Изменение почв при внесении удобрений

Улучшение почвы

Обработка или перекапывание участка сказываются в резком уменьшении содержания гумуса. Кроме того, садовод может обнаружить, что почва не совсем подходит для той культуры, которую он хотел бы выращивать. А это значит, что он должен изменить ее структуру, соотношение ее органических и минеральных компонентов. Имеется широкий выбор органических и неорганических веществ в брикетированной или гранулированной форме, внесение которых улучшает почву и создает благоприятные условия для выращивания той или иной культуры.

Обогащение почвы органическими веществами

Гумус — важнейшая составная часть почвы, которая способствует сохранению влаги и тем самым растворению питательных веществ, а также улучшает дренаж (особенно на глинистых почвах). Он усиливает аэрацию почвы, поддерживает ее структуру, в нем обитают бактерии, разлагающие органические остатки и превращающие их в гумус. Почва, богатая минеральными элементами, но лишенная органических веществ, не в состоянии обеспечить оптимальные условия для деятельности бактерий. Растения плохо развиваются на таких обедненных почвах. Почвы с высоким содержанием гумуса имеют темный цвет, поэтому они интенсивнее поглощают тепло, чем светлые.

Помимо улучшения структуры почвы за счет измнения ее состава органические удобрения обладают и другими преимуществами. Они часто обогащены микроэлементами, которых нет в минеральных удобрениях. Кроме того, высвобождение питательных веществ из органических удобрений происходит постепенно. У каждого растения индивидуальные потребности, но можно подготовить почву, соответствующую требованиям целого ряда культур.

Большинство растений успешно развиваются при осеннем внесении в почву хорошо разложившегося навоза или компоста. Свежий навоз использовать не рекомендуется, поскольку при его разложении выделяется вредный для растений аммиак.

Цикл азота. Цикл азота, на протяжении которого элемент поступает из воздуха в почву, к растениям и животным и возвращается обратно в воздух, включает пять основных стадий:

1. фиксацию атмосферного азота микроорганизмами,
2. превращение его в почве в форму нитратов,
3. использование нитратов растениями для образования белков,
4. расщепление белков до аммиака при разложении растительных и кивотных остатков,
5. преобразование аммиака в форму нитратов или в газообразный азот, который возвращаются в атмосферу.

Органические вещества

Для улучшения почвы используют самые разнообразные органические вещества. Обычно выбор определяется тем, что имеется под рукой, однако некоторые удобрения, например порошок древесний коры, легче хранить и вносить, чем навоз или садовый компост.

Листовой перегной. Опавшие листья, собранные осенью в кучу и оставленные на открытом месте, могут быть на следующий год возвращены в почру в виде крошистого, темно-коричневого перегноя. Основная ценность листового перегноя заключается в его способности улучшать структуру почвы. Однако он содержит лишь небольшое количество питательных веществ, сравнительнo быстро разлагается в почве и может сохранять семена сорняков, растущих в саду. Листья платана, тополя, клена, конского каштана разлагаются дольше, чем листья дуба. Листовой перегной заделывают в почву или используют как мульчу. Рекомендуемая доза — 3 кг/м 2 .

Навоз. Навоз состоит из фекалий животных, мочи и различных количеств подстилки — соломы, торфа, опилок, древесных стружек. Перед применением его складывают в кучу, чтобы произошло разложение подстилки. Оптимальные пропорции питательных веществ и разнообразные микроэлементы ставят навоз на одно из первых мест среди веществ, обогащающих почву. Лучшим по качеству считается конский навоз, затем следуют свиной, коровий и помет домашней птицы. Конский навоз разлагается очень быстро, свиной и коровий — медленнее. Свиной навоз и куриным помет особенно ядовиты для корневой системы растений, поэтому их нельзя применять в свежем виде. После того как пройдут процессы разложения при хранении навоза в куче, его вносят осенью при перекопке почвы или весной как мульчу. Рекомендуемая доза — 5—8 кг/м 2 .

Торф. Торф состоит из остатков растений, подвергшихся частичному разложению в условиях избыточной влажности. Осоковый торф образуется под скудной почвой травяных болот, среди растений которых преобладают крупностеблевые травы семейства осоковых. Он гораздо темнее сфагнового торфа (известного также как моховой торф), формирующегося на торфяных болотах низинной местности. Основой сфагнового торфа служит сфагновый мох. Сфагновый торф более порист и имеет большую поглотительную способность, чем осоковый. Торф ценится скорее как вещество, улучшающее почвенные условия, нежели как удобрение. Хотя большинство видов торфа имеет кислую реакцию, внесение торфа в определенной дозе не вызывает увеличения кислотности почвы. Торф стерилен, медленно разлагается и используется для мульчирования или заделывания в почву. Рекомендуемая доза — 5 кг влажного торфа на 1 м 2 .

Садовый компост. Садовый компост — наиболее подходящая замена навоза, который трудно достать в настоящее время. Его приготовляют из разнообразных растительных остатков сада и кухонных отбросов, подвергаемых гниению в течение нескольких месяцев. Садовый компост относительно богат питательными веществами и улучшает структуру почвы. Его применяют в качестве мульчи или заделывают в почву. Рекомендуемая доза — 5 кг/м 2 .

Хмелева дробина. В некоторых районах можно воспользоваться отходами пивоваренной промышленности — хмелевой дробиной. Содержание питательных веществ в ней невелико, но она улучшает почву. Хмелевую дробину заделывают в почву осенью, а также используют как мульчу весной. Рекомендуемая доза — 5 кг/м 2 .

Хмелевое удобрение. Это смесь хмелевой дробины с удобрениями. Применение хмелевого удобрения требует более экономного расхода, поскольку в его состав входят искусственные удобрения. Его применяют как мульчу. Рекомендуемая доза — 0,5 кг/м 2 .

Субстрат от шампиньонов. Хотя питательная ценность отработанных субстратов после промышленного выращивание грибов широко варьирует, они пригодны для обогащения почвы органическими веществами. В состав таких субстратов в различных пропорциях входят навоз, суглинок и известь. Их вносят на всех типах почв, кроме предназначенных для выращивания рододендрона и других чувствительных к извести растений. Рекомендуемая доза — 3—5 кг/м 2 .

Морские водоросли. На морском побережье садоводы в качестве частичной замены органического удобрения могут воспользоваться морскими водорослями. Штормы выбрасывают их на берег в больших количествах. В водорослях достаточно питательных веществ, необходимых растениям особенно калия; они быстро разлагаются. Водоросли вносят непосредственно в почву влажными или компостируют с отходами сада и используют уже после частичного разложения. Можно приобрести и сухие морские водоросли. Рекомендуемая доза 5—7 кг влажных морских водорослей на 1 м 2 .

Порошок древесной коры. В настоящее время этот продукт продают как с добавкой удобрений, так и без них. Для разложения собственно коры требуется азот; она разлагается медленно, поэтому ее используют преимущественно как мульчу 5—8 см слоем.

Шодди. В промышленных районах многие садоводы приобретают отходы текстильного производства, или шодди. Они содержат запас азота и разлагаются в почве сравнительно легко. Предпочтительнее заделывать их в почву в течение осени и зимы. Рекомендуемая доза — 6 кг/м 2 .

Концентрированный осадок сточных вод (отсад). Иногда рекомендуют применение очищенного аэрооными бактериями сухого осадка сточных вод. Но сырой отсад может служить источником инфекционных заболеваний, если вносится в почву под салатные культуры. На земле, обогащенной отсадом, не рекомендуется выращивать эти культуры по крайней мере в течение года. Отсад недостаточно богат органическими веществами, но считается хорошим источником азота и некоторых фосфатов. Вносить его следует осенью или зимой. Рекомендуемая доза — 1—1,5 кг/м 2 (От применения отсада на приусадебных участках следует воздержаться. Помимо болезнетворных начал в отсаде содержится большое количество солей тяжелых металлов, что вредно для здоровья человека. С отсадом на приусадебный участок поступают также миллионы семян сорных растений).

Зеленое удобрение. Это способ обогашения почвы органическим веществом за счет выращивания сидератов — культур некоторых растений с последующим заделыванием их в землю.

Неорганические вещества

Добавка грубого песка и золы значительно облегчает обработку тяжелых почв. Эти вещества в определенной степени способствуют аэрации почвы. Предпочтительнее использовать их совместно с органическими удобрениями.

Изменение рН почвы

Измельченный известняк улучшает структуру глинистых почв, вызывая связывание их частиц в конгломераты и тем самым облегчая вертикальный сток воды. Кроме того, он регулирует кислотность почвы. Величина кислотности имеет существенное значение, особенно для легких песчаных почв с их слабой влагоудерживающей способностью и, следовательно, быстрыми процессами выщелачивания Кислая реакция почвы угнетает деятельность некоторых бактерий или губит их. Известкование стимулирует процесс разложения органических веществ.

Для каждого вида растений существует определенная оптимальная для его роста и развития величина реакции среды. Обычно предпочтительнее выращивать растения, адаптированные к существующему типу почвы, но это не всегда совпадает с интересами садовода. Появляется необходимость изменить величину рН почвы, или ее кислотно щелочной баланс.

Большинство культур лучше развивается в нейтральной среде (рН 6,5—7,0). Изменяя значение рН, обычно стремятся приблизиться к величине 6,8. Почва с рН ниже 6,5 лучше поглощает необходимые для растений макро- и микроэлементы. Эффективно уменьшает кислотность почвы гашеная известь (гидроксид кальция); для этого требуется очень незначительное количество извести. Она гораздо устойчивее более дорогостоящей негашеной извести. Можно применить и более дешевый природный известняк — мел (карбонат кальция). Его преимущество состоит в том, что даже внесение перед посадкой или посевом не наносит какой-либо ущерб будущему урожаю.

Для известкования кислых глинистых почв и почв с высоким содержанием органических веществ требуется больше извести, чем для кислых песчаных почв. Величину рН кислых почв следует определять ежегодно, чтобы вовремя компенсировать потери извести внесением ее недостающих количеств.

Известкование обычно проводят осенью или в начале зимы. Совместное применение извести и навоза нежелательно, так как при их взаимодействии происходит высвобождение в атмосферу высокоценного азота. Заделка навоза в почву и известкование обычно разделяют во времени, т.е. вносят в разные годы или создают перерыв в несколько недель. Известь, оставленная на поверхности почвы, впитается в нее. Никаких побочных последствий не будет, если известковать участок, отведенный под овощные культуры, осенью, а навоз вносить в преддверии зимы.

Щелочные почвы

Первоначальное внесение торфа и пи других кислых органических веществ до некоторой степени снижает щелочность почвы. В дальнейшем вносят серный цвет в количестве 140 г/м 2 на песчаных почвах и 270 г/м 2 на тяжелых. Для контроля рН ежемесячно проводят анализ почвы. При рН ниже 6,5 доступность азота, фосфора, калия и молибдена уменьшается, а ионов железа и марганца — увеличивается. В почвах с высокими значениями рН кальций задерживает поступление в растения калия. Если почва очень щелочная, то ежегодно вносят серный цвет. Тем не менее на такой почве лучше вьгоащивачь растения, устойчивые к щелочной среде. Дренажная система также способствует частичному выносу избытка извести из почвы.

Недостаток железа в карбонатных почвах компенсируют внесением в нее растворов хелата железа, что делает этот элемент более доступным для усвоения. В течение года вполне достаточно 3—4-кратного внесения доз, рекомендованных производителями.

На карбонатных почвах предпочтительнее использовать удобрения, проявляющие кислотные свойства, такие, как сульфат аммония и костная мука, чем нитромел и другие удобрения щелочной природы.

Виды удобрений

Существуют две основные группы удобрении — органические и минеральные, которые в одинаковой степени необходимы при ведении приусадебного хозяйства.

Все органические удобрения, образующиеся в результате жизнедеятельности организмов, содержат атомы углерода. Растения усваивают питательные элементы органических удобрений только после разложения последних почвенными бактериями и грибами до неорганических веществ. Тем самым органические удобрения обеспечивают развитие бактерий и повышают плодородие почв. Разложение органических удобрений до веществ, доступных растениям, протекает сравнительно медленно.

Минеральные удобрения не содержат углерода, не улучшают структуру почвы и не обогащают ее гумусом. Но в отличие от органических это зачастую быстродействующие, с повышенным содержанием питательных элементов и более дешевые удобрения.

Научный подход позволяет садоводу комбинировать удобрения минеральной и органической природы что улучшает почвенные условия и поддерживает ее хорошее состояние.

Все удобрения снабжены этикеткой, указывающей содержание питательных веществ в элементах [азота в элементе (N), а остальных веществ в оксидах, например фосфора (Р205) и калия (К20)]. Удобрения, обеспечивающие растения одним из указанных элементов, называют простыми. Сложные, или комплексные, удобрения содержат все три элемента в различных соотношениях (в ряде случаев к ним добавляют и микроэлементы).

Внесение удобрений

Удобрения вносят в почву перед посевом или посадкой растений (основное внесение) или во время роста растений (подкормка). Основное внесение удобрений проводят незадолго до посева или во время посадки, заделывая их в верхний, толщиной несколько сантиметров, слой почвы, пользуясь для этого вилами или граблями.

При подкормках удобрения разбрасывают вокруг растений во влажную почву, а затем слегка заделывают в верхнюю часть почвенного горизонта. При внесении на больших площадях можно использовать механические разбрасыватели, равномерно распределяющие заданное количество удобрений по поверхности почвы.

Некоторые виды удобрений выпускают в виде растворимых порошков либо растворов и вносят при поливе или опрыскивании растений. Действие внекорневой подкормки обычно достаточно быстрое, и ее применяют, когда почва находится во влажном состоянии. Лучше всего проводить внекорневую подкормку в пасмурные дни.

Обеспечение потребности растений

Потребности большинства растений в питательных веществах будут в целом удовлетворены за счёт внесения комплексных удобрений перед посевом или посадкой и проведения 1-2 подкормок в течение вегетационного периода. При угнетённом росте растения азотные удобрения способствуют образованию мощных листьев и побегов; фосфорные – активизируют корневую систему в посадках деревьев и кустарников; калийные – повышают урожайность большинства культур (от томатов и бобовых до яблонь и груш). Важнейшим условием является сбалансированная обеспеченность почвы всеми необходимыми для культуры питательными веществами. Избыточное внесение одного из элементов может подавить действие других.

В процессе своего развития рано весной можжевельник заражает грушу, а споры грибка, образовавшиеся на груше, в августе-сентябре вновь заражают можжевельник. Ржавчина на груше — что делать?

Ягоды у ежевики довольно крупные, черные с сизым налетом, состоят из довольно крупных костянок. Плоды сочные, кисловатые на вкус. Как правильно выращивать ежевику

Изменение почв при внесении удобрений

Свойства почвы в связи с применением удобрений

• Опубликовано: 22 мая, 2020

Физические, химические и биологические свойства почвы определяют условия питания растений, потребность в удобрениях и, следовательно, рост, развитие растений, урожайность и качество возделываемых культур.

Как основное средство производства в сельском хозяйстве почва характеризуется следующими важными особенностями: незаменимостью, ограниченностью, неперемещаемостью и плодородием. Эти особенности подчеркивают необходимость исключительно бережного отношения к почвенным ресурсам и постоянной заботы о повышении плодородия почв.

