- •Практикум по агропочвоведению Учебное пособие
- •Красноярск 2013
- •Раздел 1. Свойства и оценка почв ………………………………….. 6
- •Раздел 2. Система применения удобрений ……………………… 132
- •Введение
- •Раздел 1. Свойства и оценка почв История развития науки
- •Основные этапы развития науки:
- •Периоды:
- •Теории происхождения почвы:
- •Основные понятия о почве и почвоведении
- •Функции почв
- •Свойства почв ← факторы почвообразования
- •Свойства почв ← процессы ← факторы почвообразования Почвенные процессы
- •1. Гранулометрический состав почв
- •Основные теоретические положения
- •Содержание работы:
- •Индивидуальные задания к разделу Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •Вариант 11
- •Вариант 12
- •Вариант 13
- •Вариант 14
- •Вариант 15
- •Вариант 16
- •Вариант 17
- •Вариант 18
- •Вариант 19
- •Вариант 20
- •Задачи и упражнения
- •2. Морфологические признаки почв
- •Основные теоретические положения
- •Выделяют пять показателей плотности:
- •Показатели пористости:
- •Показатели трещиноватости:
- •Химические новообразования:
- •6. Глей – образуется в условиях повышенного увлажнения, диагностируется по окраске: ржавая, охристая, сизая, зеленовато-голубоватая. Биологические новообразования:
- •Содержание работы
- •3. Основы классификации почв. Буквенные индексы горизонтов. Строение почвенного профиля
- •Основные теоретические положения Ключевые принципы классификации почв
- •Термины по госТу:
- •Буквенные индексы горизонтов и их свойства
- •Содержание работы
- •4. Органическое вещество почв
- •Основные теоретические положения Функции органического вещества. Значение
- •Основные функции:
- •Источники органического вещества и гумуса
- •Химический состав органических остатков
- •Структура органического вещества. Состав и свойства гумуса
- •Процессы превращения органических остатков в почве
- •Факторы минерализации
- •Гумусное состояние почв и приемы его регулирования
- •Мероприятия по регулированию гумусного состояния почв
- •Содержание работы По данной теме студенты знакомятся с теоретическим блоком и готовятся к семинарскому занятию по следующим вопросам. Вопросы к семинару по теме "Органическое вещество почв"
- •5. Почвенные коллоиды и поглотительная способность почв. Реакция почвенной среды. Кислотность и щелочность.
- •Основные теоретические положения Понятие поглотительной способности, ее значение
- •Значение поглотительной способности
- •Происхождение, состав и свойства почвенных коллоидов Происхождение почвенных коллоидов
- •Состав почвенных коллоидов
- •Свойства почвенных коллоидов
- •Строение коллоидной мицеллы. Физико-химическая поглотительная способность (обменная). Закономерности поглощения Строение коллоидов
- •Виды поглотительной способности почв
- •Состав обменных катионов и анионов в различных почвах и их влияние на свойства почв
- •Основные обменные катионы в почве:
- •Основные обменные анионы в почве:
- •Примерный состав обменных катионов в почвах:
- •Показатели, оценивающие поглотительную способность почв
- •Контрольные вопросы
- •Содержание работы
- •6. Общие физические и водно-физические свойства почв
- •Основные теоретические положения Агрофизика. Структура почвы
- •Структура почвы
- •1. Плотность сложения (плотность почвы)
- •2. Плотность твердой фазы
- •3. Пористость почвы
- •Вода в почве. Водные свойства, гидрологические константы и режимы
- •Водные свойства почв
- •Почвенные гидрологические константы
- •Категории, формы и виды почвенной влаги
- •Типы водного режима
- •Регулирование водного режима
- •Содержание работы
- •7. Характеристика почв земледельческой части Красноярского края
- •Основные теоретические положения Природно-климатические особенности Красноярского региона
- •Структура и основные особенности почвенного покрова и почв
- •Вопросы к семинару по теме "Почвы Красноярского края"
- •8. Бонитировка почв Основные теоретические положения
- •Содержание работы
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 2. Система применения удобрений Физиологическая роль элементов питания Основные теоретические положения
- •9. Реакция почв и способы ее мелиорации (практическое занятие № 9) Основные теоретические положения
- •Различают актуальную и потенциальную кислотность:
- •Гидролитическая кислотность - это та часть потенциальной кислотности, которая определяется при взаимодействии с почвой раствора гидролитически щелочной соли сн3сооNa (ацетата натрия) с рН 8,2.
