Исследования, направленные на поддержание плодородия почвы

Введение

В связи с постоянным приростом населения и его уровнем жизни, рынок нуждается в большем количестве сельскохозяйственных продуктов. Это прямо влияет на интенсивность использования земель. При этом почвы истощаются, а уровень жизни страны требует постоянного увеличения урожайности и качества продукции.

Как же здесь быть? Конечно, найти причину и устранить недостатки! Именно этой целью я задалась перед началом выполнения работы.

Почва является средой и основным условием развития растений. В почве растения укореняются и из нее черпают все необходимые для жизнедеятельности питательные вещества и воду. Под понятием почва подразумевается самый верхний слой твердой земной коры, пригодный для обработки и выращивания растений, который в свою очередь состоит из достаточно тонких увлажняемого и гумусного слоев. Увлажняемый слой темного цвета, имеет незначительную толщину в несколько сантиметров, содержит наибольшее число почвенных организмов, в нем идет бурная биологическая деятельность. Гумусный слой толще; если его толщина достигает 30 см, можно говорить об очень плодородной почве, в нем обитают многочисленные живые организмы, перерабатывающие растительные и органические остатки на минеральные составляющие, в результате чего они растворяются грунтовыми водами и всасываются корнями растений. Ниже располагаются минеральный слой и материнские породы.

Почва - особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе; состоит из генетически связанных горизонтов (образуют почвенный профиль), возникающих в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным воздействием воды, воздуха и организмов; характеризуется плодородием Представление о почве как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами, отличающими его от материнской (почвообразующей) породы, развивающемся в результате взаимодействия факторов почвообразования, было создано в последней четверти 19 в. В.В. Докучаевым - основателем современного почвоведения. До этого почву обычно рассматривали в качестве одного из геологических образований. Плодородие почвы, т. е. способность обеспечивать растения водой и пищей, позволяет ей участвовать в воспроизведении. Природное плодородие имеет различный уровень, зависящий от состава и свойств почвы и факторов почвообразования. Под влиянием агротехнических, агрохимических и мелиоративных воздействий почва, являющаяся в сельском хозяйстве основным средством производства, приобретает эффективное, или экономическое, плодородие, показателем которого служит урожайность с.-х. культур.

Я сформировала несколько основных задач, которые мне предстояло решить для успешного исследования данной проблемы:

1. Изучить возможные методы по поддержанию плодородия почв.
2. На основе данных анализа выявить проблему.
3. Применить методы для увеличения плодородия земли.
4. Выявить их эффективность (вывод).

Плодородие – это одно из условий получения высоких урожаев. Без его сохранения невозможно полноценное обеспечение населения продуктами питания. Потому данное направление особенно актуально в настоящее время.
Все исследования проводились в личном тепличном хозяйстве, в котором выращиваются некоторые виды сельскохозяйственных культур: огурец, томат.

Методика исследований

Почва представляет собой природную систему, где под влиянием живых организмов и других факторов происходят образование и разрушение сложных органических соединений. Минеральные вещества извлекаются растениями из почвы, входят в состав их собственных органических соединений, затем включаются в органические вещества тела сначала растительноядных, затем насекомоядных, хищных животных. После гибели растений и животных их органические соединения поступают в почву. Под воздействием микроорганизмов в результате сложных многоступенчатых процессов разложения они переходят в формы, доступные для усвоения растениями, частично включаются в состав органических веществ, задерживаются в почве или удаляются с фильтрующимися и сточными водами. В результате происходит закономерный круговорот химических элементов в системе «почва – растения (животные – микроорганизмы) – почва». Это круговорот был назван В.Р. Вильямсом малым или биологическим. Благодаря процессам малого круговорота веществ в почве постоянно поддерживается плодородие.
Почва сама по себе, независимо от того богатая она или обедненная веществами, является сложной системой. Её плодородие, а именно  доступность питательных веществ, определяется рядом факторов.

Механический состав

Механический состав, плотность сложения, влажность в конкретный момент, высокая или низкая реакция почвенного раствора (рН), содержание вредных солей и другие причины тем или иным образом влияют на подвижность и усвояемость элементов питания.
Вносимые в почву удобрения имеют цель обеспечить растение питанием на начальных этапах роста, а также в течение вегетации. Доступность питательных веществ из удобрений также определяется следующими факторами: влажностью почвы, развитием корневой системы растений, глубиной внесения и формой применяемых удобрений.

Современная система сельскохозяйственного производства на фоне увеличения урожайности культур и повышения качества товарной продукции при сохранении почвенного плодородия требует ещё и рационального подхода к применению удобрений.

Различные по механическому составу почвы также неодинаково влияют на рост овощных культур. Поэтому важно знать физические и химические свойства почвы.

