацией кислых продуктов свободным углекислым кальцием породы и каль­цием опада). В разложении опада возрастает рать бактерий - образование менее кислых продуктов, чем при грибном разложении. Наряду с оподзоливанием генезис подзолистых почв связан с лессиважем -при подзолообразовании из верхних горизонтов почвы выносятся илистые частицы без их химического разрушения.Процесс лессивирования протекает под листвен­ными лесами при участии менее кислого гумуса и сопровож­дается передвижением из верхних горизонтов в нижние илистых частиц без их химического разрушения, лессивироваиие предшествует оподзоливанию, а при определенных условиях оба эти процесса могут идти одновременно.

Лессиваж — сложный процесс, включающий механичес­кое проиливание, комплекс физико-химических явлений, вы­зывающих диспергирование глинистых частиц и перемещение их с нисходящим током под защитой подвижных органиче­ских веществ, комплексирование и вынос железа.

Ведущая роль в формировании подзолистого гори­зонта принадлежит оподзоливанию. На суглинистых поро­дах оно обычно сочетается с лессиважем и поверхностным оглеением (элювиально-глеевым процессом), которые также способствуют образованию элювиально-иллювиального профиля подзолистых почв.

Почвы, у которых осветленный элювиальный горизонт формируется благодаря лессиважу и поверхностному оглеению - псевдо­подзолистыми почвы, а совокупность этих процессов — псевдооподзол и в а н и е.

П.п. в результате непрерывного биологи­ческого круговорота питательных веществ в системе почва лесная растительность-подстилка-почва обеспечивают достаточно высокую биологическую про­дуктивность лесных угодий. При использовании же подзо­листых почв в с/х целях требуются специальные мероприятия по повышению их плодородия.

Физические и водно-физические свойства подзолистых почв определяются механиче­ским составом исходных пород, их сложением, выраженно­стью подзолистого процесса. П.п. бесструк­турные, их плотность увеличивается при переходе от верхних горизонтов к нижним. Иллювиальный горизонт отличается повышенной плотностью и наименьшей порис­тостью. В суглинистых почвах из-за его слабой водопро­ницаемости в подзолистом горизонте может создаваться временная верховодка.

П.п. формируются при промывном типе водного режима. Сквозное промачивание происходит и основном веской и осенью. В весенний и раннелетний период с суглинистых почвах наблюдается избыточное сезонное увлажнение, с кот. связано раз­витие поверхностного оглеения. Наиболее ярко оно развито в глееподзолистых почвах. Летнее просыхание верхних горизонтов в средние по увлажнению годы обычно не превышает двух недель. Данные почвы не используют для распахивания.

I. 10. Серые лесные почвы. Генезис, свойства и с/х использование. Распр. в се­верной части лесостепной зоны. Климат. условия зоны благоприятны для роста и развития естественной деревянистой и травянистой растительности, для возделывания широкого ассортимента с/х культур.

На западе преобл. породами - лессы и лёссовидные суглинки, в Среднерусской провинции - покровные суглинки и местами морена. В отдельных райо­нах (Приволжская возвышенность, Приуралье) с.л. почвы развиты на элювиально-делювиальных про­дуктах выветривания коренных пород пермского, юрского, мелового и третичного периодов.

Целинная растительность зоны - травянистые леса, чередующимися с безлес­ными участками луговых степей. Генезис – с.л. почвы по совокупности морфологических при­знаков и свойств занимают переходное положение от дер­ново-подзолистых почв южно-таежной подзоны к чернозем­ным почвам лесостепи. Характеризуются большей гумусированностью по сравнению с дерново-подзолистыми почвами при наличии признаков и свойств, обусловленных проявлением подзо­листого процесса.

Профиль целинные почвы с поверхности имеют горизонт лесной подстилки А₀ или дернины А_д. В верхней части выделяется гумусовый гор. (от светло-серой до темно-серой при переходе от ветло-серых почв к темно-серым).

Главная морфологическая особенность с.л.- заметное разделение гумусового слоя на 2 горизонта - верхняя часть с наиболее интенсивной гумусовой окраской (А) и нижняя часть гумусового слоя — переходный, или гумусово-оподзоленный (гумусово-элювиальный) - A1A₂, в разной степени окрашенный гумусом, имеющий признаки белесой прослойки, которая представляет собой мелкие фракции кварца и полевых шпатов.

B. В.Докучаев рассматривал с.л. почвы как самостоятельный зональный тип, сформировавшийся под травянистыми широколиственными лесами в условиях лесо­степной зоны. Светло-серые и серые почвы сформ. под воздействие лесорастительности, в меньшей степени - травянистой; темно-серые - под ослабленным влиянием леса, при бо­лее интенсивном воздействии травянистой раст-ти.

