Г.К. Ахауова ., Момбаева Б.К.

Таразского государственного университета им. М.Х. Дулати, Казахстан

Химический состав почвы и ее значение в выращивании сельскохозяйственных культур

В 2008 г. в мире проживало 6 миллиардов человек. Площадь земной суши составляет примерно 149 млн. км², т. с. на долю каждого из нас приходится около 2,5 га земли.

Однако почти 70% суши не могут использоваться для земледелия. К ним относятся: шапки полярных льдов, мерзлый грунт, непригодные для этих целей крутые и скалистые горы, пустыни и территории, покрытые голыми скалами или слишком тонким для возделывания слоем почвы. Две трети оставшихся 30% годятся только для выпаса скота. Таким образом, лишь на 10% земной поверхности можно выращивать сельскохозяйственные культуры.

Итак, в 2008 г. на каждого из нас приходилось в среднем 0,25 га пахотных земель. Эксперты же считают, что для производства нынешнего объема продуктов питания в западных странах необходимы 0,5-0,7 га на человека.

Хотя можно выращивать растения методом гидропоники - в воде - единственным надежным способом получения больших урожаев является выращивание в почве.

В состав почвы входят три основных элемента: грунт, или обломки коренной подстилающей породы, гумус (разложившиеся остатки растений или животных) и живые организмы, включая землероющих животных, таких как черви, а также бактерии и грибки, разлагающие органические вещества. Почва - это рыхлое образование. Около двух пятых объема большинства видов почв занимают пустоты, заполняемые воздухом или водой. Толщина их колеблется от нескольких сантиметров до нескольких метров, при этом наиболее плодородный верхний слой почвы имеет не более 25 см в толщину. Кроме того, в разных видах почв разное содержание воды и питательных веществ, используемых растениями.

Некоторые культуры лучше растут в определенной почве. Так, пшеница предпочитает плодородную глинистую почву, ячмень лучше выращивать в более легкой, песчаной, а оптимальным вариантом для картофеля является мощный слой известковой почвы с большим содержанием органики. Есть культуры, хорошо растущие в разных почвах, и фермеры могут изменять почвенный состав, добавляя известь, химические и органические удобрения.

Химический состав почвы имеет важное значение в выращивании сельскохозяйственных культур. В зависимости от состава и кислотности почвы аграрники обычно подбирают вид выращиваемого растения. От этого зависит плодородие и уражайность сельскохозяйственных культур. Поэтому до посева агрохимики и агрономы определяют химический состав почвы. Для изучения и определения химического состава почвы существует специальные методы ее исследования.

Почвенный раствор - это свободная вода, наполняющая капиллярные и некапиллярные промежутки почвы, содержащая в растворенном состоянии некоторые газы и составные части твердой фазы почвы. Верхние слои рыхло связанной воды по своим свойствам приближаются к почвенному раствору. Граница между почвенным раствором и рыхло связанной водой не резкая.

Растворимость газов в воде зависит, от их природы, парциального давления, температуры раствора и содержания в нем растворенных соединений. Весовое количество газа, растворенного в данном объеме жидкости, прямо пропорционально давлению газа. При этом растворение зависит не от общего давления смеси газов, а от парциального давления данного газа.

Почвенный раствор и его состав.

О содержании воднорастворимых органических и минеральных соединений судят по весу сухого осадка, получаемого после выпаривания определенного объема вытяжки. В дальнейшем прокаливанием сжигают органические вещества и получают вес минеральной части, так называемый плотный остаток. Вес сухого и плотного остатков выражают в процентах от веса почвы. Если содержание плотного остатка более 0,25%, соответствующий горизонт почвы относят к засоленным.

Окислительно-восстановительный режим почвы.

Поступающие на поверхность почвы дождевые осадки приносят значительные Количества растворенного кислорода. Кислород поступает и в процессе газообмена. Верхние слои почвы богаты жизнью, что приводит к потреблению значительных количеств кислорода, поэтому Просачивающиеся через эти горизонты растворы обедняются кислородом. На известной глубине просачивающийся раствор и проникающий воздух настолько обедняются кислородом, что теряют окисляющую способность. Эту глубину предложено называть окислительно-восстановительной границей. Выше ее преобладают процессы окисления, ниже - восстановления.

