Органические вещества и их значение в формировании водопрочной структуры почвы

Введение

Литературный обзор

Органические вещества и их значение в формировании водопрочной структуры почвы

Роль различных органических веществ в формировании водопрочных агрегатов почвы

Объекты исследования, методы выделения и характеристика водопрочных агрегатов почвы 

Характеристика места и условий работы

Почвенно-климатические условия

Методика и условия проведения опыта

Результаты исследований

Структурный анализ чернозема выщелоченного на целинных землях и в пашне

Содержание агрономически ценной структуры чернозема выщелоченного в пашне и на целинных землях

Безопасность жизнедеятельности

Охрана труда

Общее положение  

Охрана труда при выполнении дипломной работы

Охрана природы

Предложения производству

Список литературы

Приложения

Введение

 

Почва – это самостоятельное природное тело, образовавшееся в результате изменения верхней части земной коры при длительном и совместном воздействии растительных и животных организмов и микроорганизмов, климата, рельефа, а также производственной деятельности человека. (Лыков А.П., Коротков А.А, Баздырев Г.И., Сафонов А.Ф., 1990)

Почва является полидисперсным и пористым телом. Ее твердая часть состоит из части различного размера – механических элементов или почвенной структуры. Качественная оценка структуры определяется ее размером, пористостью, механической прочностью и водопрочностью. Наиболее агрономически енными являются макроагрегаты размером 0,25 – 10 мм, обладающие высокой пористостью (> 45 %), механической прочностью и водопрочностью. Такая структура, придавая почве рыхлое сложение, облегчает прорастание семян и распространение корней растений, а также уменьшает энергетические затраты на механическую обработку почвы (Кауричев И.С.,1982)

Агрономическое значение структуры заключается в том, что она оказывает положительное влияние на агрофизические свойства почвы – пористость и плотность сложения, противоэрозионную устойчивость, а также водный, воздушный, тепловой, окислительно-восстановительный, микробиологический и питательный режимы почв.

Механические элементы почвы могут находиться в раздельно-частичном (бесструктурном) состоянии или в виде структурных отдельностей (агрегатов). Структурной считается почва, содержащая более 55 % водопрочных агрегатов. Важно, чтобы структурные отдельности пахотных горизонтов не разрушались при увлажнении почвы и при механическом воздействии сельскохозяйственных машин и орудий. (Ковриго В. П., Кауричев И.С., Бурлакова Л.М., 2000).

Земли, отведенные под возделывание сельскохозяйственных культур, ежегодно подвергаются механической обработке, в результате чего почва деградирует.

Деградация почв и в целом почвенного покрова – явление многоплановое и многофактурное, обусловленное как природными, так и, в основном, антропогенными факторами. (Почвовед., 1999, 9 с 1126-1131).

Под деградацией физического состояния почв понимается устойчивое ухудшение их физических свойств, в первую очередь, структурного состояния и сложения, приводящее к ухудшению водного, воздушного, питательного режимов и в конечном итоге – к снижению плодородия. (П.,2000, 9; с. 1106 – 1113). Поэтому проблема структурного состояния пахотного горизонта чернозема выщелоченного является актуальной.

Работа проводилась в 2000 2001 годах. Место исследований – целинные земли и опытное поле института Агроэкологии.

Целью исследований являлось определение структурного состава чернозема выщелоченного на ежегодно обрабатываемых землях и под покровом естественной многолетней травянистой растительности.

В задачи исследования входило:

1. Определение структурного состава в пахотном горизонте ежегодно обрабатываемых земель.

2. Определение структурного состава в пахотном горизонте под покровом естественной многолетней трвянистой растительности.

3. Провести статическую обработку данных.

4. Проанализировать полученные результаты и дать им оценку.

 

Литературный обзор

 

Одним из важных мероприятий в области повышения плодородия почвы является постоянное улучшение физических, физико-химических и биологических свойств почвы, что может быть достигнуто улучшением ее структурного состояния. В создании хорошей структуры большое значение имеют различные факторы: гумусовые вещества, состав минералов, поглощенные основания почвы. Все почвенные процессы находятся в тесном взаимодействии и в прямой зависимости от физического состояния почвы. Важнейшим фактором, определяющим это состояние, является степень оструктуренности почвы.