Основным свойством почвы является плодородие – способность удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла для нормальной деятельности и создания урожая. Общий запас элементов питания в почве и содержание их в доступных для растений формах, интенсивность процессов перехода элементов питания из неусвояемого состояния в усвояемое и обратно в значительной степени определяют условия питания растений и потребность в удобрениях. В зависимости от состава и свойств почвы общий запас и количество усвояемых элементов питания в разных почвах неодинаковы, поэтому отзывчивость растений на удобрения и эффективность их на разных почвах также различны.

Важное свойство почвы – ее поглотительная способность, под которой понимают способность почвы поглощать и удерживать твердые, жидкие и газообразные вещества. Благодаря поглотительной способности почвы элементы питания удерживаются от вымывания и используются растениями.

В условиях интенсификации земледелия важнейшая задача – создать оптимальную систему питания растений, обеспечивающих получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур хорошего качества. Основные направления в оптимизации систем питания растений – улучшение почвенных условий и применение удобрений в полном соответствии с биологическими особенностями возделываемых сельскохозяйственных культур. Один из решающих факторов рационального использования почв – расширенное воспроизводство их плодородия как основы получения высоких и стабильных урожаев.

Удобрения изменяют баланс элементов питания; осушительная мелиорация преобразует водно-воздушный режим; средства химической защиты растений в отдельных случаях существенно увеличивают концентрацию неблагоприятных веществ, что приводит к нарушению микробиологической деятельности; известкование полностью преображает поглощающий комплекс дерново-подзолистых почв, применение органических удобрений оказывает существенное влияние на питательный режим, биологические и другие свойства почвы. Все эти воздействия на почву увеличиваются при возрастании урожайности сельскохозяйственных культур, более мощном развитии корневых систем, влияющих на процессы транспирации химических элементов.

Валовое содержание макро- и микроэлементов в почвах.

Песчаные и супесчаные почвы состоят в основном из кварца и полевых шпатов, суглинистые – из смеси первичных и вторичных минералов, а глинистые – преимущественно из вторичных глинистых минералов. Больше всего валового азота содержится в торфяных, дерново-подзолистых глинистых и суглинистых почвах, фосфора и калия – в дерново-подзолистых глинистых и суглинистых. Меньше всего азота и фосфора содержится в песчаных и супесчаных почвах, а калия – в торфяных. Следовательно, почвы разного гранулометрического состава существенно различаются по содержанию элементов питания (табл. 1).

Таблица 1. Валовое содержание элементов питания в дерново-подзолистых и торфяных почвах, %

Типы почв, гранулометрический состав	N	Р2О5	К2О
Дерново-подзолистые песчаные	0,07–0,1	0,06–0,08	0,7–1,2
Дерново-подзолистые супесчаные	0,08–0,13	0,07–0,12	1,5–2,0
Дерново-подзолистые суглинистые	0,1–0,16	0,09–0,15	2,0–2,5
Дерново-подзолистые глинистые	0,1–0,23	0,14–0,16	2,5–4,0
Торфяные	2,5–5,0	0,29–0,67	0,03–1,0

Валовое содержание микроэлемента бора в дерново-подзолистых почвах составляет в среднем 7,8–27,0 мг/кг, подвижных форм – 0,17– 0,8 мг/кг, увеличиваясь при переходе от песчаных к суглинистым и глинистым почвам. В торфяных почвах содержится в среднем 16,5 мг на 1 кг общего бора. В среднем по Республике Беларусь содержание на пашне подвижного бора составляет 0,61 мг/кг, т. е. имеет среднюю обеспеченность.

Валовое содержание меди в автоморфных дерново-подзолистых почвах составляет в среднем 4,7–10,5 мг/кг, увеличиваясь при переходе от легких по гранулометрическому составу к тяжелым. Бедны медью торфяные почвы.

Валовое содержание цинка в автоморфных дерново-подзолистых почвах республики находится в среднем в пределах 16,0–46,6 мг/кг. Средневзвешенное содержание подвижного цинка в пахотных почвах республики составляет 3,06 мг/кг, т. е. является средним.

1. Состав и свойства минеральной и органической частей почвы

Почва, по образному выражению В. В. Докучаева, является жилищем и кормилицей растений и занимает особое место среди факторов, влияющих на них. Отличительной особенностью современного земледелия является резкое возрастание роли плодородия интенсивно используемой почвы, что позволяет получать от нее большую отдачу. Плодородная почва способствует более эффективному использованию повышенных доз удобрений, новых методов обработки почв и других приемов агротехники, а также лучше противостоит отрицательным внешним воздействиям – эрозии, уплотнению, загрязнению тяжелыми металлами, остатками пестицидов и др.

Плодородие почвы – сложное ее свойство, характеризующееся в конечном счете масштабом обмена веществ и энергии с культурными растениями, подпочвой, атмосферой, поверхностными и почвенными водами, почвенными микроорганизмами и животными.

Почва состоит из твердой, жидкой (почвенный раствор), газообразной (почвенный воздух) фаз.

Твердая фаза почвы состоит из минеральной и органической частей, которые содержат основной запас питательных элементов для растений. На минеральную часть приходится 90–99 % твердой фазы почвы, на органическую – 1–10 %. Почти половина твердой фазы почвы (49 %) приходится на кислород, одна треть – на кремний, более 10 % – на алюминий и железо и только 7 % – на остальные элементы.

Средний химический состав твердой фазы почвы (% массы) по А. П. Виноградскому характеризуется следующими данными:

Кислород	49,0	Барий	0,05	Галлий	10–3
Кремний	33,0	Стронций	0,03	Олово	10–3
Алюминий	7,1	Цирконий	0,03	Кобальт	8·10 –4
Железо	3,7	Фтор	0,02	Торий	6·10 –4
Углерод	2,0	Хром	0,02	Мышьяк	5·10 –4
Кальций	1,3	Хлор	0,01	Йод	5·10 –4
Калий	1,3	Ванадий	0,01	Цезий	5·10 –4
Натрий	0,6	Рубидий	6·10 –3	Молибден	3·10 –4
Магний	0,6	Цинк	5·10 –3	Уран	1·10 –4
Водород	0,5	Церий	5·10 –3	Бериллий	10–4
Титан	0,46	Никель	4·10 –3	Германий	10–4
Азот	0,10	Литий	3·10 –3	Кадмий	5·10 –5
Фосфор	0,08	Медь	2·10 –3	Селен	1·10 –6
Сера	0,08	Бор	1·10 –3	Ртуть	10–6
Марганец	0,08	Свинец	1·10 –3	Радий	10–11

В почве кроме макроэлементов содержится некоторое количество микроэлементов. Одних содержится меньше (медь, кобальт), других больше (йод, бор), чем в литосфере. Молибдена и цинка содержится в почве и литосфере примерно на одном уровне.

Азот практически полностью (95–97 %) содержится в органической части почвы, углерод, фосфор, сера, кислород и водород – как в минеральной, так и в органической, калий – только в минеральной части почвы.

1.1. Минеральная часть почвы

Минеральная часть почвы представлена различными по размерам частицами пород первичных и вторичных минералов, аморфных соединений. Она возникла в результате выветривания горных пород и минералов и их превращений в процессе почвообразования. Почвы наследуют геохимические особенности почвообразующих пород.

Под совокупным влиянием на минеральную породу физических и химических факторов деятельности живых организмов (растений и микроорганизмов) происходят глубокие изменения, которые привели к образованию на поверхности земной коры почвенного покрова.

Гранулометрический состав почвы зависит от минералогического состава, влияет на химический и определяет многие физические, физико-химические и химические свойства почвы.

В песчаных и супесчаных почвах преобладают первичные минералы, суглинистые состоят из смеси первичных и вторичных минералов, а глинистые – преимущественно из вторичных минералов с примесью кварца. Разделение минералов на первичные (более 0,001 мм) и вторичные (менее 0,001 мм) довольно условное, так как последние являются продуктами физико-химического выветривания первых и образования при этом гидратов полуторных оксидов кремнезема и других соединений. В процессе выветривания гидролиз, например, полевого шпата приводит к замещению катионов в кристаллической решетке минералов на ионы водорода.

Полевые шпаты и слюды при трансформации во вторичные минералы служат источником калия, кальция, магния, железа и других элементов для растений.

Физико-химическое выветривание нельзя отделить от биологического преобразования пород, минералов и других соединений под воздействием живых организмов почвы и продуктов их жизнедеятельности (кислоты, ферменты).

Первичные минералы – кварц, полевые шпаты, слюды – входят в материнские почвообразующиеся породы и присутствуют в виде частиц песка (0,05 до 1 мм), пыли (0,001 до 0,05 мм) и меньше в виде илистых (менее 0,001 мм) и коллоидных (менее 0,25 микрона) частиц. При разрушении минералов под влиянием химических процессов и жизнедеятельности различных организмов образуются гидраты полуторных оксидов, гидраты кремнезема, различные соли и вторичные минералы. Вторичные минералы находятся в почве преимущественно в виде илистых и коллоидных частиц и редко в виде пылеватых частиц.

По химическому составу минералы подразделяются ни кремнекислородные соединения, или силикаты (кварц), и алюмокремнекислородные соединения, или алюмосиликаты (полевой шпат, мусковит, биотит).

Вторичные алюмосиликатные минералы представлены листовыми двух- (каолиниты) и трех- (монтмориллониты) слойными решетками, состоящими из слоев кремнекислородных тетраэдров, образующих

гексагоны, соединенные с алюмогидроксильными октаэдрическими слоями. Среди двухслойных минералов каолинитовой группы наиболее распространены каолинит Al₄(OH)₈ [Si₄O₁₀] и галлуазит Al₄(OH)₈ [Si₄O₁₀] · 4Н₂О. Дисперсность их невысока, емкость поглощения не выше 25 мг-экв/100 г почвы (фракция < 0,001 мм), липкость небольшая, водопроницаемость хорошая.

Среди трехслойных вторичных минералов распространены монтмориллонит, нонтронит, бейделлит, сапонит, соконит. Эта группа глин обладает высокой дисперсностью, липкостью, набухаемостью и вязкостью.

Монтмориллонит – Mg₃(OH)₄ [Si₄O₈ (OH)₂ · Н₂О] – обладает высокой дисперсностью, содержит 60–80 % илистых частиц (4 + , Na + , Са ++ и др.), которые при дегидротации (подсушивании) почвы фиксируются и становятся недоступными для растений до следующего увлажнения. Монтмориллонит преобладает в черноземных почвах.

Гидрослюды иллит (гидромусковит) – (К, Н₃О) Al₂(OH)₂ [Al, Si]₄ × nН₂О и гидробиотит присутствуют практически во всех почвах в илистой и коллоидной фракциях. Они образуются из полевых шпатов и слюд и по физическим свойствам занимают среднее положение между монтмориллонитом и каолинитом. Гидрослюды содержат 5–7 % калия. Благодаря высокой дисперсности обладают большой поверхностью и поглотительной способностью.

Аморфные вещества минеральной части почвы представлены гидроксидами кремния SiO₂ · nН₂О, алюминия Al₂O₃ и железа Fe₂O₃ × nН₂О, которые в коллоидной фракции в зависимости от реакции среды могут вести себя как кислоты или основания, обусловливая обменную поглотительную способность катионов и анионов.

В изоэлектрических точках гидрооксиды кремния, алюминия и железа выпадают в аморфные осадки, которые по мере старения кристаллизуются, образуя новые минералы.

В почве содержатся также в небольшом количестве и непосредственные источники питания растений – минеральные соли: нитраты, сульфаты, карбонаты, хлориды, фосфаты кальция, калия, магния, натрия, марганца и др. Все нитраты, хлориды, сульфаты, углекислые соли калия и натрия, а также однозамещенные фосфаты ортофосфорной кислоты хорошо растворимы в воде, но их в почвах мало.

Почвы разного гранулометрического состава существенно различаются по физическим и химическим свойствам. Неодинаков у них и минералогический состав. С уменьшением размера частиц количество кремния в почвах снижается, а количество алюминия, железа, кальция, магния, калия и фосфора возрастает (табл. 2).

Таблица 2. Примерный химический состав гранулометрических фракций почвы

Фракция, мм	Содержание, %
	Si	Al	Fe	Ca	Mg	K	P
1–0,2	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

С увеличением дисперсности снижается только содержание кремния и возрастает содержание всех других элементов, в том числе и азота, который в составе гумуса также сосредоточен в наиболее дисперсной фракции. Поэтому илистая и коллоидная фракции представляют наибольшую ценность для питания растений. Эти фракции обусловливают поглотительную способность почвы и являются наиболее активной частью в формировании емкости катионно-анионного и молекулярного обмена, структурообразования и буферности при ее взаимодействии с растениями, биотой, удобрениями и мелиорантами.

Регулирование водно-воздушного режима конкретных почв соответствующими обработками в сочетании с применением органических и минеральных удобрений, известкованием почв улучшает корневое и воздушное питание растений, способствует развитию почвенных микроорганизмов, повышает урожайность и качество сельскохозяйственных культур.

Жидкая фаза – почвенный раствор – наиболее активная и подвижная часть почвы, в которой совершаются разнообразные химические процессы и из которой происходит поглощение питательных элементов растениями.

Жидкая фаза образуется из воды, поступающей с осадками, из грунтовых и паводковых вод, при конденсации водяных паров и растворимых в почвенном растворе веществ твердой и газообразной фаз. Никакая жизнь и никакие химические процессы в почве немыслимы без воды и растворов.

В зависимости от типа почвы, реакции и других условий в почвенном растворе содержатся катионы Н + , К + , NН₄ + , Са 2+ , Mg 2+ и др. и анионы NO3 – , H2РO4 – , SO4 2– , Cl – , OH – , HCO3 – и др. Железо и алюминий содержатся в почвенном растворе в виде устойчивых комплексов с органическими веществами, а в кислых почвах – в виде катионов и гидратов полутораоксидов в коллоиднорастворимой форме.

Особенно важным является наличие в почвенном растворе ионов NН₄ + , Н₂РО4 – , NО3 – , К + , Са 2+ , Мg 2+ , SO4 2– . В почвенном растворе из органических соединений могут быть органические кислоты, сахара, аминокислоты, спирты, ферменты и др.

Органоминеральные соединения представлены комплексными соединениями гумусовых кислот, полифенолов, других органических соединений с поливалентными катионами. Водорастворимые органические соединения почвенного раствора являются продуктами жизнедеятельности растений и микроорганизмов.

Большое значение имеют концентрация и степень диссоциации растворенных веществ, от которых зависит осмотическое давление почвенного раствора и поглощение корнями воды и питательных элементов. Обычно в незасоленных почвах содержание водорастворимых солей составляет 0,05 %. Наиболее благоприятная их концентрация 0,1 %. Избыток солей (более 0,2 %) вредно действует на многие сельскохозяйственные культуры, особенно в течение двух-четырех недель с момента прорастания. Однако с возрастом растений их устойчивость к высоким концентрациям возрастает.

Состав и концентрация почвенного раствора заметно изменяются под влиянием различных факторов. Поступление солей в него происходит в результате выветривания и разрушения минералов, разложения органических веществ в почве, внесения минеральных и органических удобрений. Уменьшение концентрации почвенного раствора происходит при вымывании растворимых соединений в нижележащие горизонты, разбавлении за счет выпадающих осадков, усвоении питательных элементов сельскохозяйственными культурами. Состав и концентрация солей в растворе зависят также от взаимодействия его с твердой фазой почвы, от обменных реакций между раствором и почвенными коллоидами.

Питание растений различными веществами осуществляется через почвенный раствор. При недостатке влаги резко снижается поступление элементов питания в растения. Следовательно, удобрения эффективно действуют только при достаточном количестве влаги в почве.