Почвенные коллоиды.

Еще задолго до возникновения науки о почве было обнаружено, что при фильтровании морской воды через почву вода теряет свой горько-соленый вкус, т.е. опресняется.

Следовательно, почва обладает способностью поглощать из морской воды соединения, придающие воде горько-соленый вкус. В дальнейшем было выяснено, что почва поглощает не всю соль, а лишь основания солей. Это свойство почвы, названное поглотительной способностью, стало предметом всестороннего исследования.

Поглощение и обмен оснований.

Особенно большой вклад в изучение поглотительной способности почв внес русский ученый акад. К. К. Гедройц. Он не только установил многие важные закономерности поглощения и обмена, но и показал агрономическое значение поглотительной способности почв, ее влияние на плодородие почв. Главнейшие выводы из этих работ следующие.

Если обработать почву раствором соли, например раствором хлористого аммония, а затем исследовать состав раствора, то в нем, кроме хлористого аммония, будет обнаружено некоторое количество хлористого кальция (и магния). Анализ покажет, что-содержание хлор-ионов не изменилось, а содержание ионов аммония уменьшилось в количестве, эквивалентном переходу в раствор кальция и магния. Произошел обмен основаниями между почвой и раствором соли. Реакция обмена протекает моментально.

Повторные обработки той же навески почвы новыми порциями раствора хлористого аммония показывают, что каждая последующая обработка вытесняет все меньшее и меньшее количество кальция.

Общее количество кальция (а равным образом и других оснований), вытесняемого солевым раствором из почвы, составляет лишь часть от валового их содержания. Так, в одном образце чернозема валовое содержание кальция составляло 1,76%, а в обменном состоянии - 1,19%. Следовательно, к реакциям обмена способен не весь кальций почвы, а только ионы кальция (и других оснований), расположенные на поверхности частиц почвы. Основания, заключенные внутри частиц, в обмене не участвуют.

Обменные катионы и агрономические свойства почвы.

Содержание в почве активного и пассивного ила, емкость поглощения катионов и их состав оказывают большое влияние па почвообразовательный процесс и многие важные в агрономическом отношении свойства почвы.

Наличие в почве коллоидных и предколлоидпых частиц - обязательное условие создания почвенной структуры. Почвы, не содержащие эти частицы или бедные ими, бесструктурны. Коллоиды и близкие к ним по размеру частицы служат тем клеющим началом, которое необходимо для создания агрономически ценной структуры. Клеющая способность коллоидных и предколлоидных частиц зависит от их природы, состава обменных катионов, реакции среды. Как уже было показано ранее, от структуры почвы зависят водно-воздушные и механические свойства, определяющие ее плодородие.

Особенно вредное влияние на растения оказывает повышенная концентрация хлористого натрия и соды. Губительное влияние проявляется уже при концентрации 0,3-0,5%. Наличие в растворе солей (например, Na2C03 и Na2S04), дающих при диссоциации одинаковые ионы, ослабляет их вредное действие. Отрицательное влияние на растения оказывает содержание в почве обменного натрия, что наблюдается в солонцах и солонцеватых почвах.

Поступление в почву органического вещества.

Различные группы растений обусловливают неодинаковый ход биологического круговорота. Низшие растения отличаются небольшой площадью соприкосновения с горной породой (или почвой), а многие из них - и небольшой продолжительностью жизни, которая у некоторых бактерий измеряется днями. Это определяет более быстрое обращение элементов в биологическом круговороте. В отличие от низших высшие растения (за исключением мхов) имеют развитую корневую систему, которая позволяет черпать влагу и элементы питания из большого объема почвы. Особенно глубоко проникают корни некоторых древесных пород.

Древесные многолетние породы и кустарники ежегодно возвращают почве с опадающей листвой (хвоей), плодами, ветками, отмирающими в процессе самоизреживания деревьями, лишь часть синтезированного органического вещества, а с ним - взятых из почвы азота и зольных элементов. Остальная часть удерживается па многие годы в составе ствола, ветвей, корней, а у большинства хвойных - на несколько (3-8) лет в хвое. Продолжительность жизни многих древесных пород измеряется сотнями, а некоторых - тысячами лет.