- •9.1 Мелиорация солонцовых почв
- •Агротехнические и агробиологические способы улучшения солонцовых почв
- •Содержание работы
- •Задачи и упражнения
- •9.2. Мелиорация кислых почв
- •Содержание работы
- •Задачи и упражнения
- •10. Пищевой режим и плодородие почв. (Практическое занятие № 10)
- •10.1 Оценка обеспеченности почв азотом. Потребность сельскохозяйственных культур в азотных удобрениях
- •Основные теоретические положения
- •Агротехнический метод определения обеспеченности полевых культур азотом
- •Основные требования по применению удобрений под овощные культуры:
- •Содержание работы
- •10.2 Оценка обеспеченности почв фосфором. Потребность сельскохозяйственных культур в фосфорных удобрениях Основные теоретические положения
- •10.3 Оценка обеспеченности почв калием и определение потребности полевых культур в калии Основные теоретические положения
- •Контрольные вопросы
- •11. Рациональное распределение удобрений в севообороте
- •Основные теоретические положения Биологические особенности культур в потреблении питательных элементов
- •Почвенные факторы эффективности удобрений
- •Погодно-климатические условия
- •Рациональное распределение удобрений в севообороте с учетом потребности в удобрениях
- •Особенности питания полевых культур
- •Содержание работы
- •Индивидуальные задания к разделу «Рациональное распределение удобрений в севообороте»
- •Вопросы к коллоквиуму
- •Тестовые задания Тема «Морфологические признаки почв»
- •Тема «Строение почвенного профиля»
- •Тема «Поглотительная способность почв»
- •Тема «Химическая мелиорация почв»
- •Тема «Пищевой режим почв»
- •Тема «Характеристика минеральных удобрений»
- •Тема «Характеристика органических удобрений»
- •Тема «Система применения удобрений»
- •Заключение
- •Приложения
- •Литература
Гидролитическая кислотность - это та часть потенциальной кислотности, которая определяется при взаимодействии с почвой раствора гидролитически щелочной соли сн3сооNa (ацетата натрия) с рН 8,2.
В этом случае катион натрия вытесняет обменно-поглощенный водород, алюминий и другие катионы в процессе эквивалентного обмена. При этом щелочная реакция раствора соли уксуснокислого натрия способствует более интенсивному вытеснению из ППК обменно-поглощенных катионов:
ППК) Н+, Al3+ + 4СН3СООNa + 3Н2О → ППК) 4Na+ + Al(OH)3 + 4CH3COOH
Гидролитическая кислотность, как правило, больше обменной. Ее рассматривают как суммарную кислотность почвы, состоящую из актуальной и потенциальной кислотности, и выражают в мг-экв/100 г почвы.
Величину гидролитической кислотности используют для нахождения дозы извести, необходимой для устранения кислотности, и расчета степени насыщенности почв основаниями.
Щелочность почв – способность почв нейтрализовывать компоненты кислой природы и подщелачивать воду. Различают актуальную и потенциальную щелочность:
Актуальная щелочность – обусловлена присутствием в почве гидролитически щелочных солей: Na2CO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2, MgCO3, Mg(HCO3)2 и др.
Na2CO3 + 2НОН - H2CO3 + 2Na + 2OH-
Эти соли увеличивают концентрацию ионов ОН- в почвенном растворе, рН становится щелочной.
Потенциальная щелочность – определяется содержанием обменно-поглощенного натрия в ППК, который переходя в раствор, подщелачивают его. Потенциальную щелочность отдельно не оценивают, и щелочность почвы выражают по значению актуальной щелочности.
9.1 Мелиорация солонцовых почв
Мелиорация (от лат. мelio – улучшать) – это система мероприятий по улучшению свойств и режима почв в благоприятных производственном и экологическом направлениях. Мелиорация обеспечивает создание важнейших условий для получения высоких и устойчивых урожаев, рациональное использование почв, совершенствует производство, качественно меняет условия и производительность труда. Следует иметь ввиду, что мелиорация представляет собой лишь часть сложного комплекса мероприятий, направленных на оптимизацию процесса сельскохозяйственного производства, общего объема продуктивности почв.