Газообразная фаза почвы – почвенный воздух – результат взаимодействия атмосферного воздуха и образующихся в почве газов играет важную роль в жизни растений, их корней и аэробных микроорганизмов. Почвенный воздух находится в некапиллярных порах (больших промежутках в почве), так как в капиллярах большей частью находится вода.

В почве постоянно происходит потребление кислорода и выделение СО₂. В связи с этим почвенный воздух отличается от атмосферного повышенным содержанием диоксида углерода и меньшим – кислорода. В атмосферном воздухе содержится 0,03 % диоксида углерода, а в почвенном – до 0,3–1 %, а иногда 2–3 % и более.

Образование СО₂ происходит благодаря разложению органического вещества микроорганизмами и дыханию корней. В результате диффузии СО₂ из почвы происходит обогащение им надпочвенного воздуха, непосредственно омывающего листья растений. Повышенное содержание СО₂ в приземном слое воздуха создает лучшие условия для ассимиляции диоксида углерода растениями и способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Увеличению содержания СО₂ в приземном слое воздуха способствует внесение органических удобрений.

При растворении диоксида углерода в почвенной влаге образуется угольная кислота (Н₂СО₃), которая диссоциирует на ионы Н + и НСО3 – .

Обогащение почвенного раствора углекислым газом усиливает его растворяющее действие на минеральные соединения почвы (фосфаты и карбонаты кальция и др.), способствует переводу их в усвояемые формы. В то же время при плохой аэрации и высоком содержании углекислого газа, недостатке кислорода, что наблюдается при избыточной влажности, в почве начинают преобладать восстановительные процессы, ухудшается дыхание и рост корней, уменьшается усвоение корнями питательных элементов. Хорошая аэрация создает в почве благоприятные условия для развития почвенных микроорганизмов, питания и роста растений.

1.2. Органическая часть почвы

Органическое вещество почвы, хотя и составляет небольшую часть твердой фазы, является наиболее важным показателем плодородия почв и играет большую роль в питании растений.

Органическое вещество почвы – это совокупность всех органических веществ, находящихся в форме гумуса и остатков животных и растений. Органические вещества твердой фазы почвы подразделяются на две большие группы:

1. Гумусовые или перегнойные вещества специфической природы.
2. Негумифицированные вещества растительного и животного происхождения, остатки растений, червей, насекомых, тела микроорганизмов.

Гумус – часть органического вещества почвы, представленная совокупностью специфических и неспецифических органических веществ почвы, за исключением соединений, входящих в состав животных организмов и их остатков. В процессе гумификации происходит новообразование сложных продуктов – собственно гумусовых соединений. На их долю приходится 85–90 % всей органической части почвы, и, по существу, они являются формой аккумуляции солнечной энергии на земле. Гумус концентрирует энергию солнца, перераспределяет ее и обеспечивает энергией последовательную цепь организмов, выполняющих значительную механическую работу, а также биохимические и химические реакции, составляющие сущность почвообразования.

Негумифицированные органические вещества – это отмершие, но еще не разложившиеся или полуразложившиеся остатки растений и микроорганизмов. На площади 1 га в почву ежегодно поступает 5–10 т растительных остатков и 0,7–2,4 т продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Негумифицированные органические вещества сравнительно легко разлагаются в почве. Содержащиеся в них элементы питания (азот, фосфор, сера и др.) переходят в доступные для растений формы.

Одновременно в почве идут процессы гумификации растительных и животных остатков и образуются специфические гумусовые вещества. Гумус состоит из гуминовых кислот, фульвокислот, гиматомелановых кислот и гуминов.

Гуминовые кислоты – группа темноокрашенных гумусовых кислот, растворимых в щелочах и нерастворимых в кислотах. Они представляют собой гетерогенную группу высокомолекулярных азотсодержащих органических кислот, включающих ароматические циклы и алифатические цепи.

Гуминовые кислоты содержат в зависимости от типа почвы 30– 43 % углерода, 32–42 % водорода, 17,5–22 % кислорода, 2,4–3 % азота, а также фосфор, серу и другие элементы питания.

Фульвокислоты – группа гумусовых кислот, растворимых в воде, щелочах и кислотах. Фульвокислоты – гумусовые вещества желтой или красноватой окраски. В структуре фульво-, как и гуминовых кислот, установлены ароматические и алифатические группы. Однако ароматическая часть их в молекуле выражена менее ярко, в основном преобладают боковые цепи, т. е. алифатические, углеводные и аминокислотные компоненты. По составу фульвокислоты различных типов почв менее разнообразны. Они обладают высокой подвижностью, значительно более низкими молекулярными массами, чем другие группы гумусовых веществ. Фульвокислоты содержат 27–30 % углерода, 34– 42 % водорода, 25–30 % кислорода и 1,4–2,5 % азота.

Фульвокислоты по сравнению с гуминовыми кислотами содержат меньше углерода и азота, но больше кислорода. Обладают относительно более выраженными кислотностью и склонностью к комплексо- и хелатообразованию.

Гиматомелановые кислоты – группа гумусовых кислот, растворимых в этаноле, с промежуточными свойствами между фульвокислотами и гуминовыми кислотами. Ранее включалась в группу гуминовых кислот. Отличается от последних растворимостью в полярных органических растворителях и другими свойствами.

Гумин – органическое вещество, входящее в состав почвы, нерастворимое в кислотах, щелочах, органических растворителях. Эта неэкстрагируемая часть гумуса представлена двумя типами соединений: гумусовыми веществами, наиболее прочно связанными с глинистыми минералами; частично разложившимися растительными остатками, утратившими анатомическое строение и обогащенными наиболее устойчивыми компонентами, прежде всего лигнином. В тяжелых глинистых почвах гумины составляют более 50 % гумуса.

Гумифицированные вещества почвы более устойчивы к микробиологическому разложению, чем негумифицированные соединения. Однако разложение гумуса в почве, хотя и медленно, но происходит. В условиях Республики Беларусь на полях, занятых зерновыми культурами, за вегетационный период на дерново-подзолистых почвах разлагается 0,7–0,8 т/га гумуса, пропашными – 1,0–1,2 т/га с образованием доступного растениям минерального азота, фосфора, серы. В гумусе содержится около 5 % азота, 1,5–2,5 % фосфора. В дерновоподзолистых почвах на органические соединения в зависимости от гранулометрического состава приходится 30–40 % фосфора и 90 % серы от общего содержания этих элементов в почвах.

Гумус является не только источником питательных элементов для растений, но и оказывает прямое влияние на водно-физические свойства почвы. С увеличением содержания в почве углерода уменьшается плотность почвы, увеличивается порозность и влагоемкость. Органическая часть почвы обладает мощной водоудерживающей способностью, может связать в 7–10 раз больше воды, чем минеральная. На каждый процент гумуса в почве влагоемкость ее повышается на 8–10 весовых процентов. Это особенно важно для легких супесчаных и песчаных почв.

Для тяжелых глинистых и суглинистых почв положительная роль гумуса определяется его влиянием на рыхлость, аэрацию, устранение избыточной влажности, т. е. установление более благоприятных условий для роста и развития растений.

Специфическая роль гумуса в оструктуривании определяется, главным образом, подвижными, гидрофильными компонентами, входящими в его состав.

Систематическое применение органических, минеральных удобрений в сочетании с известкованием почвы оказывает существенное влияние на улучшение водно-физических свойств почв. По данным Института почвоведения и агрохимии НАН Республики Беларусь, на дерново-подзолистой слабоокультуренной легкосуглинистой почве экспериментальной базы «Куросовщина», отличающейся малой фильтрационной способностью, известкование, внесение органических, минеральных удобрений и посев клевера повышало коэффициент фильтрации с 0,7 до 63 м 3 в сутки.

Исследованиями Института почвоведения и агрохимии НАН Беларуси установлено, что неблагоприятный водный режим песчаных почв существенно улучшался при применении высоких доз органических удобрений (от 60 до 220 т/га за ротацию 7-польного севооборота), при сочетании их с зелеными удобрениями, полным минеральным удобрением и известкованием. Применение органических удобрений способствовало улучшению физических свойств почвы, увеличивало полевую влагоемкость и запас продуктивной влаги.

Установлена и акцепторная роль гумуса в закреплении избыточного количества вносимых в почву минеральных и органических веществ. Эта функция гумуса особо четко проявляется при применении

минеральных удобрений и особенно азотных. Временно закрепленные элементы питания, вследствие более интенсивного развития микроорганизмов, постепенно переходят в доступную для растений форму равномерно на протяжении вегетации, обеспечивая сельскохозяйственные культуры необходимыми для питания соединениями. Закрепление избыточного в начале вегетации растений азота удобрений предохраняет его от вымывания, сохраняет в сфере развития корневой системы, обеспечивая растения азотом по мере минерализации в основные периоды роста и развития.

Гумусовые вещества оказывают защитное действие на ионы фосфора, калия и других питательных элементов. Они, обволакивая поверхность минералов гумусовыми пленками, препятствуют необратимой сорбции фосфатов в почве. Была замечена способность гумусовых веществ предотвращать фиксацию глинистыми минералами калия за счет образования соединений типа хелатов.

Способность гумуса акцептировать вносимые в почву в процессе техногенеза органические и минеральные токсичные вещества определяет его важную экологическую роль в агроценозах. В частности, гумусовые вещества обладают высокими величинами емкости катионного обмена и удельной поверхностью, играют важную роль в сорбции гербицидов. Велика роль гумуса в снижении токсичного действия тяжелых металлов. Гумусовые вещества способны образовать с тяжелыми металлами трудно- и нерастворимые высокомолекулярные комплексные соединения, что смягчает или полностью снижает воздействие токсикантов на микробные сообщества почв, снижает накопление токсичных веществ в растениеводческой продукции.

Причина низкого содержания гумуса в дерново-подзолистых почвах – условия их формирования, главным образом в связи с меньшим притоком ФАР и соответственно меньшим образованием свежего органического вещества, а также более интенсивными темпами его разложения. Поэтому необходимо создавать бездифицитный, а в ряде случаев и положительный баланс гумуса.

Отличительная особенность органического вещества дерновоподзолистых почв Республики Беларусь – высокое содержание углерода нерастворимого остатка (30–40 % валового содержания и более), что обусловлено использованием длительное время в качестве компонента торфо-навозных компостов больших количеств торфа, в состав которого входят специфические вещества (битум 4–5 %, лигнин 17– 18 %), слабо поддающиеся микробиологическому воздействию и не участвующие в почвообразовании и питании растений. Относительная скорость минерализации органического вещества торфа приблизительно в 4,5 раза ниже, чем навоза. Компост по скорости минерализации занимает промежуточное положение между навозом и торфом. Быстрая минерализация навоза обусловлена более высоким содержанием в нем водорастворимых веществ и меньшим содержанием трудноразлагающихся компонентов – целлюлозы, трудногидролизуемых белков, воскосмол, лигнина.

Содержание гумуса в почве оказывает существенное влияние на эффективность удобрений. По данным Института почвоведения и агрохимии НАН Республики Беларусь, за счет минерализации органических веществ почвы растения могут усвоить 20–25 кг азота на каждый процент гумуса в почве.

На почвах с невысоким содержанием гумуса возрастает потребность в азотных удобрениях, а фосфорные и калийные удобрения без внесения азота не проявляют высокой эффективности. На почвах с высоким содержанием гумуса снижается потребность в азотных удобрениях и повышается эффективность фосфорных и калийных, так как растения лучше обеспечиваются азотом за счет запасов почвы. Обобщение 62 опытов с ячменем на дерново-подзолистых супесчаных почвах показало, что прибавка урожая от применения 180 кг NPK составила 0,6 т/га зерна на почве с содержанием гумуса 1–1,3 % и 1,4 т/га при увеличении гумуса до 1,9–2,2 %, т. е. более чем в два раза.

Более высокая эффективность минеральных удобрений на хорошо гумусированных окультуренных почвах – свидетельство возрастающего значения плодородия почвы в интенсивном земледелии.

В связи с таким большим значением гумуса в плодородии почвы большой интерес представляют исследования по темпам гумусонакопления в почвах. Обобщение данных многолетних стационарных опытов с различными системами удобрения на дерново-подзолистых почвах показало, что наибольшие изменения в содержании гумуса происходят в первые 7–10 лет, затем этот показатель мало изменяется в связи с установлением равновесного состояния процессов минерализации – гумификации. При использовании почвы без удобрений содержание гумуса стабилизируется на уровне в среднем на 20 % ниже исходного, при использовании минеральной системы удобрений – на 15 %. При длительном применении навоза содержание гумуса сохраняется на исходном уровне, а при сочетании органических удобрений с минеральными наблюдается его повышение до 20 % выше исходного.

Характер содержания гумуса в почвах зависит от доз органических удобрений и климатических условий. На легких дерново-подзолистых почвах Соликамской опытной станции применение 7 т/га навоза в год в севообороте с многолетними травами слабо влияло на уровень гумусированости. Внесение 20 т/га навоза ежегодно в одном из длительных опытов в Германии в зернопропашном севообороте даже за 8 лет повысило содержание гумуса на 65 %. Повышение доз органических удобрений до экстремально высоких (60 т/га в год) в длительном опыте в Скерневицах (Польша) увеличивало содержание гумуса более чем в 3 раза (с 0,79 до 3,09 %).

При определении оптимума главное установить нижнюю границу содержания гумуса, при которой недостаток в почве органического вещества является тормозам в формировании высоких урожаев, что же касается верхнего предела, то для дерново-подзолистых почв его содержание будет определятся, прежде всего экономическими причинами. Высокое содержание гумуса в почве обходится дорого, и если почва содержит 3 % гумуса, то для поддержания этого высокого уровня потребуется в два раза больше вносить органических удобрений, чем при содержании 2 %, поскольку в первом случае значительно интенсивнее протекают микробиологические процессы. По данным Т. Н. Кулаковской, оптимальные параметры гумуса для дерновоподзолистых суглинистых почв составляет 2,5–3,0 %, супесчаных – 2,0–2,5 и песчаных – 1,8–2,0 %.

Многолетние травы наряду с органическими удобрениями являются одним из источников гумусонакопления.

При соотношении многолетних трав и пропашных культур 1,5 для поддержания бездефицитного баланса гумуса на связных почвах необходимо вносить 10–12 т/га подстилочного навоза, на легких 12–18 т/га.

Как показали исследования, для поддержания бездефицитного баланса гумуса на дерново-подзолистых почвах в плодосменных севооборотах при содержании многолетних трав в структуре посевных площадей от 19 до 30 % требуется от 14 до 7 т/га навоза соответственно.

Большое значение имеет не только общее содержание гумуса, но и его состав. В природе существует много примеров, когда высокое содержание гумуса еще не является показателем высокого плодородия. В то же время известны своим плодородием малогумусные почвы тропиков. Все это говорит о том, что плодородные почвы должны не только обладать определенным запасом гумуса, но важно еще, чтобы этот гумус был активным, мобильным, чтобы он не оставался мертвым запасом, а деятельно участвовал в биологических, химических и физических процессах почвы и обеспечивал растения элементами питания.

Исследования, проведенные в Институте агрохимии им. Д. Н. Прянишникова (Россия), показали, что длительное применение органических и минеральных удобрений практически не изменяло группового состава гумуса. В то же время при длительном применении удобрений наблюдалось количественное изменение содержания гумуса, физикохимических свойств почвы, интенсивности деятельности почвенной микрофлоры. Более сильное действие длительное применение удобрений оказывает на содержание подвижных и водорастворимых фракций. Результаты длительных опытов показали, что в вариантах с удобрениями увеличивается в дерново-подзолистых почвах содержание водорастворимых гумусовых веществ. Причем большее накопление водорастворимого гумуса отмечено при применении навоза и навоза совместно с NPK, чем одних NPK-удобрений.