Корифей русской агрономии и почвоведения П. А. Костычев (1892) обратил внимание на структуру чернозема. По его мнению, наиболее благоприятным следует считать такой чернозем, у которого пахотный слой состоит из мелких комков. При этом состоянии вода легко проникает между отдельными комками и нижние, более плотные слои почти не высыхают. П. А. Костычев первый предложил деление структуры почвы на водопрочную агрономически ценную и водопрочную. Агрономически ценная структура почвы должна быть зернистой с мелкокомковатым строением, прочной и устойчивой по отношению к размывающему действию воды.

В. В. Докучаев (1892, 1899,1901) в классических работах о черноземе писал, что структура почвы создает благоприятные условия для аэрации почвы и передвижению влаги в нижние горизонты. Он особенно высоко ценил зерни структуру и был противником ее распыления.

Интересные исследования структуры почвы были проведены А. Г. Дояренко (1921, 1924, 1925 и др.). Он показал, что соотношение капиллярных и некапиллярных промежутков в структурной почве предопределяет характер развития главнейших физических. Химических и биологических процессов.

В. Р. Вильямс (1940) утверждал, что плодородие почвы заключается в одновременном и непрерывном удовлетворении зеленых растений необходимыми количествами воды и пищи. Максимального выражения элементы плодородия, вода и пища, достигают только при водопрочной структуре почвы. Структура почвы - это тот фон земледелия, на который накладываются все другие агротехнические мероприятия в растениеводстве: обработка, удобрение, полив и т. д.

К. К. Гедройц (1926) писал, что структурность почвы – один из самых важных моментов, определяющих величину создаваемой почвой растительной массы.

Н. А. Качинский (1933) представляет значение структуры почвы следующим образом. Структурная почва рыхлая, легко водо- и воздухопроницаема и обладает высокой влагоемкостью. Вода и воздух без затруднения проходят в такой почве по некапиллярным ходам между комками. Часть воды прочно удерживается в капиллярах комков, а избыток ее, если он есть стекает по некапиллярным ходам; накопленная структурой почвой вода длительно удерживается в ней. Структурная почва, будучи достаточно снабжена водой и воздухом, обеспечивает благоприятные условия для развития растений.

Впервые сущность и значение почвенной структуры были раскрыты Шумахером (1874), который дал удивительный по глубине анализ этого свойства почвы. Он впервые употребил в современном значении слово структура и дал ей морфологическую характеристику. По мнению В. Шумахера, соотношение капиллярных и некапиллярных промежутков в почве определяет сущность ее структуры.

Вольни (1897-1898) писал, что структура является мощным регулятором водного и воздушного режимов и тем самым определяет характер развития растений. Раманн (1888) считал, что зернистая структура – важнейшее физическое условие, необходимое для нормального развития растений. По мнению Митчерлиха (1923) почвы беструктурные вообще представляют малую ценность для наших культурных растений. Огромное значение придавал структуре Рассел (1927). Он писал, что почва в хорошем рыхлом состоянии обладает зернистой структурой, весьма благоприятной для развития растений, и, наоборот, вязкая глинистая почва совершенно непригодна для развития растений.

Приведенные выше мнения различных исследователей свидетельствуют о важнейшей роли структуры почвы как фактора плодородия. Поэтому одним из агротехнических мероприятий, направленных на повышение производительности сельскохозяйственного производства, является систематическое улучшение структурного состояния почвы.

«Понятие о почвенной структуре и факторы ее формирования».

Термин «агрегат» означает присоединение Элементные частицы или микроагрегаты присоединяются благодаря химическому, физико-химическому и механическому взаимодействию. Эти виды связи в основном и определяют прочность агрегатов почвы. Прочность служит основным критерием установления агрономической ценности той или иной группы агрегатов.

В. Р. Вильямс (1937) считал, что структурный комок почв представляет простые уплотненные и прочно склеенные перегноем отдельности почвенной массы. К. К. Гедройц (1926) называет структурной способностью почвенной массы распадаться на комки или агрегаты различной величены, которые представляют комплексы механических элементов, склеенных между собой с большей или меньшей прочностью. Н. А. Качинский (1958), как и В. Р. Вильямс, считает, что агрономически ценная структура должна быть мелкокомковатой и зернистой с агрегатами диаметром 1-10 мм, механически прочной и водопрочной, что обуславливает длительное сохранение структуры при обработке почвы и после искусственного ее увлажнения. Автор считает, что в природе имеются почвы с ореховатыми или зернистыми водопрочными агрегатами, но они характеризуются отрицательным физическим режимом и, следовательно, в агрономическом отношение менее ценны. К таким почвам относятся солонцы, слитые черноземы и некоторые другие почвы.