Подзолистый процесс в лесостепной зоне протекает в более слабой форме, чем в таежно-лесной, а для дернового процесса создаются лучшие условия. При движении с запада на восток в связи с нарастанием суровости и континентальностью климата ослабляется энер­гия превращения органических веществ в почве, сокра­щается период их активного разрушения – в с.л.почвах увеличивается содер­жание гумуса, уменьшается мощность гумусового профиля, ослабляются признаки оподзоливания и увеличивается доля черноземов в составе почвенного покрова территории. Физико- химические св-ва: светло серые почвы кислые, не насыщены основаниями (К=70—80%). Емкость поглощения в гумусовом горизонте суглинистых разновидностей 14—18 м-экв. и возрастает в иллювиальном горизонте в связи с обогащением его илистой фракцией. Подтип серые лесные почвы кислой реакцией и некоторой ненасыщенностью основаниями, хотя в меньшей степени, чем светло-серые почвы. Емкость поглощения в зависимости от механического состава и содержания гумуса в горизонте A1 18—30 м-экв. Более благоприятны физико-химические свойства у темно-серых почв: емкость поглощения в верхнем горизонте от 15—20 до 35—45 м-экв, более высокая насыщенность основаниями (К=80—90 %). Реакция солевой вытяжки слабокислая. Гидролитическая кислотность у типа серых лесных почв обычно 2—5 м-экв. па 100 г почвы.

Физические и водно-физические свойства. Плотность твердой фазы с.л. почв увеличивается вниз по профилю - уменьшение содержания гумуса. Темно-серые почвы имеют меньшую плотность твердой фазы. Плотность наи­меньшая у темно-серых почв благодаря их лучшей оструктуренности и большей гумусированности. Все с.л. хар-ся высокой плотностью уплотненных иллювиальных горизонтов (1,5—1,65 г/см³). Общая порис­тость изменяется от 50—60 % в верхних горизонтах до 40-45 % в иллювиальных и породе. Неблагоприятные физическиесвойства светло-серых почв определяют их заметно худшую водопроницаемость по сравнению с другими подтипами. Темно-серые почвы благодаря лучшим физическим свойствам характеризуются большей влагоемкостью и большим содержанием доступной для растений влаги.

Агрофизические свойства серых лесных почв, особенно светло-серых, малоблагоприятны. Невысокое содержание гумуса, обеднение илом, обогащение пылеватыми фракция­ми способствуют быстрому обесструктуриванию верхнего горизонта при распашке, поэтому такие почвы заплывают и образуют корку. Состояние спелости у серых лесных почв наступает несколько позже, чем у черноземов. По комплексу агрономических свойств две группы: светло-серые и серые почвы; темно-серые почвы.

Главное направление в повышении плодородия светло-серых и серых лесных почв - их окультуривание применение комплекса мероприятий, направленных на создание плодородного пах. слоя; систематическое внесение орг. и мин. удобрений, углубление па­хотного слоя, травосеяние.

Орг. удобрения улучшают питательный режим, физ.свойства почв: навоз разрыхляет почву, усили­вает ее аэрацию, уменьшает склонность к заплыванию и образованию корки. Систематическое внесение навоза спо­собствует снижению кислотности. Почвы с повышенной кислотностью - известкование. Для окультуривания светло-серых и серых лесных почв - углубление пахотного го­ризонта и создание мощного культурного слоя, проиводить с учетом свойств пахотного и подпахотного горизонта с внесением орг. и мин. удобрений, а при необходи­мости - известкование. При наличии хорошо гумусированного слабооподзоленного подпахотного слоя в серых почвах и больших норм орг. удобрений углублять пахотный горизонт можно сразу на значитель­ную глубину. На темно-се­рых почвах повышение плодородия - систематическое внесение орг. и мин. удобрений, при повышенной гидрол. Кислотности - фосфоритная мука. Большая мощность гумусового слоя позволяет на темно-серых почвах в один прием увеличивать пахотный слой до 25—30 см.

В процессе окультуривания серых лесных почв существенно улучшаются их агрономические свойства: снижается кис­лотность, увеличиваются емкость поглощения и насыщен­ность основаниями, повышается содержание подвижных форм азота, фосфора и калия, усиливается микробиологическая деятельность, улучшаются водно-воздушный режим и физико-механические свойства.Поскольку серые лесные почвы ис­пытывают периодический недостаток атмосферного увлаж­нения, важное значение в повышении их эффективного пло­дородия имеют мероприятия по накоплению влаги (снего­задержание, поглощение талых вод, борьба с непродуктив­ным испарением).