Объектами химической мелиорации являются ионообменные и коллоидно-химические свойства почвы, ее кислотно-основные характеристики, солевой и микроагрегатный состав, которые в своей взаимосвязи определяют химико-мелиоративное состояние почвы и могут быть улучшены с помощью различных приемов и методов. Поглотительной способностью обладают почвенные коллоиды – наиболее реакционноспособная высокодисперсная часть почвы, в состав которой входят нерастворимые в воде алюмосиликаты, гумусовые вещества и органоминеральные соединения. Весь этот сложный конгломерат соединений, способный обменивать содержащиеся в нем катионы кальция, магния, натрия, водорода, алюминия и др. на любые катионы естественных и искусственных растворов, называют почвенным поглощающим комплексом.
Солонцеватыми почвами и солонцами называют почвы, содержащие повышенное количество обменного натрия (либо магния) в ППК одного из горизонтов почвенного профиля – иллювиального или переходного горизонта B, расположенного под самым верхним почвенным горизонтом А. Процесс накопления поглощенного натрия в поглощающем комплексе почвы называют процессом осолонцевания. Обычно солонцы встречаются в комплексе с зональными почвами – бурыми, каштановыми, черноземными, образуя пятна размером от нескольких квадратных метров до десятков гектар. Около 20% солонцовых почв приходится на зону черноземов, а основные их площади находятся в зоне каштановых почв, т.е. на территории с наиболее плодородными почвами. Однако крайне неблагоприятные агрономические показатели солонцов не позволяют использовать благоприятные природно-климатические условия и резко снижают общую продуктивность зональных почв.
Солонцовые почвы отличаются низким естественным плодородием. Это объясняется, прежде всего, их отрицательными водно-физико-механическими свойствами. Повышается их набухаемость. В сухой период глинистая масса солонцов сжимается, подвергается консолидации, превращается в плотную, твердую массу, не поддающуюся обработке. Солонцовый горизонт препятствует проникновению вглубь корневой системы растений. Кроме отрицательных агрофизических качеств, солонцам свойственна повышенная щелочность в горизонте В, губительно действующая на культурные растения и большинство почвенных микроорганизмов. В результате обменной реакции между поглощенным натрием и бикарбонатом кальция или угольной кислотой в почвенном растворе солонцовых почв образуются углекислые соли натрия, которые будучи гидролитически щелочными, создают повышенную щелочность раствора:
(П.П.К.)2Na+ + Ca(HCO3)2 ←→ (П.П.К.)Ca2+ + 2NaHCO3.
Cода, присутствующая в поверхностных горизонтах профиля, соль сильного основания и слабой кислоты, подвергается активному гидролизу:
Na2CO3 + 2H2O → 2NaOH +H2CO3 .
При щелочной реакции нарушается обмен веществ в растениях, уменьшается растворимость и доступность соединений железа, марганца, бора, фосфорнокислых солей кальция и магния в почве, угнетаются процессы фотосинтеза. Гигроскопичность солей резко уменьшает количество почвенной влаги, доступной растениям. Все эти отрицательные черты солонцовых почв приводят к замедлению развития растений, резкому снижению урожая, а зачастую к гибели сельскохозяйственных растений.
К улучшению солонцовых почв следует подходить дифференцированно, в зависимости от их степени солонцеватости, от количества выпадающих осадков, наличия или отсутствия орошения. В зависимости от величины солонцеватости почвы подразделяются на следующие группы: несолонцеватые - содержащие поглощенного натрия не более 5% от емкости поглощения; слабосолонцеватые – 5-10%; среднесолонцеватые – 10-20% и сильносолонцеватые (поглощенного натрия более 20%), сюда относятся солонцы.
Определение потребности почвы в гипсовании и расчет дозы гипса
Потребность почв в гипсовании устанавливают по степени их солонцеватости, которая обусловлена долей обменного натрия (Nа) от общего количества обменных катионов (EKO). Расчет ведется по формуле:
Nа, % = Nа / EKO ×100.
Полученные результаты оцениваются по таблице 45. В гипсовании нуждаются почвы, содержащие более 10 % Nа от емкости катионного обмена.