В связи с накоплением водорастворимых форм органического вещества в почвах при длительном применении удобрений предполагают, что в его составе значительное место занимают свежеобразованные гумусовые соединения, находящиеся на ранних стадиях гумуфикации, более «молодые» в химическом отношении.

В процессе гумификации органическое вещество растительных остатков проходит ряд последовательных стадий, которые в зависимости от условий почвообразования протекают с различной для каждой стадии скоростью:

Растительные остатки  Гидрофильная стадия разложения  Гидрофобная стадия разложения  Ионно-молекулярная стадия разложения (минерализация).

Первая стадия гумуфикации характеризуется гидрофильностью, возникающей как за счет продуктов разложения растительных остатков, так и за счет разложения самих микроорганизмов, их разлагающих. Внесение навоза даже в высоких дозах ежегодно (60 т/га, Скерневицы, Польша) не увеличивает гидрофильность органического вещества почвы в отличие от минеральных удобрений. Это указывает на то, что навоз характеризуется скорее гидрофобными, чем гидрофильными свойствами. Это, по-видимому, связано с тем, что большое место в составе органического вещества навоза занимают уже полностью сформировавшиеся гумусовые вещества.

2. Поглотительная способность почвы

Способность почвы поглощать ионы и молекулы различных веществ из растворов и удерживать их называется поглотительной способностью почвы. Это свойство почвы было известно давно. Еще в середине XIX в. английский ученый Д. Уэй установил, что почвой поглощается не вся соль, а только ее основание, при этом из почвы в раствор переходит такое же количество других оснований.

Большой вклад в изучение поглотительной способности почвы внес К. К. Гедройц. В его трудах исследование поглотительной способности почв тесно увязано с многочисленными теоретическими и практическими вопросами применения удобрений, питания растений, химической мелиорации почв и т. д. К. К. Гедройц выделил пять видов поглотительной способности почв: механическую, физическую, химическую, физико-химическую, или обменную, и биологическую.

Механическая поглотительная способность – это наиболее простой вид поглощения, которое происходит благодаря наличию в почве тончайших пор и капиллярных ходов. Мелкие твердые частицы, взвешенные в фильтрующейся через почву воде, задерживаются, т. е. механически поглощаются. Механическая поглотительная способность зависит от гранулометрического и агрегатного состава почвы и ее сложения, у песчаных почв она минимальная, у глинистых – максимальная. Механически первоначально поглощаются фосфоритная мука, известковые удобрения (любой степени измельчения), микроорганизмы. Благодаря механической поглотительной способности из почвы не вымываются илистые частицы и нерастворимые в воде удобрения.

Физическая поглотительная способность почвы – это способность ее положительно или отрицательно адсорбировать газы, молекулы солей, спиртов, щелочей и других веществ. Растворенное вещество притягивается или отталкивается поверхностью твердых частиц почвы. Интенсивность физического поглощения прямо зависит от количества мелкодисперсных частиц в почве и считается положительным, когда молекулы растворенного вещества притягиваются частицами почвы сильнее, чем молекулы воды, и отрицательным, если сильнее притягиваются молекулы воды. Положительное физическое поглощение аммиака почвой происходит при внесении безводного аммиака или аммиачной воды, отрицательное – растворов нитратов и хлоридов. Это обусловливает высокую подвижность последних в почве, что необходимо учитывать при внесении нитратных и хлорсодержащих минеральных удобрений. Нитратные минеральные удобрения следует вносить ближе к посеву или в подкормку, а содержащие много хлора – с осени, чтобы произошло хотя бы частичное вымывание его, так как большинство культур отрицательно реагирует на хлор.

Химическая поглотительная способность – это способность почвы удерживать ионы путем образования труднорастворимых или нерастворимых в воде соединений в результате химических реакций, происходящих в почве. Наибольшее значение химическое поглощение имеет при превращении соединений фосфора в почве.

Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность – это способность мелкодисперсных коллоидных частиц почвы (от 0,00025 мм до 0,001 мм), несущих отрицательный заряд, поглощать различные катионы из раствора, причем поглощение одних катионов сопровождается вытеснением в раствор эквивалентного количества других, ранее поглощенных твердой фракцией почвы. Совокупность мелкодисперсных почвенных частиц, обладающих обменной поглотительной способностью, К. К. Гедройц назвал почвенным поглощающим комплексом (ППК).

Почвенные коллоиды подразделяются на органические, минеральные и органо-минеральные. Органические коллоиды представлены гумусовыми веществами (гуминовые кислоты, фульвокислоты и их соли), минеральные – глинистыми минералами, как кристаллическими, так и аморфными соединениями (кремниевая кислота, гидраты полуторных оксидов).

Способность органических коллоидов и минералов глин к обменному поглощению катионов обусловлена их отрицательным зарядом. Поэтому поглощаются катионы солей (удобрений). Положительный заряд имеют коллоидные гидрооксиды железа и алюминия, тогда обменно поглощаются анионы NO3 – , H2PO4 – , SO4 2– . Обменно поглощаются в почве калийные и многие азотные удобрения.

Обменная поглотительная способность имеет большое значение для питания растений и применения удобрений. Поглощенные ППК катионы доступны для растений в обмен на Н + , получаемый при диссоциации Н₂СО₃ (Н₂СО₃ → Н + + HCO3 – ), которая выделяется при дыхании корней растений.

Поскольку поглощенный калий на связных почвах не вымывается из почвы, то повышенные дозы калийных удобрений можно вносить в запас и повышать содержание калия в почве.

Закономерности обменного поглощения катионов:

• реакция обмена между ППК и катионами солевых растворов протекает в эквивалентных соотношениях;
• реакция обмена катионов обратима, т. е. поглощенный катион может быть снова вытеснен в раствор:

• при постоянной концентрации раствора количество катионов, вытесняемых из почвы в раствор, увеличивается с увеличением объема раствора;
• при постоянном объеме раствора количество катионов, вытесняемых из почвы в раствор, повышается с увеличением концентрации раствора вытесняющей соли;
• реакции обменного поглощения в почвах подчиняются закону действующих масс: чем выше концентрация катионов в растворе и чем ниже содержание катионов в ППК, тем больше катионов поглотится почвой;
• реакции обмена катионов при взаимодействии почвы с раствором протекают с большой скоростью, так как обмен катионов происходит на поверхности коллоидных частиц почвы;
• разные катионы поглощаются почвой и удерживаются в поглощенном состоянии с неодинаковой энергией. Чем больше атомная масса и заряд катиона, тем сильнее он поглощается и труднее вытесняется из почвы другими катионами.

Двухвалентные и трехвалентные катионы несут большие электрические заряды и поэтому значительно сильнее притягиваются коллоидными частицами, чем одновалентные. При одинаковой валентности энергия поглощения катионов тем выше, чем больше их атомная масса, так как атомная масса и гидратация катиона находятся в обратной зависимости. Например, к Н + присоединяется 1 молекула воды, к NH4 + – 4,4 молекулы воды, к Na + – 8,4 молекулы воды. Слабогидратированные катионы сильнее притягиваются поверхностью коллоида.

По возрастающей способности к поглощению катионы располагаются в следующем порядке: Li; Na; NH₄; К; Rb; Cs; Mg; Ca; Ba; Cd; Co; Al; Fe. Исключение составляет ион H + . Он имеет наименьшую атомную массу, но обладает высокой энергией поглощения и способностью вытеснять из поглощающего комплекса другие катионы.

По данным К. К. Гедройца, энергия поглощения Н + в 4 раза больше, чем Са 2+ , и в 17 раз больше, чем Na + . Это связано с тем, что в водных растворах ион водорода присоединяет молекулы воды и образует ион гидроксония (Н₃О + ), диаметр которого значительно меньше всех других гидратированных ионов.

Обменное поглощение анионов может наблюдаться на положительно заряженных коллоидных частицах (гидроксиды железа и алюминия), а также на положительно заряженных участках отрицательно заряженных коллоидов (у минералов каолинитовой группы, коллоидов белковой природы). В обоих случаях поглощение анионов происходит в обмен на ионы ОН – , которые при кислой реакции отщепляются от молекул, расположенных на поверхности коллоидной частицы. В почвах, имеющих слабокислую и нейтральную реакцию, обменное поглощение выражено слабо.

Существенное значение обменное поглощение анионов имеет для фосфорных удобрений. Анионы фосфорной кислоты (Н₂РО4 – ) в дерново-подзолистых почвах поглощаются обменно преимущественно путем присоединения к положительно заряженным частицам полуторооксидов и к той части почвенных минералов, которая представлена полуторными оксидами (например, у каолинита) в обмен на ионы ОН – . Именно поглощенные фосфат-ионы могут быть вытеснены в раствор другими анионами минеральных и органических кислот (НСО3 – , гуминовых кислот и др.) и являются доступными для растений.

Катионы калия, аммония, рубидия и цезия могут частично закрепляться (фиксироваться) почвами в необменной форме. Это связано с тем, что они проникают внутрь кристаллической решетки минералов, входящих в почвенный поглощающий комплекс. Связано это с радиусом катиона. Радиус катиона К + = 1,33 А , радиус NH₄ + = 1,43 А ( А – ангстрем; 1 А = 10 –10 м = 10 –8 см = 0,1 мм).

Степень необменной фиксации катионов зависит от гранулометрического и минералогического состава почвы. У черноземов она значительно больше, чем у дерново-подзолистых почв. Необменная фиксация катионов возрастает при периодическом увлажнении и высушивании почвы. Поэтому калийные удобрения для уменьшения необменной фиксации калия рекомендуется заделывать вспашкой в глубокий, непересыхающий слой почвы или вносить лентами, перемешивая с меньшим объемом почвы. Предпочтительнее гранулированные калийные удобрения.

Биологическая поглотительная способность почвы состоит в том, что азот и зольные элементы удерживаются почвой в составе органических веществ, образуемых растениями и почвенными микроорганизмами, благодаря чему эти питательные элементы не вымываются из почвы. Биологическое поглощение играет важную роль в превращении нитратных соединений азота в почве. Так, легкорастворимые соли азотной кислоты удерживаются в почве главным образом, будучи усвоенными микроорганизмами. После их отмирания и минерализации они вновь становятся доступными для растений. В среднем на площади 1 га микроорганизмы могут удерживать до 125 кг азота, 40 фосфора и 25 кг калия.

Исследованиями, проведенными со стабильным изотопом азота, установлено, что в почве в органической форме закрепляется 20–40 % азота аммонийных и 10–20 % азота нитратных азотных удобрений.

Эта же способность почвы может иметь и отрицательные последствия. Если в почву вносится много богатого клетчаткой, но бедного азотом органического вещества (солома; навоз, содержащий много соломы, опилки и другие органические материалы), то микроорганизмы, будучи конкурентами растений, используя клетчатку в качестве энергетического материала, будут интенсивно размножаться и потреблять много азота из почвы. Азотное питание растений может ухудшиться. Поэтому при запашке соломы на удобрение в почву необходимо вносить в расчете на каждую ее тонну 10–12 кг азота или 6–8 т/га жидкого навоза или же высевать зернобобовые культуры.

Известкование кислых почв, комбинированное внесение органических и минеральных удобрений позволяют регулировать интенсивность микробиологических процессов в почве.

3. Реакция и буферные свойства почвы

Реакция почвы – физико-химическое свойство почвы, обусловленное соотношением ионов Н + и ОН – в ее твердой и жидкой частях. Почва кислая, если в ней преобладают ионы Н + , и щелочная, если ионы ОН – . Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и почвенных микроорганизмов, на эффективность удобрений, на химические и биохимические процессы в почве. Для количественной оценки реакции почвы применяют различные показатели: рН суспензии почвы в воде или в растворе КСl.

Концентрацию ионов водорода в растворе принято выражать условной величиной рН (отрицательный логарифм концентрации Н + ионов).

Принято следующее деление минеральных и торфяных почв Республики Беларусь в зависимости от реакции почвенного раствора рН_КС1 (табл. 3).

Таб лица 3. Градация почв по степени кислотности

Группы	Степень кислотности	Почвы
		минеральная	торфяная
I	Сильнокислые	Менее 4,5	4,00
II	Среднекислые	4,51–5,00	4,01–4,50
III	Кислые	5,01–5,50	4,51–5,00
IV	Слабокислые	5,51–6,0	5,01–5,50
V	Близкие к нейтральным	6,01–6,50	5,51–6,00
VI	Нейтральные	6,51–7,00	6,01–6,50
VII	Слабощелочные	Более 7,0	Более 6,50

По кислотности почв выделяют актуальную (активную) и потенциальную (скрытую) кислотность. Последняя подразделяется, в свою очередь, на обменную и гидролитическую.

Актуальная кислотность – это кислотность почвенного раствора, обусловленная повышенной концентрацией в нем ионов Н + , а также слабых минеральных (Н₂СО₃), органических кислот и гидролитически кислых солей (АlСl₃). Последние при гидролизе образуют слабое основание и сильную кислоту:

Актуальная кислотность непосредственно влияет на развитие растений и почвенных микроорганизмов.

Потенциальная (скрытая) кислотность обусловлена ионами Н + , Аl 3+ и Fe 3+ , поглощенными почвенным поглощающим комплексом (ППК) с отрицательным зарядом. Часть поглощенных ионов водорода и алюминия может быть вытеснена в раствор катионами нейтральных солей (КСl):

в результате чего почвенный раствор подкисляется. Это обменная потенциальная кислотность почвы, выражается рН в КСl.

При обработке почвы уксуснокислым натрием CH₃COONa или уксуснокислым кальцием (СН₃СОО)₂Са все ионы, обусловливающие кислотность почвы, вытесняются в раствор:

Эта полная кислотность получила название гидролитической. Кислотность, обнаруживаемая при обработке почвы раствором

CH₃COONa, включает актуальную и потенциальную кислотность – как обменную, так и собственно гидролитическую (которая не обнаруживается КС1). Гидролитическая кислотность выражается в мэкв в 100 г почвы.

Свойства почвы характеризуются также степенью насыщенности основаниями – суммой поглощенных оснований, выраженной в процентах от емкости катионного обмена (ЕКО):

где V – степень насыщенности почвы основаниями, %; S – сумма поглощенных оснований (кроме Н + ); Т (ЕКО) – поглотительная способность всех катионов, включая ионы водорода, мг-экв/100 г почвы.

Степень насыщенности основаниями показывает, какая часть общей емкости поглощения приходится на поглощенные основания и какая – на ионы водорода. Например, V = 70 % означает, что 70 % от общей емкости катионного обмена (Т) занимают основания и 30 % ионы водорода.

Буферная способность почв. Почвенный раствор подкисляется в результате выделения углекислоты при дыхании корней, образовании HNО₃ при нитрификации и от продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Реакция почвы изменяется также от применения удобрений. Изменение реакции разных почв под действием этих факторов неодинаково. Способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора в кислую или щелочную сторону называется буферной способностью почвы. Буферность почвы в целом зависит от буферных свойств ее твердой и жидкой частей. Буферность раствора создается слабыми кислотами и их солями. Слабые кислоты диссоциируют не полностью, большая часть их находится в виде недиссоциированных молекул:

Если к этому раствору прибавить NaOH, то произойдет связывание ионов Н + с образованием воды и рН изменится мало. Следовательно, слабая кислота будет противодействовать подщелачиванию раствора.