Травянистая растительность в конце вегетационного периода отмирает полностью или почти полностью (у некоторых остаются многолетние части корневых систем). Следовательно, в почву ежегодно поступает все или почти все органическое вещество, синтезированное за вегетационный период вместе со взятыми из почвы азотом и зольными элементами. Продолжительность биологического круговорота здесь менее года.

Промежуточное положение занимают кустарнички и полукустарнички, а также зимнезеленые травянистые растения, у которых ежегодно отмирают лишь отдельные части.

Особую группу составляют мхи, которые обладают почти замкнутым циклом биологического круговорота азота и зольных элементов. В то время, как верхняя часть мха нарастает, нижняя отмирает.

В природных условиях обычно имеет место сочетание рассмотренных групп растений. В лесу под пологом древесных пород развиты кустарники, травянистая и меховая растительность; в степях обычно сочетание однолетних и многолетних растений, а также полукустарничков и т. д. Во всех растительных группировках участвуют бактерии, водоросли, грибы. Все это усложняет многообразие проявления биологического круговорота элементов И его влияние на почвообразовательный процесс.

Количество органического вещества, ежегодно синтезируемого растениями, его качественный состав, а следовательно, интенсивность биологического круговорота, обусловлены типом растительной формации. Зональное распределение типов растительных формаций по поверхности суши в свою очередь в большой степени зависит от климата.

Как определит кислотность почвы?

Определить реакцию почвы можно с помощью специального прибора или универсальной индикаторной бумаги.

Выливаем 1 ведро воды на 1 кв. метр площади участка, выдерживаем 30 минут. Прибор углубляем в почву и на индикаторе смотрим значение рН, которое он зафиксировал.
Второй способ такой: берем 25 гр почвы, заливаем ее 100 граммами дистиллированной воды, взбалтываем 3-5 минут, даем отстояться. Затем опускаем в раствор индикаторную бумагу. По шкале йетов определяем значение рН.

Кислотность почвы определяется в относительных единицах рН – от 1 до 14. Если рН от 1 до 6 – реакция кислая, 7 единиц – нейтральная, от 8 до 14 – щелочная.
Для каждой культуры существуют пределы оптимальных значений рН. Неудачи при выращивании той или иной культуры объясняются в первую очередь несоответствием почвы к требованиям растений.

Если почва слабощелочная или щелочная, то ее нужно подкислять:
– вносить физиологически кислые минудобрения (хлористый калий, суперфосфат, хлористый аммоний, сернокислый аммоний, кислый торф, хвою – под клубнику);
– вносить нейтральный и кислый навоз (крупного рогатого скота – нейтральный, свиной – кислый, птичий – щелочной);

– вносить подкисляющую органику (кислый торф, хвою, кору хвойных деревьев, листовую землю);

- вносить разбавленную серную кислоту (3 гр на 10 л воды) – для роз, земляники.
Помните: растения на кислотность почвы очень реагируют, так как это напрямую связано с их питанием.

Научные исследования также должны помочь лучше использовать удобрения и инсектициды, в прошлом вредившие почве и по мере возможности следует соблюдать принципы сохранения благоприятного химического состава почвы, где регулярно выращиваются культурные растения, важные для существования человечества. Не оставляет сомнения в том, что при выполнении определенных требований по сохранению и обогащению почвы, используемые в сельском хозяйстве, могут быть достаточно надежно защищены от химических загрязнении и других не желаемых изменении (например, от различных эрозии) плодородия земель. Следует максимально сохранить имеющиеся плодородные земли для выращивания сельскохозяйственных культур и строго следить за экологией почвы. Это долг каждого жителя нашей планеты Земля.

Литература

1.Мотузова Г. В. Соединения микроэлементов в почвах. – М.: Эдиториал УРСС, 1999. – 168 с.

2.Орлов Д. С. Химия и охрана почв // Соровский образовательный журнал. – 1996. - №3. – С. 65-74.

3.Садовникова Л. К. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении. – М.: Высшая школа, 2006. – 333 с.

4.Чертко Н. К. Геохимическая структура ландшафтов // Геохимия биосферы: Доклады научной конференции. Москва, 15-18 ноября 2006 г. – Смоленск: Ойкумена, 2006. – 400 с.