Таблица 45. Градации почв по степени солонцеватости
Содержание обменного Na, в % от ЕКО |
Степень солонцеватости почв | |
Малогумусные – до 5% гумуса |
Высокогумусные – 5-10% гумуса | |
<3 |
<5 |
несолонцеватые |
3-5 |
5-10 |
слабосолонцеватые |
5-10 |
10-15 |
среднесолонцеватые |
10-15 |
15-20 |
сильносолонцеватые |
>15 |
>20 |
солонцы |
Коренным способом улучшения этих почв является их гипсование, т.е. внесение в почву в качестве мелиорирующего средства - гипса CaSO4 ×2H2O. Теоретическое обоснование гипсования солонцов было дано в работах академика К.К. Гедройца. При внесении в почву гипса в почвенном растворе устраняется сода, поглощенный натрий вытесняется и замещается кальцием с образованием хорошо растворимой нейтральной соли – сульфата натрия:
ППК]2Na++ CaSO4 ×2H2O →ППК] Сa2+ + Na2SO4 .
Таким образом, данный прием устраняет щелочную реакцию солонцовой почвы.
Расчет дозы гипса:
Дозу гипса устанавливают по содержанию обменного натрия и определяют по формуле:
CaSO4 ×2H2O = 0,086 (Na – 0,1 × ЕКО) ×h×d, где
Na – содержание в почве обменного натрия, мг-экв. на 100 г почвы;
0,1 × ЕКО – количество натрия (свыше 10%), на которое гипс не вносится, мг-экв. на 100 г почвы;
0,086 – эквивалентная масса гипса, мг;
h – высота мелиорируемого слоя, см;
d – плотность сложения мелиорируемого слоя.
Непременным условием успешной мелиорации является удаление побочных продуктов реакции гипсования (Na2SO4) из корнеобитаемых горизонтов почвы, во избежание ее вторичного засоления, а это достигается при достаточном естественном увлажнении. Поэтому гипсование целесообразно сочетать с мероприятиями, усиливающими промывание почвы (снегозадержание, дренирование), особенно эффективно в условиях орошения. Орошение способствует удалению натриевых солей из почвенной толщи и предотвращает возможность вторичного осолонцевания или засоления почвы. Мелиорирующее действие гипса зависит от степени перемешивания его с почвой. Поэтому гипс обязательно заделывают под глубокую зяблевую вспашку, чтобы солонцовый горизонт лучше перемешать с ним и верхним надсолонцовым горизонтом. Причем, способы внесения гипса зависят от глубины залегания солонцового горизонта.
Гипсовые мелиоранты
Гипсование является дорогостоящим мероприятием, а малорастворимый гипс – мелиорантом медленного действия. Среди природных соединений, содержащих кальций, в мелиорации солонцов наибольшее распространение получили глиногипс, карбонатно-гипсовая порода, фосфогипс, сыромолотый гипс. Глиногипс содержит 70-90% гипса, до 11% карбоната кальция, примеси магния, натрия, калия, ряд микроэлементов: медь и марганец. Глиногипс является эффективным мелиорантом, особенно в условиях орошения, и оказывает положительное действие на почву и ее плодородие в течение 5-6 лет после внесения.
Аналогичное воздействие на солонцовые почвы оказывает карбонатно-гипсовая порода. Она легко добывается открытым способом и не нуждается в предварительной подготовке и переработке, а по мелиоративному действию не уступает гипсу.
Фосфогипс является крупнотоннажным отходом производства двойного суперфосфата и преципитата. Представляет собой очень тонкий порошок серого или белого цвета, содержащий 75-85% гипса, 0,5-0,6% фосфорной кислоты, 5-6% глины и воду. Фосфогипс гораздо дешевле гипса, обладает более высокой растворимостью, а присутствие в нем водорастворимого фосфора усиливает мелиорирующий эффект. Его использование несколько осложняется высокой гигроскопичностью, поэтому фосфогипс рекомендуется подсушивать и гранулировать в заводских условиях, чтобы он содержал не более 15% свободной влаги.
Сыромолотый гипс получают путем размола природных залежей гипса. Это белый или серый порошок, содержит 71-73% гипса, в воде растворяется слабо. Важное значение имеет тонина его размола. Согласно принятому стандарту, все частицы гипса должны проходить через сито с отверстием 1мм и не менее 70-80% через сито с отверстиями 0,25мм. Влажность молотого гипса не должна превышать 8%, иначе он слеживается, при хранении превращается в глыбы и комки.