Раствор слабой кислоты и ее соли будет буферным также и против подкисления:

CH₃COONa + HCl = СН₃СООН + NaCl.

Буферность почвенного раствора обусловливается также водорастворимыми органическими кислотами и их солями:

Чем больше общая емкость поглощения и степень насыщенности почвы основаниями, тем сильнее почва противостоит подкислению:

Чем больше ионов водорода в почве, тем сильнее она будет противостоять подщелачиванию.

На почвах с низкой буферной способностью (песчаных, супесчаных, бедных гумусом) при внесении физиологически кислых удобрений возможны резкие сдвиги реакции в кислую сторону. На таких почвах вносят также меньшие дозы извести, чем на суглинистых, так как они слабо противостоят подщелачиванию. Это нужно учитывать при внесении минеральных удобрений и извести.

Многостороннее влияние на питание растений оказывает состояние почвенного поглощающего комплекса, поскольку от его состава и характера зависит содержание питательных элементов в почвах, их подвижность и доступность для растений, поведение вносимых удобрений, что в конечном итоге определяет режим питания растений, специфику системы применения удобрений на различных почвах.

Большое значение для плодородия почв имеет общее количество способных к обмену катионов, что называют емкостью катионного обмена. В кислых слабо- и среднеокультуренных почвах емкость поглощения низкая и колеблется от 3–5 мг-экв/100 г на песчаных почвах до 11–12 мг-экв/100 г почвы на суглинистых почвах. В хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах емкость поглощения катионов достигает 15–17 мг-экв/100 г почвы, а степень насыщенности основаниями – 70–80 %. Малая степень насыщенности почв основаниями указывает на большое содержание в поглощающем комплексе водорода и алюминия. Оптимальной степенью насыщенности основаниями для дерново-подзолистых суглинистых почв в пахотном горизонте является 79–90 %, для супесчаных, подстилаемых мореной, – 70–85 % и для песчаных и рыхлосупесчаных, подстилаемых мореной, – 60–80 %.

По данным Т. Н. Кулаковской, наблюдается самая тесная связь между урожайностью сельскохозяйственных культур и свойствами почвенного поглощающего комплекса. Отмечается высокая отзывчивость озимой ржи и ячменя на повышение суммы поглощенных оснований и степени насыщенности ими почвы. После известкования кислых почв увеличивается емкость поглощения и степень насыщенности основаниями и на первое место по влиянию на урожай уже становится обеспеченность почвы питательными элементами.

Кислотность почвы отрицательно влияет на рост и развитие многих сельскохозяйственных культур. Повышенная концентрация ионов водорода и алюминия в дерново-подзолистых почвах оказывает как прямое, так и косвенное действие на питание растений.

При систематическом внесении минеральных азотных и калийных физиологически кислых удобрений наблюдается подкисление реакции почвенного раствора. В связи с этим интенсивное применение минеральных удобрений должно сочетаться с известкованием.

Прямое действие заключается в нарушении коллоидно-химических свойств протоплазмы растительных клеток, изменении в неблагоприятную сторону концентрации органических кислот в клеточном соке, нарушении белкового обмена и торможении синтеза белка, изменении адсорбции и поглощения растениями ионов.

По силе воздействия на рост и развитие растений реакция почвы в большинстве случаев выступает как главный фактор, ограничивающий урожай.

На слабокислых и близким к нейтральным почвам доступность фосфора для растений выше, чем на кислых, и дозы фосфорных удобрений могут быть снижены. Повышенная кислотность почвы отрицательно сказывается и на эффективности азотных удобрений. На почвах с меньшей кислотностью снижается потребность в азотных удобрениях и возрастает в калийных. На известкованных почвах возрастает на 15–20 % оплата урожаем минеральных удобрений и улучшается качество зерновых, сахарной свеклы и других сельскохозяйственных культур.

Агрофизические свойства почвы оказывают существенное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур и эффективность удобрений. Уплотнение почвы происходит под влиянием естественных факторов – дождя, особенно при отсутствии растительного покрова, и сил гравитации. Однако основной причиной уплотнения является механическое воздействие ходовой системы тракторов, комбайнов, почвообрабатывающих машин, средств для внесения в почву органических и минеральных удобрений и др.

Оптимальная плотность пахотного слоя дерново-подзолистых суглинистых почв для зерновых культур составляет 1,1–1,3 г/см 3 , для картофеля – 1,0–1,2, а супесчаных – 1,2–1,5 г/см 3 . Фактическая плотность значительно выше. В среднем в Республике Беларусь плотность пахотного слоя суглинистых почв превышает оптимальную на 0,18– 0,20 г/см 3 , а подпахотного – на 0,35–0,50 г/см 3 . В зависимости от погодных условий увеличение плотности пахотного слоя сверх оптимального на 0,15 г/см 3 уменьшает урожайность зерновых культур на 3,1–5,6, кормовой свеклы – на 85–249 ц/га.

Снижение урожайности сельскохозяйственных культур при уплотнении почвы происходит в результате ухудшения ее водновоздушного режима, усиления процесса эрозии почвы и засоренности посевов, отрицательного влияния на усвоение растениями азота, фосфора, калия и других элементов питания.

Применение тяжелых тракторов увеличивает и без того высокую плотность, ухудшает водно-воздушный режим почвы. Максимальное давление всех колесных тракторов на почву весной выше допустимого. Поэтому весенне-полевые работы рекомендуется проводить гусеничными тракторами, а мощные тракторы использовать летом и осенью, когда влажность пахотного слоя не превышает 0,7 % полевой влагоемкости.

Уменьшить плотность пахотного горизонта и увеличить влагоемкость можно, применяя повышенные дозы органических удобрений и обрабатывая почву. Основными причинами снижения урожайности при уплотнении почвы является ухудшение условий для формирования мощной корневой системы. Уменьшения плотности пахотного слоя можно добиться глубоким рыхлением (на 35–40 см). Глубокое подпахотное рыхление на автоморфных почвах должно проводиться весной, на временно избыточно увлажненных – как весной, так и осенью.

3.1. Азотный режим почвы

Почва – основной источник азота для сельскохозяйственных культур. Он находится в составе гумуса, органических соединений, входящих в растительные остатки разной степени разложения, в микробной плазме. Валовое содержание азота в почвах Республики Беларусь варьирует в значительных пределах и зависит от типа почвы, гранулометрического состава, запасов гумуса, режима увлажнения, степени окультуренности почвы.

Наиболее богаты азотом торфяно-болотные почвы, где его содержание колеблется в пределах 2,5–5,2 % , а запасы в пахотном горизонте – 16–20 т/га. В дерново-подзолистых почвах содержание общего азота колеблется от 0,10–0,16 % в суглинистых до 0,08–0,13 в супесчаных и 0,07–0,10 % в песчаных почвах.

На органические соединения: белки, амины, амиды, аминокислоты и др. приходится 93–95 % почвенного азота. Органический азот практически недоступен растениям и переходит в усвояемую для растений форму лишь после минерализации.

Различные группы микроорганизмов осуществляют процессы аммонификации и нитрификации, в результате которых в почве накапливается минеральный азот, входящий в состав аммиачных и нитратных форм. В дерново-подзолистых почвах количество минеральных соединений – нитратов и обменно-поглощенного аммония – невелико и не превышает 1–3 % от общего содержания азота.

Содержание и запасы азота в дерново-подзолистых почвах снижаются в нижележащих горизонтах и зависят от гранулометрического состава почвы (табл. 4).

Таблица 4. Содержание и запасы азота в дерново-подзолистых почвах (Т. Н. Кулаковская)

Общие запасы азота в метровом слое дерново-подзолистых суглинистых почв в 2–2,5 раза больше, чем песчаных.

Содержание общего азота тесно связано с содержанием гумуса. Содержание фиксированного аммония незначительно изменяется в генетических горизонтах суглинистых почв. В песчаных почвах содержание фиксированного аммония резко снижается в горизонте В₁, а затем увеличивается в горизонтах В₂ и С, где пески сменяются моренным суглинком. Однако относительное его содержание, как в суглинистых, так и супесчаных почвах, значительно увеличивается в нижних горизонтах почв. Эта фракция минеральных соединений азота связана с глинистыми минералами и органическим веществом почвы. Поглощение почвой аммония следует рассматривать как положительный процесс, особенно на песчаных почвах, так как при этом азот удобрений не вымывается и грунтовые воды не загрязняются.

Как показали исследования Н. Н. Семененко, более высокое относительное содержание (% от общего) фиксированного аммония в суглинистых почвах при их окультуривании указывает на то, что процесс аккумуляции этой фракции азота проходит более интенсивно, чем процесс гумусообразования и накопления общего азота.

Определение фракционного состава азота по методу ШкондеКоролевой показало, что при окультуривании почвы запасы минеральных соединений азота возрастают. Около 50 % метрового слоя минеральных соединений азота приходится на слой 0–40 см (табл. 5).

Содержание минерального азота (нитратов, нитритов и обменного аммония) при сельскохозяйственном использовании и окультуривании увеличивается на суглинистых почвах от 5,9 до 28,6 мг/кг, супесчаных – от 6,8 до 20,2 и песчаных – от 8,0 до 15,8 мг/кг. С глубиной относительное содержание минеральных соединений азота возрастает, что связано с более интенсивной миграцией вниз по профилю почвы минеральных соединений азота.

Среди органических соединений азота его легкогидролизуемая фракция (амиды, часть аминов, часть необменного аммония) является в агрономическом отношении наиболее ценной, так как она есть ближайший резерв в питании растений. Запасы легкогидролизуемых соединений азота в пахотных почвах с повышением окультуренности повышаются (табл. 2.5). При окультуривании легких почв интенсивность аккумуляции фракции легкогидролизуемого азота опережает интенсивность накопления общего азота.

В суглинистых почвах содержание трудногидролизуемого азота (часть аминов, амиды, необменный аммоний, часть гуминов) значительно преобладает над содержанием легкогидролизуемого, а в песчаных почвах, наоборот.

Негидролизуемый азот (большая часть аминов, гумины, меланины, битумы, остаток необменного аммония) – фракция, представленная более стойкими к гидролизу и микробиологическому разложению органическими азотсодержащими соединениями, – составляет большую часть валовых запасов азота дерново-подзолистых почв (80–82 % в слое 0–40 см в суглинистых и супесчаных почвах и 70–75 % в песчаных). Закономерности распределения в почвенном профиле негидролизуемых соединений азота в целом совпадают с распределением общего азота.

Таблица 5. Фракционный состав азота в дерново-подзолистых почвах (Н. Н. Семененко)

Окультуренность почвы	Содержание фракций азота, кг/га
	Мощность, см	Азот общий	Минеральный	Легкогидролизуемый	Трудногидролизуемый	Негидролизуемый
Суглинистая
Слабая	0–20	2685	33	209	257	2189
	0–40	4517	64	360	425	3667
	0–100	6022	104	493	612	4811
Средняя	0–20	3711	47	183	345	3139
	0–40	6273	90	370	569	5246
	0–100	7583	183	511	757	6135
Хорошая	0–20	4110	69	251	319	3741
	0–40	7426	128	474	574	6246
	0–100	9057	194	636	839	7390
Супесчаная
Слабая	0–20	1904	23	217	104	1556
	0–40	2551	35	293	181	2042
	0–100	3505	70	409	321	2706
Средняя	0–20	2270	32	175	180	1895
	0–40	3499	61	275	298	2864
	0–100	4935	112	423	606	3794
Хорошая	0–20	2611	39	226	297	2047
	0–40	4117	77	369	534	3138
	0–100	5533	147	516	955	3916
Песчаная
Слабая	0–20	1623	24	257	140	1252
	0–40	2292	43	438	269	1654
	0–100	3453	89	664	575	2318
Средняя	0–20	2754	28	295	279	2189
	0–40	4948	51	539	507	3952
	0–100	6819	93	675	787	5274
Хорошая	0–20	3021	42	409	435	2245
	0–40	5507	71	717	789	4109
	0–100	8258	136	1035	968	6479

Имеются определенные различия азотного фонда в дерновоподзолистых избыточно увлажняемых почвах, которых в Республике Беларусь насчитывается более 1,8 млн. га. С увеличением гидроморфности почв содержание азота в них возрастает. Запасы общего азота в метровом слое временно избыточно увлажняемых почв возрастают по

сравнению с автоморфными: в суглинистых – на 27 %, супесчаных – на 14, песчаных – на 11 %; в глееватых соответственно – на 111, 53 и 29 %. При этом с возрастанием степени гидроморфности почв доля минерального азота снижается, а легкогидролизуемого и трудногидролизуемого возрастает. Избыточно увлажняемые почвы в отличие от автоморфных содержат больше влаги и имеют более короткий благоприятный период для процессов нитрификации.

Наибольшими запасами азота отличаются торфяно-болотные почвы, в которых в верхнем горизонте при благоприятных условиях для минерализации может накапливаться до 300–500 кг/га минерального азота. Мелиорация торфяно-болотных почв активизирует процессы минерализации и уплотнения торфа.

Азотный режим торфяно-болотных почв во многом определяется возделываемыми на них культурами. Наиболее интенсивно минерализация органического вещества протекает под пропашными культурами. Минимальные потери органического вещества и наиболее интенсивное использование почвенных запасов наблюдаются под многолетними травами. Промежуточное положение занимают зерновые культуры. В связи с этим важнейшей задачей рационального использования торфяно-болотных почв является изыскание путей регулирования темпов биологической минерализации органического вещества, с одной стороны, и максимальное использование растениями накапливающегося количества минерального азота и снижения непроизводительных потерь – с другой.

3.2. Фосфатный режим почвы

Важным показателем потенциального плодородия почв является содержание валового фосфора. Он состоит из органических и минеральных соединений. Общее содержание фосфора может колебаться в зависимости от гранулометрического состава почвы, степени ее окультуренности, от особенности материнской породы, генезиса.

По данным Т. Н. Кулаковской, И. Р. Вильдфлуша и др., содержание валового фосфора в дерново-подзолистых глеевато-легко- и среднесуглинистых почвах составляет 0,14–0,16 %; в легкосуглинистых, развивающихся на моренном суглинке, – 0,09–0,12, супесчаных, подстилаемых моренным суглинком, – 0,07–0,12, песчаных – 0,06–0,08 %.

Верхние горизонты, как правило, независимо от типа почвы и гранулометрического состава, больше содержат общего фосфора, чем нижележащие. Это связано с биологическим фактором и деятельностью человека. Развитие почвообразовательного процесса связано с постепенным переносом фосфатов корневой системой растений из нижележащих горизонтов в верхние.

Органические и минеральные фосфаты находятся в состоянии взаимопревращений. Соотношение между этими формами фосфора определяется направленностью почвообразования. В дерново-подзолистых почвах минеральные фосфаты преобладают над органическими. Содержание органического фосфора в этих почвах составляет 16–48 % от общего и в тяжелых почвах выше, чем в легких. В отличие от дерновоподзолистых почв в торфяно-болотных почвах, наоборот, содержание органических фосфатов преобладает над минеральными и достигает 70 %.

Минеральные фосфаты в почвах по степени участия в фосфорном питании растений можно в упрощенной схеме разделить на следующие три группы, находящиеся в постоянном обмене и динамическом равновесии:

Первая группа – ортофосфаты почвенного раствора, полностью доступные растениям. Это однозамещенные водорастворимые фосфаты кальция и магния, фосфорнокислые соли одновалентных катионов калия, натрия, аммония и др. Эта фракция интенсивно используется растениями в начальный период роста и развития растений. О степени подвижности фосфатов в почвах (фактор «интенсивности») можно судить по способности твердых фаз почвы отдавать в раствор ионы фосфора. Мерилом этой способности является установление содержания фосфора в почвенном растворе.