В состав почвы входят минеральные и органические вещества, а также почвенная влага и воздух. Минеральные вещества составляют 80-90% почвы и состоят из групп: каменистых, физического песка и физической глины.

В органическую часть (10-20%) входят растительные полуразложившиеся остатки (корешки, оставшиеся стебли, внесенный в почву навоз). Они равномерно распределены в почве и очень прочно связаны с её минеральным составом. В воде растворены питательные вещества, которые используются растением. Почвенный воздух является источником кислорода для дыхания корневой системы и углекислоты, необходимо зеленым органам и частично корневой системе растения. Лучшими свойствами обладают почвы, в которых твердая часть, вода и воздух находятся в равных пропорциях 1:1:1.

Соотношение же минеральных частей почвы определяет её сложение (степень плотности, пористости, трещиноватости), а от того, каким образом связаны эти части между собой, зависит структура. Структура почвы - это части(агрегаты) различной формы и величины, на которые она распадается при механическом воздействии.

В зависимости от наличия структурных элементов почвы бывают структурными и бесструктурными. Хорошо оструктуренная почва обеспечивает благоприятные водно-воздушные её свойства.

В зависимости от содержания в почве мелких (глинистых) или более крупных песчаных частиц почвы делятся на легкие песчаные, супесчаные, среднесуглинистые и тяжелые (тяжелосуглинистые и глинистые). Практически вид почвы можно определить скатыванием влажной почвы между пальцами. Если при скатывании получается палочка и при скручивании в колечко не растрескивается, то мы имеем дело с глиной. Если палочка при скручивании в колечко растрескивается – это тяжелые суглинистые почвы, при большем растрескивании – среднесуглинистые, а если ломается, то легкосуглинистые. Супесчаные почвы в палочку не скатываются. Путём этого несложного опыта был определен тип почвы. (Приложение).

Кислотность (рН) почвы

Почвы очень часто, особенно на вновь осваиваемых участках, бывают кислыми, на что указывает наличие на небольшой глубине слоя подзола, а также обилие таких дикорастущих растений, как хвощ, подорожник, щавель, осока, мокрица и др. Большая часть овощных культур в таких условиях растет плохо, поскольку рост и плодоношение их идут лучше на почвах с реакцией близкой к нейтральной. Именно поэтому при необходимости проводят известкование кислых почв. Для этого важно определить кислотность (рН) почвы. При рН от 3 до 5 почвы считаются кислыми, от 5 до 7 – слабокислыми, при рН 7 – нейтральными, и выше – щелочными. Зная рН почвы на участке, можно приступать к известкованию. Кислотность почвы, одно из важнейших свойств многих почв, обусловленное наличием водородных ионов в почвенном растворе, а также обменных ионов водорода и алюминия в почвенном поглощающем комплексе. Повышенная Кислотность почвы отрицательно влияет на развитие растений и многих полезных микроорганизмов. Различают 2 формы Кислотность почвы: актуальную, или активную, – кислотность почвенного раствора, почвенной суспензии или водной вытяжки из почв, и потенциальную, или пассивную, «скрытую», – кислотность твёрдой фазы почвы.

Актуальная Кислотность почвы обусловлена наличием ионов водорода. Выражается условной величиной pH (отрицательный логарифм концентрации водородных ионов); при pH 7 реакция почвенного раствора нейтральная, ниже 7 – кислая; чем ниже числовое значение рН, тем выше Кислотность почвы Потенциальную Кислотность почвы делят на обменную и гидролитическую. Обменная Кислотность почвы вызывает значительное подкисление почвенного раствора при взаимодействии почвы с нейтральной солью, что наблюдается при внесении физиологически кислых удобрений (хлористый калий, сернокислый аммоний и др.). По представлениям русского учёного К.К. Гедройца и некоторых других исследователей, обменная Кислотность почвы обусловлена присутствием в твердой фазе почвы ионов водорода, не вытесняемых нейтральными солями из поглощаемого комплекса, но способных к замещению (обмену) на другие катионы при обработке почвы растворами щелочей или гидролитически щелочных солей (например, раствором ацетата натрия, который и применяется при определении гидролитической кислотности). Степень Кислотность почвы необходимо учитывать при выборе минеральных удобрений, подготовке их перед внесением в почву. Основной способ борьбы с повышенной кислотностью почвы – известкование почв.

Каковы оптимальные значения рН почвы для выращивания основных сельскохозяйственных культур?

В идеале почва должна состоять на 50 из твердых частиц почвенного материала и на 50 из закрытых или сетеобразных пустот, заполненных воздухом и водой.

Большая часть почвенной массы состоит из минеральных частиц, до 10 почвенного состава приходится на органические субстанции, такие, как гумус и обитающие в его среде многочисленные почвенные организмы, оставшаяся часть приходится на каверны между твердыми частицами почвы, заполненные почвенной влагой и воздухом.