Структура почвы классифицируется следующим образом:

 

Глыбистая часть почвы: крупные глыбы > 10 см

средние глыбы 3-10 см

мелкие глыбы 1-3 см

Комковатая часть почвы: крупные комки 3-10 мм

средние комки 1-3 мм

мелкие комки 0,5-1 мм

зернистые элементы 0,25-0,5 мм

Распыленная часть почвы: микроструктурные элементы 0,01-0,25 мм

пылевато-глинистые частицы < 0,01 мм

 

Различные агрегаты только тогда являются показателем степени физического состояния почвы, когда они способны противостоять разрушающему действию воды. Это свойство почвенных агрегатов В. Р. Вильямс называл водопрочностью. Она обуславливается физико-химической связью минеральной и органической частей почвы. Различают водопрочность истинную, или безусловную (Пигулевский, 1936), и ложную (Тюлин, 1928). Почвенные агрегаты характеризуются истинной водопрочностью, если они в воздушно-сухом состоянии при быстром погружении в воду не теряют формы и не разрушаются. Ложный агрегат этими свойствами не обладает.

Раманн (1890) считает, что образование структуры почвы обусловлено физико-химическими причинами. Формирование агрегатов происходит под влиянием растворимых солей, подобно осаждению глины от прибавления солей. Наиболее сильной осаждающей способностью обладают соединения кальция, затем магния и калия, последние место занимают натриевые соли. П. А. Костычев (1892) писал, что глина и перегнойные вещества играют роль цемента, связывающего механические элементы.

По мнению К. К. Гедройца, для образования водопрочной структуры почвы исключительно большое значение имеют поглощенные основания. Он писал, что структурообразователей надо искать в почвенном поглощающем комплексе, свойства которого, обуславливаемые в первую очередь составом его поглощенных катионов, являются решающими в отношении величены и характера прочности структуры. В образовании агрегатов почвы К. К. Гедройц придавал большое значение органическим веществам. Он считал, что органическая часть почвенно-поглощающего комплекса наиболее высокодисперсная и поэтому играет особо важную роль в процессах структурообразования почвы.

Согласно рассмотренным взглядам, ведущая роль в формировании водопрочной структуры почвы принадлежит в основном гумусовым веществам, глинистым минералам и поглощенным катионам (Хан Д.В., 1965).

Органические вещества и их значение в формировании водопрочной структуры почвы

 

Главный запас органических веществ в почве представлен соединениями специальной природы – собственно гумусовыми веществами, которые образуются из растительных и животных остатков, а также продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Содержание гуминовых веществ в почве составляет сравнительно не большой процент от ее веса. Несмотря на то, что большинство почв малогумусных, влияние гумусовых веществ на почвообразование и плодородие почвы исключительно велико.

Образование почвенной структуры может быть обусловлено различными силами. Чаще всего оно вызвано склеиванием частиц и микроагрегатов набухающих в воде периферийными оболочками частиц и последующим высыханием. Своим возникновением структура обязана всем процессам, вызывающим неравномерные объемные изменения в почвенной массе, - увлажнению и высыханию, замерзанию и оттаиванию почвы и др. Существенную роль в расчленении почвенной массы на структурные отдельности играют корневые системы растений, действие почвенной фауны, механическая обработка почвы и другие факторы.

Зависимость между общим содержанием гумусовых веществ и количеством водопрочных агрегатов в почве.

Отечественными и зарубежными учеными была предпринята попытка установить зависимость количества водопрочных агрегатов от содержания в почве гумусовых веществ и на этой основе показать значение гумусовых веществ в формировании водопрочной структуры. А. И. Набоких (1914), Ф. Ю. Гельцер (1940), финский ученый Хейнонен (1955) и ряд других зарубежных ученых (Baver, 1935; Rogers, 1939…) проводили исследования, но полученные ими данные не позволяют говорить о какой–либо определенной связи между количеством микроагрегатов и содержанием в них перегнойных веществ. Это обстоятельство послужило основанием заключить, что в образовании водопрочных почвенных агрегатов решающую роль играет не только количественное содержание гумуса, сколько его качественный состав (Качинский).