Однако выделение почвенного раствора очень сложно, поэтому исследователями предложены водные слабосолевые вытяжки при узком соотношении почвы к раствору, что позволяет получать данные, близкие к концентрации фосфора в почвенном растворе. Наибольшее распространение из этой группы методов получил метод Скофилда – определение фосфора в 0,01М СаС1₂ вытяжке.

В Беларуси принята следующая градация почв по методу Скофилда (мг Р₂О₅ на 1 л):

• 1) низкое – менее 0,1;
• 2) среднее – 0,1–0,2;
• 3) повышенное – 0,21–0,60;
• 4) высокое – 0,61–2,0;
• 5) очень высокое – более 2,0.

Лабильные фосфаты – это фосфаты, осевшие или адсорбированные на поверхности твердых частиц почвы, почвенно-поглощающего комплекса, оксидах железа и алюминия, а также вторичные, которые образовались после формирования почвы. Ученые считают, что 4–10 % всего почвенного фосфора связано адсорбционно. В отличие от первичных минералов вторичные фосфаты являются активной мобильной составной частью почвы. К ним относятся дегидрокальцийфосфат (СаНРО₄ · 2Н₂О), октакальцийфосфат (Са₄Н(РО₄)₃), одно- и двухзамещенные фосфаты железа. При нарушении фосфорного равновесия твердой и жидкой частей почвы эти фосфаты могут переходить в почвенный раствор. Фосфаты второй группы характеризуют запасы подвижного фосфора – фосфатную «емкость» почвы – и являются резервом для последующего снабжения растений фосфором. Для определения величины запаса подвижных фосфатов используют (в зависимости от типа и состава почв) кислотные (табл. 6), щелочные, буферные растворители, анионно-обменные смолы, радиоизотопный метод и др. В Беларуси широко используется метод Кирсанова.

Стабильные фосфаты – труднорастворимые соединения, заключенные в почве в первичных и вторичных минералах (окклюдированные гидратами полутораоксидов, карбонатами и др.). Наиболее устойчивой формой, медленно поддающейся химическому и биологическому воздействию, является фосфор в составе кристаллической решетки первичных минералов почвы: апатитов, фосфоритов, варисцитов, стренгитов, вивианитов. Фосфаты третьей группы почти недоступны для растений. Однако в процессе выветривания они могут становиться более доступными и служить источником фосфорного питания.

Таблица 6. Группировка почв Беларуси по содержанию подвижных форм фосфора по методу Кирсанова

Группы почв по содержанию питательных элементов	Содержание Р2О5, мг/кг почвы
	минеральные	торфяные
1. Очень низкое	Менее 60	Менее 200
2. Низкое	61–100	201–300
3. Среднее	101–150	301–500
4. Повышенное	151–250	501–800
5. Высокое	251–400	801–1200
6. Очень высокое	Более 400	Более 1200

Органические фосфаты в почве представлены различными по природе группами соединений: индивидуальной природы (неспецифические органофосфаты) и гумусообразования (специфические соединения). Неспецифические органофосфаты относят к трем основным классам соединений: фосфолипиды, нуклеиновые кислоты и инозитолфосфаты. При этом кальциевые и магниевые соли инозитолфосфорной кислоты содержатся в нейтральных почвах, а фитаты железа и алюминия – в кислых. Вниз по профилю почвы содержание органических фосфатов снижается, они распределяются в почве примерно так же, как и гумус. Фосфолипиды составляют менее 1 % всего органического фосфора, нуклеиновые кислоты – до 10 % и инозитолфосфаты – 30–60 %. Обнаружены также в небольших количествах фосфоропротеины, сахарофосфаты, глицерофосфаты, нуклеотидные коферменты, соединения фосфатов с аминокислотами и другими соединениями.

По новейшим данным многих авторов, больше половины фосфорорганических соединений представлены новообразованными специфическими фосфогумусными соединениями. Формы этих соединений пока неясны, хотя некоторые данные позволяют считать, что фосфор в них связан с гумусовыми кислотами через ион металла.

Исследования кафедры агрохимии Белорусской государственной сельскохозяйственной академии показали, что в гумусе дерновоподзолистых почв содержится 0,8–3,5 % Р₂О₅ к его массе. Причем, как правило, чем меньше гумуса в почве, тем выше его насыщенность органическим фосфором.

Природные фосфорорганические соединения претерпевают в почвах физико-химические изменения в результате реакций хелатообразования, сорбции, химического гидролиза, ферментативных превращений и окислительно-восстановительных реакций. В результате этих процессов значительная часть органических фосфатов минерализуется и пополняет запасы потенциально доступных минеральных форм.

Длительное внесение удобрений, особенно органических, увеличивает содержание органических фосфатов, но в меньшей степени, чем минеральных. Особенностью процесса минерализации органических фосфатов почвы является достаточно высокая подвижность ее продуктов, которые мало переходят в труднорастворимые соединения.

Процессы превращения недоступных для растений минеральных и органических соединений фосфора в усвояемую форму протекают очень медленно. Несмотря на большие общие запасы фосфора в почве, его доступных соединений в ней содержится обычно мало, поэтому чтобы получать высокие устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур, необходимо применять фосфорные удобрения.

Как показали исследования, на более кислых дерново-подзолистых почвах происходит связывание фосфора, главным образом, полуторными оксидами алюминия и железа, на менее кислых почвах начинает возрастать связывание фосфора кальцием. Фосфаты в почве встречаются в виде солей различной основности. По мере ее повышения растворимость фосфатов в воде все более и более уменьшается, а вместе с тем падает доступность фосфора для растений.

Исследования показали, что природа связи поглощенных фосфатионов является преимущественно поверхностно-адсорбционной. При этом адсорбция по типу первичной адсорбции (хемосорбции), характерной чертой которой является поглощение фосфат-ионов как потенциалопределяющих ионов коллоидной частицы почвы (почвенно-поглощающего комплекса), происходит с образованием внутренней частицы двойного электрического слоя, что подтверждается наличием адсорбции катионов раствора соли фосфата как противоиона. Адсорбционное поглощение дерново-подзолистыми почвами составляет примерно 70–80 % от общего количества поглощенных фосфатов. Остальная часть (20–30 %) поглощается по химическому типу с образованием отдельной твердой фазы, главным образом, труднорастворимых фосфатов алюминия, железа различной основности, а также фосфатов кальция.

По мере взаимодействия с почвами поверхностно-адсорбированные фосфат-ионы претерпевают изменения и превращаются в химические соединения, характерные для данного типа почвообразования и с различной степенью доступности растениям.

Внесенные в дерново-подзолистые почвы водорастворимые формы фосфорсодержащих удобрений, подчиняясь законам термодинамики, с течением времени превращаются в более устойчивые формы. На начальных этапах взаимодействия с почвой происходит образование рыхлосвязанных фосфатов кальция и аморфных соединений фосфатов алюминия и железа. Фосфор этих соединений сравнительно легко усваивается сельскохозяйственными растениями. При длительном взаимодействии свежеосажденные фосфаты кальция и полуторных оксидов кристаллизуются и переходят соответственно в более основные и труднорастворимые соединения.

На кафедре агрохимии Белорусской государственной сельскохозяйственной академии в длительных стационарных опытах на дерновоподзолистых легкосуглинистых, супесчаных и песчаных почвах изучалось влияние применения удобрений на фосфатный режим почвы.

Установлено, что систематическое применение органических и минеральных удобрений приводит к возрастанию общего содержания фосфора как за счет минеральных, так и органических форм (табл. 7). На дерново-подзолистой легкосуглинистой почве через 22 года после закладки опыта при навозно-минеральной системе удобрения по сравнению с контролем накопление фосфатов в почве происходило примерно в равной степени за счет фосфатов полуторных оксидов и кальция. Причем в группе фосфатов кальция увеличение происходило в большей мере за счет его легкорастворимых форм, а в группе фосфатов полутораоксидов фосфаты алюминия среди накопленных преобладали над фосфатами железа (табл. 2.7). В то же время в варианте, где применялись только минеральные удобрения, на долю фосфатов полутораоксидов приходилось 60 %, а фосфатов кальция – 40 %.

Таким образом, сочетание органических и минеральных удобрений способствует сохранению в почве фосфора в более доступной форме, чем при внесении одних минеральных удобрений.

Таблица 7. Влияние длительного применения удобрений на формы фосфора в дерново-подзолистых почвах, мг/кг почвы (И. Р. Вильдфлуш)

В опыте Гродненской опытной станции на дерново-подзолистой супесчаной почве при применении в течение 13 лет N₃₀Р₅₀К₅₀ на неизвесткованном фоне при сильнокислой реакции (рН в КСl 4,0) среди накопленных фосфатов в почве по сравнению с контролем на долю фосфатов полутораоксидов приходилось 79 % (54 % – на фосфаты алюминия и 22 % – на фосфаты железа), а на известкованном фоне (рН_сол 5,5) на фосфаты полутораоксидов лишь 48 % и фосфаты кальция 52 %.

При сочетании N₃₀Р₅₀К₅₀ с 10 т/га навоза на известкованном фоне (при рН в КСl 5,8) фосфорные удобрения в еще большей мере переходили в формы, связанные с кальцием (59 %).

На дерново-подзолистых песчаных почвах накопление фосфора в отличие от суглинистых и супесчаных происходило преимущественно за счет фосфатов алюминия.

Таким образом, применение органических удобрений и известкование способствуют сохранению фосфатов, вносимых с удобрениями в более доступной форме, и повышают их эффективность.

Уменьшение связывания фосфатов удобрений с алюминием и железом при применении органических удобрений связано с тем, что при их использовании оксиды алюминия и железа обволакиваются и упаковываются слоем органических коллоидов («гумусовой пленкой»). По мнению ряда исследователей, в зависимости от почвенных условий органическое вещество может выполнять роль конкурента фосфатионов за адсорбционные места на поверхности твердой фазы почвы, препятствуя их поглощению. Кроме того, некоторые кислоты, образующиеся на различных стадиях разложения органического вещества, весьма энергично вытесняют из фосфатов алюминия, железа и кальция поглощенные фосфат-ионы, пополняя запасы подвижных фосфатов.

3.3. Калийный режим почвы

Общие запасы калия в почве весьма велики по сравнению с азотом и фосфором. Содержание валового калия в дерново-подзолистых почвах составляет от 0,5 до 4 % и определяется их гранулометрическим составом. Чем больше в почве находится глинистых частиц, тем больше в ней калия. В тяжелых глинистых почвах содержание калия достигает 3–4 %, суглинистых – 2–2,5, на бедных песчаных почвах оно падает до 0,7–1,0 %.

По степени подвижности и доступности для растений содержащиеся в почве соединения калия подразделяются на следующие формы:

1. Калий почвенного раствора или водорастворимый представлен различными солями: соляной, угольной, серной, азотной, фосфорной и других кислот (хлориды, карбонаты, сульфаты, нитраты, фосфаты и т. д.).
2. Калий поглощенный или обменный, входящий в состав катионов почвенного поглощающего комплекса. Легкая доступность обменного калия обусловлена способностью его переходить в почвенный раствор. Определяется подвижный калий в почве по методу Кирсанова в вытяжке 0,2 м НСl, или обменный по методу Масловой в вытяжке 1 м СН₃СООNН₄.
3. Калий необменный, или фиксированный, не экстрагируется из почвы растворами нейтральных солей и слабых кислот. Он включает в себя природный фиксированный и искусственно фиксированный калий.

Градация почв Республики Беларусь по содержанию подвижного калия приведена в табл. 8.

Таблица 8. Градация почв Республики Беларусь по содержанию подвижного калия (по Кирсанову)

Группы по содержанию К2О	Содержание К2О, мг/кг почвы
	минеральной	торфяной
I (очень низкое)	Менее 80	Менее 200
II (низкое)	81–140	201–400
III (среднее)	141–200	401–600
IV (повышенное)	201–300	601–1000
V (высокое)	301–400	1001–1300
VI (очень высокое, избыточное)	Более 400	Более 1300

Природный фиксированный калий – это калий кристаллической решетки. Он удерживается в решетке глинистых минералов силами, обусловливающими соединение отрицательно заряженных алюмосиликатных пакетов в целостную структуру. Искусственно фиксированный калий – это калий, внедрившийся в межпакетные пространства кристаллической решетки, когда она была в растянутом состоянии, при применении удобрений из солевых растворов. Искусственно фиксированный калий растениями используется лучше, чем природный фиксированный.

1. Калий, входящий в состав безводных силикатов, находящихся в составе минералов (алюмосиликатов – полевых шпатов и слюд). Этот калий находится в труднорастворимом состоянии.

Формы калия могут переходить друг в друга. Эти процессы можно выразить следующим образом:

Небольшое количество калия также входит в состав плазмы микроорганизмов (даже в хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах его содержание не превышает 25 кг/га и в связи с этим эта форма калия практического значения в питании растений не имеет).

Растения хорошо усваивают не только водорастворимый и обменный калий, но частично и необменный (на тяжелых почвах в большей степени, чем на легких). Запасы подвижного калия пополняются в результате выветривания минералов. С другой стороны, обменный калий в почве может переходить в необменное состояние. Существенным фактором снижения доступности внесенного калийного удобрения сельскохозяйственным культурам следует считать его необменную фиксацию, которая связана с вхождением ионов калия в межпакетное пространство кристаллов вместе с раствором при набухании минералов. Количество фиксированного калия может достигать в почвах легкого гранулометрического состава 200 кг/га, а в тяжелых – 500 кг/га.

На фиксацию калия почвами сильное влияние оказывает реакция среды (рН): подкисление ослабляет фиксацию, повышает подвижность калия в почве и доступность его растениям. Систематическое внесение калийных удобрений в дерново-подзолистые почвы, как показали многочисленные исследования, обогащает их подвижным калием лучше, чем черноземные, в которых калий накапливается преимущественно в необменной форме.

Кафедрой агрохимии в течение двух ротаций пятипольного севооборота на трех смоделированных уровнях по величине рН, содержанию подвижных форм фосфора и калия изучалось влияние удобрений на продуктивность севооборота и изменение агрохимических свойств в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве (табл. 2.9).

Таблица 9. Влияние удобрений и уровней плодородия почвы на формы калия в почве, мг/кг (И. Р. Вильдфлуш)

Примечание. Фон I – низкий уровень плодородия почвы, фон II – средний, фон III – высокий.

Исследования показали, что длительное применение калийных удобрений способствовало увеличению содержания в почве калия за счет обменных и необменных форм. Однако в большей мере в почве накапливался обменный калий.

Таким образом, вносимые калийные удобрения в дерновоподзолистых почвах сохраняются в основном в доступной для растений форме.

Важное условие эффективного применения калийных удобрений – хорошее обеспечение растений азотом и фосфором.

Средние прибавки урожая от калийных удобрений в неблагоприятные годы значительно выше. В частности, установлено, что пасмурная, прохладная и влажная погода ослабляет усвоение калия из почвенных запасов и делает более актуальным внесение удобрений.

Сбалансированное калийное питание способствует получению продукции высокого качества, более экономному расходованию влаги и таких элементов, как азот и фосфор на формирование единицы товарного урожая.