Наиболее благоприятной для всех видов растений является мелкокомковатая, или зернистая структура почвы, когда отдельные твердые почвенные частицы образуют комки диаметром до 8-10 мм. В силу наличия достаточных пространств между отдельными комками такая почва характеризуется хорошей водопроницаемостью, способностью усваивать, накапливать влагу, формировать сильную капиллярную систему, подающую влагу к всасывающим корням растений, а также отличной воздухопроницаемостью и быстрой прогреваемостью солнечными лучами. Рыхлая рассыпчатая структура почвы зависит от глинисто-гумусного сочетания ее различных составных частей, которые возникают в результате жизнедеятельности многочисленных почвенных организмов, смешивания минеральных и органических частей почвы и «склеивания» их в процессе усвоения микроорганизмами, бактериями и другими представителями биологической среды почвы.

Минеральные удобрения в большинстве своём являются быстродействующими. Нормы внесения их определяют с учетом плодородия почвы, требовательности к ним овощной культуры и содержания питательного вещества (действующего начала) в удобрении.

Образцы почвы теплиц были переданы в химическую лабораторию для анализа, вследствие были получены следующие результаты:

Результаты анализа почвенного образца

Предшественник: томат

Культура: огурец

Орошение: капельное

Методики проведения анализа:

Методика проведения анализа – по Мачигину (почвы, вскипающие в НСl). Определение подвижных форм фосфора и калия по методу Мачигина в модификации ЦИНАО. Определение гумуса по методу Тюрина в модификации ЦИНАО. Определение нитратного азота ионометрическим методом. Определение щелочногидролизированного (легкогидролизуемого) азота в почве по методу Корнфилда (в модификации ЦИНАО).

Результаты анализа:

Анализ уровней обеспеченности почвы элементами питания:

Методики проведения анализа:

Методы определения обменного кальция и обменного магния по ЦИНАО. Трилонометрический метод определения Са²⁺ и Мg²⁺ в солевой вытяжке, мг-экв/100г, почвы.

Методы определения подвижных форм серы по ЦИНАО. Турбидиметрический метод определения подвижной серы, мг/ 100 г почвы.

Результаты анализа:

Анализ уровней обеспеченности почвы элементами питания:

Методики проведения анализа:

Методы определения катионно-анионного состава водной вытяжки.

Результаты анализа катионно-анионного состава водной вытяжки, мг-экв/100 г почвы:

Анализ катионно-анионного состава водной вытяжки почв показал, что на исследуемом участке почвы превышено содержание сульфат-ионов (порог токсичности 1,70 мг-экв/100 г). По содержанию других определяемых солей пороги токсичности не превышены.

По типу и степени засоления почва относится:

Оценка уровня реакции почвенной среды:

Методы определения удельной электропроводности и рН.

Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по ЦИНАО.

Реакция водного почвенного раствора нейтральная.

Оптимальное значение рН почвы для огурца 6,0-7,5 (слабокислая-слабощелочная).

По степени солености почвенной суспензии (1,33 мСм/см) данная почва является слабозасоленной, что подтверждается результатами анализа водной вытяжки и реакцией солевого почвенного раствора.

Согласно таблице Мааса и Хофмана при данной степени засоления почвы для огурца снижения уровня реализации потенциала урожайности культуры не будет.

Потребность в элементах питания (кг д.в./га)

Потребность в минеральных удобрениях (кг/сотку)

Согласно приведённым выше результатам анализа был составлен следующий план применения минеральных удобрений:

План применения минеральных удобрений (кг/сотку)

Вывод

Технология минерального питания растений позволяет увеличить выход продукции с площади посева, улучшить её качество и повысить эффективность производства. На  территории личного подсобного хозяйства Горина Сергея Федоровича постоянно проводятся мониторинги плодородия почвы с целью ее сохранения.

Заключение

Почва - один из природных компонентов, составляющих среду обитания человека. Нарушение почвенных процессов в результате неправильной эксплуатации почвенного покрова приводит к усиленной эрозии почвы, её засолению и заболачиванию. 

Значение почвы для развития страны, ее научно-технического прогресса осознается теперь всеми. Еще известный немецкий ученый, химик-органик, основатель агрохимии Ю.Либих (1803-1873) писал: «Возникновением и гибелью народов управляет один и тот же закон – закон природы. Отнятие от стран условий, определяющих их плодородие, вызывает их гибель, поддержание же этих условий обеспечивает этим странам длительное существование, богатство и могущество».

О важном экологическом значении земледелия говорят следующие сведения. В сельском хозяйстве России занято 14,9% трудовых ресурсов страны, сосредоточено 17,2 основных производственных фонда, доля сельского хозяйства в валовом внутреннем продукте нашей страны составляет 8,9%.