Систематическое применение органических и минеральных удобрений в дозах, обеспечивающих положительный баланс гумуса, фосфора, калия и других элементов, в сочетании с известкованием дерново-подзолистых почв обеспечивает расширенное воспроизводство их плодородия. Это приводит к увеличению содержания гумуса, подвижных форм фосфора, калия, оптимизации реакции почвы, улучшению агрофизических свойств почвы, оказывает положительное влияние на биологическую активность почвы.

3.4. Биологическая активность почвы

Уровень кислотности почвы определяет ее биологическое состояние. При слабокислом диапазоне рН в почвах преобладают бактерии и актиномицеты, повышается численность нитрификаторов, азотфиксаторов, целлюлозолитических микробных сообществ. В сильно- и слабокислых дерново-подзолистых почвах отмечается высокая численность плесневых грибов, многие виды которых синтезируют фитотоксические вещества.

Важным показателем экологического состояния почвы является ее ферментативная активность. Уровень почвенной кислотности – один из важнейших факторов, регулирующих активность почвенных ферментов. Концентрация ионов водорода Н + оказывает влияние на ионное состояние ферментов, изменяя их ионизацию и растворимость.

Эти физико-химические факторы определяют скорость ключевых ферментативных реакций, протекающих в почве. При неблагоприятных изменениях кислотности почвы важнейшие ферменты, связанные с циклами основных биогенных элементов С, N, Р, частично денатурируют, что приводит к нарушению круговорота элементов питания и процессов трансформации органического вещества и формированию гумуса.

Биологические свойства – продуцирование СО₂ и потенциальная азотфиксация (активность нитрогеназы), определяемые газохроматографическими методами, тесно зависят как от содержания гумуса, так и от других агрохимических свойств почв. Установлена достоверная связь биологических тестов с урожаями основных сельскохозяйственных культур. По-видимому, в условиях усиливающегося техногенного загрязнения почв роль биологических характеристик будет возрастать в оценке «здоровья» почв.

На дерново-подзолистых кислых почвах существенное влияние на активность биологических процессов оказывает известкование, которое оптимизирует реакцию почв, улучшает условия жизни микроорганизмов в почве, что усиливает процессы минерализации органического вещества.

Положительное влияние на биологическую активность почвы оказывает навоз и другие органические удобрения в сочетании с минеральными и известкованием. Минеральные удобрения без извести оказывают слабое влияние на ферментативную активность, а в сочетании с известкованием повышают ее.

4. Оптимизация плодородия почвы

Расширенное воспроизводство плодородия почв и на этой основе рост урожайности сельскохозяйственных культур должны идти путем оптимизации комплекса свойств почв, включая физико-химические, биологические и др. Состояние почв, степень их соответствия требованиям культурных растений для формирования высоких урожаев оценивается степенью окультуренности почвы.

Для оценки степени окультуренности почв в Республике Беларусь используются показатели, контролируемые агрохимической службой: уровень кислотности (рН); содержание гумуса, подвижных форм фосфора и калия. Установлены оптимальные параметры этих показателей для основных типов почв республики, соответствующие высшей степени окультуренности почв.

Анализ результатов полевых опытов с удобрениями, проведенных научными учреждениями и агрохимической службой республики, показал, что контролируемые агрохимические свойства дерновоподзолистых почв на 58–77 % определяют уровень урожайности зерновых культур на фоне полного минерального удобрения и на 20– 50 % – величину прибавок урожая от азотных, фосфорных и калийных удобрений.

Существующие градации диагностических признаков степени окультуренности почв нуждаются в периодическом уточнении в полевых экспериментах по мере введения в практику новых сортов и элементов технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

В диапазоне от минимальных до оптимальных значений каждого показателя установлена достоверная корреляция с величиной урожая сельскохозяйственных культур и определено его изменение на единицу измерения агрохимических свойств. Например, установлено, что прирост урожая по мере повышения содержания фосфора, калия и гумуса в почве постепенно снижается. Так, на дерново-подзолистых суглинистых и супесчаных, подстилаемых мореной почвах на каждые 10 мг/кг Р₂О₅ в диапазоне 30–100 мг/кг продуктивность изучавшихся культур повышалась на 132 к. ед. на 1 га, в интервале 101–150 мг/кг Р₂О₅ прирост составлял 108 к. ед. на 1 га, 151–200 мг/кг Р₂О₅ – 101 к. ед., 200–250 мг/кг Р₂О₅ – 68 к. ед. на 1 га.

Аналогично меняется прирост продуктивности культур при повышении содержания калия в 1 кг почвы в расчете на каждые 10 мг К₂О. На суглинистых почвах при содержании К₂О в диапазоне от 30 до 80 мг урожайность с 1 га повышалась на 122 к. ед.; 81–140 мг – на 98 к. ед.; 141–200 мг – на 70 к. ед. Продуктивность тех же культур по мере увеличения содержания гумуса на 0,1 % в диапазоне 1–2 % повышалась на 90 к. ед. с 1 га, а при дальнейшем повышении запасов гумуса – только на 25 к. ед.

Для количественной оценки плодородия почв Беларуси используется также комплексный показатель – индекс агрохимической окультуренности почв, где каждый из показателей (рН, содержание Р₂О₅, К₂О, гумуса) выражен в относительных величинах, а за единицу приняты средние оптимальные значения этих свойств почв. Относительные индексы (И_отн) каждого свойства рассчитываются по формуле

где Х_факт – фактическое значение свойства по данным анализа; Х_мин, Х_опт – соответственно минимальное и оптимальное значения показателей для данной почвы.

Для использования на практике установлены следующие минимальные агрохимические показатели минеральных почв: рН (КСl) – 3,5; по 20 мг/кг почвы Р₂О₅ и К₂О (по Кирсанову); 0,5 % гумуса. Для торфяных почв минимальный показатель содержания Р₂О₅ и К₂О – 100 мг/кг почвы.

Если фактический показатель больше оптимального, то условно И_отн этого свойства принимается равным 1. После определения относительных индексов всех показателей рассчитывается индекс окультуренности (И_ок) как среднее арифметическое относительных индексов:

Индекс окультуренности почв может изменяться в большом диапазоне – от 0,2 до 1. Этот показатель удобен в расчетах и позволяет объективно сравнивать степень окультуренности почв.

По результатам 405 полевых опытов в Республике Беларусь повышение индекса окультуренности почв с 0,3 до 0,9 сопровождалось увеличением урожайности зерновых культур с 21–24 до 37–41 ц/га, картофеля – с 214 до 307 ц/га, т. е. продуктивность 1 га пашни повышалась с 32,8 до 53,7 к. ед.

Оценка почв в баллах может понижаться до 50 % при изменении индекса окультуренности почв от 1 до 0,2, для чего используются экспериментально установленные понижающие коэффициенты.

По степени окультуренности почвы принято делить на четыре группы:

• с очень низкой степенью окультуренности (И_ок< 0,4);
• низкой (0,41–0,6);
• среднеокультуренные (0,61–0,8);
• высокоокультуренные (0,81–1,0) почвы.

Низкий уровень естественного плодородия сельхозугодий, пестрота агрохимических свойств почв, неравномерные темпы окультуривания их по регионам делают необходимым целенаправленное управление повышением плодородия почв на основе моделирования. Оценка окультуренности почв по четырем показателям является лишь начальным этапом моделирования почвенного плодородия. По мере включения новых учитываемых свойств (содержание азота, микроэлементов, мощность перегнойного горизонта и др.) разрабатываются более сложные структурные модели.

С учетом особенности периода перехода к рыночной экономике, дефицита энергетических ресурсов, непростой экологической ситуации в республике, осложненной радиоактивным загрязнением почв, разработка моделей высокоплодородных почв в последние годы велась на основе концепции регулируемого (экологически и экономически обоснованного) повышения плодородия почв. Главные положения этой концепции:

• повышение плодородия почв на основе расширенного возврата органического вещества, макро- и микроэлементов на полях, где их содержание ниже оптимального уровня;
• поддержание уровня плодородия почв с оптимальными свойствами;
• ограничение применения удобрений на полях с избыточным содержанием элементов питания растений.

Система удобрений устанавливает дозы удобрений с учетом комплекса свойств почв, биологических особенностей возделываемой культуры и предшественников, исходя из получения не максимальной, а рациональной, экологически и экономически обоснованной урожайности, которая обычно находится на уровне 90–95 % от максимально возможной.

Параметры плодородия регулируются на основе автоматизированной системы управления, включающей банк данных земельных ресурсов по результатам периодических почвенногеоботанических (через 15 лет) и агрохимических (через 4–5 лет) обследований сельхозугодий, комплекса производственных задач по земельному кадастру и применению средств химизации, контурноэкологическим севооборотам и др.

Состав почвенного покрова пахотных земель Беларуси характеризуется значительным разнообразием, обусловленным типовыми различиями, степенью увлажнения, гранулометрическим составом почвообразующих пород, различной степенью его антропогенного преобразования.

Типовая принадлежность почв в Беларуси существенно сказывается на их плодородии. В составе пахотных земель преобладают автоморфные дерново-подзолистые почвы (47,1 %). Наибольшую площадь они занимают в Гродненской (65,5 %), Могилевской (55,2 %) и Минской (51,6 %). Значительно меньше они распространены в Витебской (33,8 %) и Брестской (32,9 %) областях, где соответственно увеличивается доля дерново-подзолистых заболачиваемых почв.

Дерново-подзолистые заболачиваемые почвы занимают второе место в составе пахотных земель республики (40,5 %). Преобладают они в Витебской области – 63,2 %, а на остальной территории их доля колеблется в пределах 30–40 %.

Доля дерновых заболачиваемых почв составляет 5,4 % площади пахотных земель. Максимальное распространение они получили в Брестской области (19,9 %), в Гомельской области они занимают 6,8 %, в Минской – 4,3 % пахотных земель. В Витебской (0,8 %) и Могилевской (0,9 %) областях их распространение минимальное.

Торфяные почвы в составе пахотных земель занимают 4,8 %. Наибольшие их площади характерны для Брестской (10,9 %), Гомельской (8,1 %) и Минской (7,6 %) областей и практически отсутствуют в Гродненской (0,3 %) и Могилевской (0,6 %).

В последние годы в республике наблюдается увеличение площадей антропогенно-преобразованных почв, которые занимают в настоящее время 1,7 % пахотных земель. Среди них преобладают дегроторфоземы (около 80 % от общей площади антропогенно-преобразованных почв). Наибольшие площади их сконцентрированы в Брестской (3,5 %), Гомельской (3 %) и Минской (2,2 %) областях.

Аллювиальные дерновые заболачиваемые и дерново-карбонатные почвы в составе пахотных земель занимают небольшие площади (соответственно 0,5 и 0,1 %) и, хотя и являются плодородными, существенного влияния на развитие растениеводства в республике не оказывают.

Степень увлажнения также является одним из важнейших факторов, определяющих качество почв пахотных земель. В зависимости от увлажнения почвы республики подразделяются на автоморфные (почвы нормального увлажнения), полугидроморфные (минеральные заболоченные) и гидроморфные (болотные).

В целом по республике в составе пахотных земель автоморфные почвы занимают 47,1 %, полугидроморфные – 46,6 %, гидроморфные – 6,3 %. Полугидроморфные почвы, в свою очередь, подразделяются на слабоглееватые (временно избыточно увлажняемые, 27,7 %), глееватые (15,5 %) и глеевые (3,4 %). Удельный вес полугидроморфных и гидроморфных почв в составе пахотных земель по республике составляет 52,9 %.

Качественное состояние почв в значительной мере определяется гранулометрическим составом почвообразующих и подстилающих пород.

Уровень плодородия дерново-подзолистых почв обусловливается гранулометрическим составом, водным режимом и агрохимическими свойствами, прежде всего содержанием гумуса, элементов питания и степенью кислотности. Более плодородные почвы – глинистые, суглинистые, окультуренные торфяники, а также супесчаные, подстилаемые суглинками. На эти почвы в Беларуси приходится 56,4 % пашни.

Почвы республики очень пестры по гранулометрическому составу, что связано с разнообразием почвообразующих пород. Гранулометрический состав почвы определяют ее водный и питательный режимы. Супесчаные почвы характеризуются менее устойчивым водным режимом в сравнении с суглинками, но в случаях близкого подстилания суглинками по своим свойствам приближаются к последним. Песчаные почвы отличаются очень малой влагоемкостью и, как правило, бедны питательными элементами.

Научно обоснованное применение минеральных, органических и известковых удобрений, соблюдение всех звеньев технологий возделывания сельскохозяйственных культур являются основными условиями, позволяющими целенаправленно осуществлять воспроизводство плодородия почв. Агрохимические свойства почв находятся в зависимости от уровня применения удобрений, но и сами влияют на эффективность удобрений.

Для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур, продукции хорошего качества, обеспечения экологической безопасности окружающей среды необходимо поддержание оптимального содержания макро- и микроэлементов в почве. Высокоплодородные почвы лучше противостоят механическим и техногенным нагрузкам, снижают негативное действие токсических веществ. Исследования, проведенные в Республике Беларусь и других странах, показали устойчивую количественную зависимость урожая сельскохозяйственных культур от агрохимических свойств почв. Наибольший практический интерес представляют показатели, систематически определяемые агрохимической службой на каждом поле один раз в четыре года: степень кислотности (рН в KCl), содержание гумуса, обменного магния, подвижных форм фосфора, калия и микроэлементов. Агрохимические показатели являются важной составляющей общей оценки потенциального плодородия почв. В условиях интенсивного использования земель происходит существенное изменение свойств почв даже в течение небольшого временного периода.

Состояние агрохимических свойств почв наиболее объективно отражает характер ведения сельскохозяйственного производства. Рациональное применение минеральных и органических удобрений, соблюдение всех звеньев технологий возделывания сельскохозяйственных культур являются основными факторами, позволяющими целенаправленно воздействовать на процесс воспроизводства плодородия почв. Планирование объемов работ и осуществление почвоулучшающих мероприятий проводится из расчета достижения и поддержания оптимальных параметров основных агрохимических свойств почв (табл. 10), при которых обеспечиваются высокие уровни урожаев сельскохозяйственных культур и окупаемость удобрений, а также приемлемый уровень экологической безопасности.

Таблица 10. Интервалы оптимальных параметров агрохимических свойств почв Беларуси

Как вносить минеральные удобрения?

Минеральными удобрениями называют соединения неорганической природы, содержащие в себе необходимые для растительного мира элементы питания.

Их особенность заключается в том, что они представляют собой питательные вещества узкой направленности.

Чаще всего это простые, или так называемые односторонние удобрения, состоящие из одного элемента питания (например, фосфора), но существуют и группа многосторонних, комплексных удобрений, содержащих в себе сразу несколько основных элементов (например, азот и калий).

Какое из них применить — зависит от состава почвы и желаемого эффекта.

Правильное внесение минеральных удобрений гарантирует успех их использования.

Внесение минеральных удобрений

Есть три способа внесения:

• Основной (удобрение вносится до обработки земельного участка).
• Припосевной (внесение удобрения во время посева).
• В качестве подкормки (во время вегетации сельскохозяйственных культур).

Нормы внесения удобрений зависят от сезона. Для азотных, калийных, фосфорных удобрений более благоприятным является весенний сезон.

Существуют специальные машины для внесения минеральных удобрений. Они также имеют свои разновидности, которые позволяют работать с жидкими и твердыми типами удобрений.

Существуют определенные этапы внесения минерального сырья, которые напрямую зависят от типа техники (она может быть навесной, кузовной, авиационной, туковой). Для минеральных удобрений больше всего подходит перегрузочный и прямоточный метод.

Дозы и нормы дополнительных азотных, фосфорных и калиевых удобрений обязательно описываются на упаковках.

Кроме того, при внесении очень важно рассчитывать сроки, учитывать влияние минеральных удобрений на грунт и само растение. Особе влияние на метод внесения минерального сырья и дозировку оказывает время года.

Подкормка мин. удобрениями весной

Перед весенней пахотой наступает период, который подразумевает внесение полезных химических веществ, которые помогут прижиться будущему урожаю на начальном этапе. Выбирать можно, как минеральные, так и органические компоненты.

У многих начинающих огородников, возникает вопрос: какие минеральные удобрения нужно вносить весной.

Специалисты в данной области, рекомендуют в после зимний период, обогащать землю азотными и фосфорными компонентами.

Очень важно, следовать инструкциям, которые указывают производители на упаковках. Лучше всего начинать удобрять почву после того, как сойдет последний снег, чтобы результат был более эффективным.

Дозировка и тип прикормки для огорода зависит от самого продукта:

• Подкормка смородины весной минеральными удобрениями крайне необходима, поэтому заранее нужно запастись фосфорно-калийными, азотными и микроудобрениями.
• Подкормка вишни и других плодовых деревьев перед цветением заключается в использовании аммиачной селитры или мочевины. Когда наступает период цветения, ей помимо азота необходима органика.
• Удобрение клубники должно производиться калием и фосфором, азотом.
• Подкормка крыжовника должна осуществляться с помощью всех видов минеральных удобрений, так как каждый из них позволяет улучшить процессы его роста и развития плодов.
• Удобрения для роз – аммиачная селитра, мочевина. Если азот превысит дозу, то может появиться задержка цветения, уменьшится количество соцветий.
• Для капусты необходим азот, аммиачная селитра и раствор коровяка. Первая подкормка не нужна, ее лучше проводить через 14 дней после высадки.

Удобрения, вносимые осенью

Те минеральные удобрения, крайне необходимые осенью, не должны иметь в составе азота, поэтому лучше всего выбирать фосфорные, калийные средства. Прекратить внесение химических туков в почву нужно за 2-3 недели до уборки урожая.

Когда наступает период перекопки осеннего грунта, необходимо по всему периметру земельного участка распределить удобрение, рассчитав 50-100 г. минеральных веществ на 1 М².

Перед началом зимы, грунту крайне необходимы, как минеральные, так и органические вещества. Покупая первые, стоит обратить внимание на комплексные удобрения, которые улучшат кислотность земли, повысят качество почвы.

Мин. удобрения для картофеля

Из-за того, что у картофеля слабо развита корневая система, необходимо регулярно вносить минеральные и органические удобрения, для улучшения его урожайности.

При посадке картофеля весной очень важно подготовить удобрения, которые станут хорошей подкормкой, повысят рост их клубней.

В зависимости от типа почвы, добавлять можно такие вещества:

• В плодородную: фосфорные и калийные химические туки.
• В грунт со средним уровнем плодородности: азотные, калийные, фосфорные удобрения.
• В землю, которая за годы выращивания данной культуры истощилась: суперфосфат, аммиачную селитру, хлористый калий.

Нормы внесения зависят от степени изношенности почвы, рассчитываются на 1м2. Чтобы осуществить корневую подкормку, необходимо вносить азотные удобрении в соотношении 2х1х1.

Для томатов и огурцов

Существуют простые и комплексные минеральные удобрения для томатов и огурцов.

Чтобы осуществить подкормку почвы для огурцов еще осенью, необходимо внести при перекопке смесь калийной соли, сернокислого аммония и аммиачной селитры.

Вторая подкормка осуществляется в виде растворенного в воде суперфосфата. Это поможет активизировать цветение огурцов.

Чтобы рассада томатов для выращивания в теплице была более эффективной и результативной, необходимо делать три этапа подкормки:

1. После 20 дней с момента высадки. Вводится вода, в которой растворена нитрофоска.
2. Через 10 дней после этой прикомки, в почву вводят раствор сульфата калия в воде.
3. Еще через 12 дней делают третью прикормку, которая подразумевает использование воды, с разведённым в ней суперфосфатом.

Подкормка малины ранней весной

Определить, каких именно компонентов не хватает в почве, для здорового роста малины не сложно, потому что она проявляет это во внешних признаках:

• Если листья блеклые, мелкие и не растут, значит, есть недостаток азота.
• Когда края листьев усыхают и скручиваются, то необходимо добавить калий.
• Недостаток фосфора проявляется в виде тонких и слабых побегов.
• Отсутствие должного количества магния сопровождается желтизной центра листьев и замедленным ростом самого кустарника.

В качестве весенней подкормки малины можно использовать такие минеральные удобрения:

• Суперфосфат, состоящий из фосфора, азота и других полезных компонентов. Такое удобрение улучшает урожайность, ускоряет процесс роста побегов.
• Калийная соль, характеризуется отличной питательной ценностью, состоит из множества полезных веществ, которые улучшают рост и плодоносность.
• Мочевина и аммиачная селитра – помощники, которые способствуют восстановлению процесса роста молодых побегов.

Подкормка винограда

Весенняя подкормка винограда подразумевает введение в почву следующих минеральных удобрений:

• Азот, способствующий улучшению роста побегов и листьев. Вносить его необходимо весной, в период вегетации. В августе такие химические туки не рекомендованы, так как они могут навредить виноградным кустам.
• Фосфор – необходим на начальном этапе цветения, потому что он развивает соцветия.
• Калий подходит для подкормки винограда весной минеральными удобрениями, потому что он ускоряет процесс созревания виноградных лоз и самих плодов. Благодаря калию виноград становится более подготовленным к зимнему периоду.
• Цинк – это незаменимое вещество, которое увеличивает коэффициент урожайности.
• Медь защищает виноград от засухи и морозов, усиливая их рост.

За один сезон растению может понадобиться 5 прикормок (корневых):

• Ранней весной;
• Перед началом цветения;
• До формирования завязей;
• Перед собранием урожая;
• Осенью.

Для комнатных растений

Минеральные удобрения для комнатных цветов продаются в виде гранул, раствора и МДУ (медленнодействующие удобрения).

Гранулированную подкормку нужно добавлять в землю во время высадки растений. Также их можно разводить в жидкости, чтобы использовать в качестве прикорневой или внекорневой подкормки.

Как и основные виды минерального сырья, они делятся на простые и комбинированные.

Для растений, развивающихся в комнатном климате, больше всего подойдут вторые, потому что они содержат большее количество питательных веществ и микроэлементов.

Для газона

Чтобы улучшить качество и колорит газонной травы, для нее также разработаны специальные вещества прикорма.

В таком случае рекомендовано использовать комплексные удобрения, основанные на минеральных компонентах.

В них имеется множество микроэлементов, которые улучшают рост травы, способствуют созданию у них иммунитета, защищенного от риска заболеваний.

Осуществлять подкормку газонной траве нужно после аэрации, прочесывания и стрижки. Дозировку удобрения можно контролировать с помощью специального разбрасывателя-сеялки.

Для такой травы отлично подойдут комплексные минеральные удобрения: фосфорно-калийные, азотно-фосфорные и другие.

Виды минеральных удобрений

В самом простом рассмотрении минеральные удобрения делятся на азотные, калийные и фосфорные.

Это связано с тем, что именно азот, калий и фосфор являются ведущими элементами питания оказывающими главенствующее влияние на гармоничный рост и развитие растений.

Конечно, никто не умаляет важность и других элементов, таких как магний, цинк, железо, однако три перечисленных считаются основой. Рассмотрим их по порядку.

Азотные

Признаки недостатка азота в почве:

1. Чаще всего недостаток азотных удобрений проявляется у растений в весенний период. Их рост затормаживается, побеги образуются слабыми, листья нетипично мелкими, соцветия в малом количестве.
2. На более поздней стадии данную проблему распознают по высветлению листвы, начинающейся с прожилок и окружающей их ткани. Обычно данный эффект проявляется на нижней части растения и постепенно поднимается вверх, при этом, полностью посветлевшие листья опадают.

Наиболее активно реагируют на недостаток азота томаты, картофель, яблоня и садовая земляника. И не важно на каком типе почвы растут культуры — недостаток азота может наблюдаться на любом из них.

Самыми распространёнными азотными удобрениями являются аммиачная селитра и мочевина.

Однако в данную группу входят и сернокислый аммоний, и кальциевая селитра, и натриевая селитра, и азофоска, и нитроаммофоска, и аммофос, и диаммонийфосфат.

Все они имеют различный состав и оказывают разное воздействие на почву и культуры. Так, мочевина подкисляет землю, а кальциевая, натриева и аммиачная селитра подщелачивают ее.

На натриевую селитру хорошо отзывается свекла, на аммиачную — лук, огурцы, салаты и цветная капуста.

Правила внесения:

1. Азотные удобрения самые опасные среди всех минеральных удобрений. Это связано с тем, что при их избытке, растения накапливают в своих тканях большое количество нитратов. Поэтому применять азот необходимо очень осторожно, в зависимости от состава почвы, подкармливаемой культуры и марки удобрения.
2. Из-за того, что азот имеет свойство испаряться — вносить азотные удобрения необходимо с безотлагательной последующей заделкой в почву. Осенью удобрять землю азотом нецелесообразно, так как большая его часть к моменту весенней посадки вымывается дождями.
3. Особого подхода данная группа удобрений требует и при хранении. Из-за повышенной гигроскопичности их необходимо держать в вакуумной упаковке, без доступа воздуха.

Калийные

Признаки недостатка калия:

1. Недостаток калия проявляется на развитии растений не сразу. К середине вегетации можно заметить, что культура имеет неестественный голубоватый отлив листвы, общую блеклость, а при более серьезной форме калийного голодания — бурые пятна или ожог (отмирание) кончиков листьев.
2. При этом ее стебель нетипично тонкий, имеет рыхлую структуру, короткие междоузлия и часто полегает. Такие растения обычно отстают в росте, медленно формируют бутоны, слабо развивают плоды.
3. У моркови и томатов при калиевом голодании кроме перечисленных симптомов наблюдается курчавость молодых листьев, у картофеля преждевременно отмирает ботва, у винограда ближние к гроздям листочки приобретают либо темно-зеленый, либо фиолетовый оттенок.
4. Жилки на листве испытывающих калийный голод растений будто проваливаются в мякоть листовой пластинки. При незначительном недостатке калия деревья неестественно обильно цветут, а затем формируют нетипично мелкие плоды.

В продаже можно встретить несколько видов калийных удобрений, в частности:

1. Хлорид калия (KCI). Концентрированное калийное удобрение. Представляет собой белое кристаллическое вещество, хорошо растворяется в воде. Содержание питательного вещества в пересчёте на K2O находится в пределах 52-62 %. Недостаток удобрения состоит в том, что оно содержит хлор, вредный для многих растений.
2. Сульфат калия (K2SO4). Концентрированное калийное удобрение. Содержит 52 % K2O. Предпочтительнее хлорида калия, так как не содержит хлора, зато содержит серу (один из важнейших биогенных элементов) в легко усвояемой форме сульфат-иона.
3. Калимагнезия (K2SO4*MgSO4). Комплексное калийно-магниевое удобрение, без содержания хлора. Применяется под хлорофобные культуры положительно отзывающиеся на магний. Содержание калия 26-32 %, магния 11-18 %.

Калимагнезия не гигроскопична, не слеживается, рассеиваемость хорошая. Применяют в виде подкормки (10 г/м2) при низком содержании в почве подвижного магния. При основном внесении норма составляет 40 г/м2.

Кроме того, калий является частью таких сложных удобрений как нитроаммофоска, нитрофоска, карбоаммофоска.

Правила внесения:

1. Применение калийных удобрений должно соответствовать прилагаемой к ним инструкции — это упрощает подход к подкормкам и дает надежный результат.
2. Заделывать в почву их необходимо сразу же: в осенний период — под перекопку, весной под посадку рассады. Хлористый калий вносится только осенью, так как это дает возможность выветриться хлору.
3. Наиболее отзывчивы на внесение калийных удобрений корнеплоды — под них калий необходимо вносить в повышенных дозах.

Фосфорные

Признаки недостатка фосфора:

• Растение плохо растет, формирует тонкий слабый стебель, задерживается в цветении и созревании плодов, сбрасывает нижнюю листву;
• В отличие от азотного голодания фосфорная недостаточность вызывает не высветление, а потемнение опадающих листьев, и на более ранних стадиях придает черешкам и жилкам листвы пурпурные и фиолетовые оттенки.

Чаще всего недостаток фосфора наблюдается на легких кислых почвах. Наиболее ярко проявляется нехватка данного элемента на томатах, яблоне, персике, черной смородине.

Одним из самых распространенных фосфорных удобрений, применяемым на любом типе почв, является суперфосфат, достаточно быстрый эффект обеспечивает монофосфат калия, отличным вариантом выступает и фосфорная мука.

Также, имеются виды:

1. Фосфоритная мука. Фосфоритная мука представляет собой тонкодисперсный порошок серого или бурого цвета, не растворимый в воде, плохо растворимый в слабых кислотах и получаемый путём тонкого помола фосфоритов. Содержит 19-30 % P2O5 в виде малодоступного для растений ортофосфата кальция Са3(РО4)2 и Са3(РО4)2•CaCO3.
2. Простой суперфосфат. Его получают действием серной кислоты на фосфат кальция (фосфориты, фосфоритную муку), в результате чего образуется дигидрофосфат кальция Са(Н2РО4)2 — действующий компонент. Кроме этого основного компонента в суперфосфате содержится до 50 % сульфата кальция (гипса), который является балластным веществом и побочным продуктом реакции гидратации фосфата кальция.
3. Двойной суперфосфат. Обрабатывая фосфориты ортофосфорной кислотой получают удобрение, схожее по составу с простым суперфосфатом, но содержащее большее в процентном отношении количество действующего вещества. Получаемое удобрение называется двойным суперфосфатом.
4. Ещё одно фосфорное удобрение с высоким содержанием фосфора — преципитат СаНРО4•2Н2О (моногидрофосфат кальция).

Правила внесения:

• Сколько не вноси фосфорные удобрения, — навредить они не могут. Но все же лучше не действовать необдуманно, а придерживаться оговоренных на упаковке правил.

Как хранить?

Чтобы эффект от использования специальных подкормок был максимально эффективным, необходимо соблюдать правила хранения минеральных удобрений.

Они заключаются в следующем:

• Влажность в хранилище не должна превышать 40%.
• Хранение на открытом воздухе и на холодном полу запрещено.
• Температура воздуха не должна опускаться ниже 0 и подниматься выше 27 градусов.
• Помещения для хранения удобрений должны быть водонепроницаемыми, иметь плотные стены.
• Хранить разные виды удобрений нужно отдельно, для этого можно сделать специальные перегородки.
• Аммиачная селитра является пожароопасной, поэтому ее нельзя помещать в деревянные склады.

Условия хранений напрямую зависят от химических особенностей агрохимикатов. Они способные по-разному реагировать на внешние факторы, поэтому этот момент нельзя упускать из виду, во время подготовки помещения для хранения минеральных удобрений.

Источник https://wildgarden.ru/soil/07.php

Источник https://itexn.com/4813_svojstva-pochvy-v-svjazi-s-primeneniem-udobrenij.html

Источник https://rassada.top/udobreniya/vnesenie-mineralnyih-udobreniy.html