Состояние почвенных и земельных ресурсов характеризуется на основе ежегодного «Государственного (национального) доклада о состоянии и использовании земель Российской Федерации», представляемого в 1990-х годах Государственным комитетом РФ по земельным ресурсам и землеустройству (Госкомзем РФ) и Государственным комитетом РФ по охране окружающей среды (Госкомэкология РФ) в соответствии с постановлением правительства РФ «О мониторинге земель». Существенное значение для сохранения плодородия земель имеет Федеральный закон России «О мелиорации земель».

В 1997 и 1998гг. состояние земель Российской Федерации, находившихся в сфере хозяйственной деятельности, оставалось неудовлетворительным. Проводимые в стране преобразования земельных отношений, отразившиеся на динамике структуры земельного фонда, не улучшили использования земель, не снизили неблагоприятные антропогенные воздействия на почвенный покров, вызывающие или способствующие развитию деградации почв сельскохозяйственных или иных угодий. Характер и интенсивность деградационных процессов определялись действием природных и антропогенных факторов и имели свою региональную специфику: от деградации оленьих пастбищ на севере страны, дегумификации, аграрного истощения и эрозии почв в центральной части России до опустынивания на юге.

Одной из центральных задач начатой в 1990г. земельной реформы был провозглашен переход к правовым и экономическим методам управления земельными ресурсами в условиях становления многообразных форм собственности на землю. Земельная реформа, несмотря на постепенное наращивание нормативной правовой базы, ведется в условиях правовой неопределенности при регулировании земельных отношений в области рационального землепользования, сохранения и повышения природно-хозяйственного качества земель.

Не определены механизмы реализации принципа «экологизации» земельных отношений при проведении земельной реформы, не закреплено требование учета в земельно-кадастровой документации показателей, характеризующих качество почв и экологическое состояние земель и определяющих природоохранное ограничение землепользования. Эта тенденция ставит под сомнение возможность практической реализации закрепленного Конституцией Российской Федерации положения о том, что «земля и другие природные ресурсы используются и охраняются в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на ее территории.

Углубление земельной реформы в России вызывает необходимость формирования и совершенствования правого механизма охраны почв как природного ресурса, усиления государственного экологического контроля, внесения соответствующих поправок в природоохранное, земельное, административное законодательство для обеспечения защиты законных прав собственников земли и повышении их ответственности за нарушение требований земельного и природоохранного законодательства.

Как было сказано  плодородие почвы - способность почвы удовлетворять потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла и благоприятной физико-химической средой для нормальной деятельности. Отсюда следует, что плодородие почвы - важнейшее свойство почвы, без которого невозможно было бы нормальное развитие растений, без плодородия почвы невозможна была бы сельскохозяйственная деятельность, она прямиком действует на развитие сельского хозяйства.

Следовательно, почва является не только предметом приложения человеческого труда, но в известной степени и продуктом этого труда. Таким образом, почвоведение изучает почву как особое природное тело, как средство производства, как предмет приложения и аккумуляции человеческого труда, а также в известной степени как продукт этого труда.

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

Список используемой литературы

1. Геннадиев, А.Н. География почв с основами почвоведения / А.Н. Геннадиев, М.А. Глазовская - М.: высшая школа, 2008. - 462 с.

2. Белобров, В.П. География почв с основами почвоведения / В.П. Белобров, И.В. Замотаев, С.В. Овечкин - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 352 с.

3. Мотузова, Г.В. Соединение микроэлементов в почвах: системная организация, экологическое значение, мониторинг / Г.В. Мотузова - М.: Эдиториал УПСС, 1999. - 166 с.

4. БСЭ, том 20 - гл.редактор А.М. Прохоров - М.: из-во «Советская энциклопедия», 1975. - 608 с.

5. Плодородие почвы - основа высокоэффективного земледелия (мат-лы межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 100 лет со дня рождения профессора С.И. Андреева, 22-23 июня 2000 г.) - Чебоксары: из-во ЧГСХА, 2000. - 181 с.

6. Проблемы эволюции почв (материалы IV всероссийской конференции РАН институт хим.-биологич. почвоведения. Докучаевское общество почвоведов. - Пущино, 2003.- 261 с.

7. Ганжара, Н.Ф. Почвоведение / Н.Ф. Ганжара - М.: Агроконсалт, 2001. - 392 с.

8. Кауричев, И.С. Почвоведение / И.С. Кауричев, Н.П. Панов, Н.Н. Розов и др. - М.: Агропромиздат, 1989. - 719 с.

9. Баздырев, Г.И. Земледелие / Г.И. Баздырев, В.Г. Лошаков, А.И. Пупонин и др - М.: КолосС, 2004. - 552 с.

10. Кравцова, В.И. Космические методы исследования почв/В.И. Кравцова - М.: Аспект Пресс, 2005. - 190с.