Показатели гумусового состояния почв

По мере интенсификации земледелия эта связь значительно усложняется. При оптимальной обеспеченности влагой, минеральными элементами питания, благоприятном соотношении механических элементов и глинистых минералов она часто не проявляется или выражена слабо. В засушливых условиях зависимость продуктивности почв от их гумусового состояния проявляется сильнее, поскольку с повышением содер­жания гумуса возрастает влагоемкость почв и соответственно растут запасы продуктивной влаги, уменьшается испарение, т.е. улучшается водный режим.

При высоком уровне интенсификации земледелия влияние органического вещества почвы на урожайность проявляется через сложные системные взаимодействия, которые обусловливают, в частности, разрешающую способность почвы по отношению к усиливающейся химизации. В связи с этим наряду с физико-химическими аспектами на первый план выходят биологический и экологический, в особенности для преодоления большой пестицидной нагрузки. Весьма важны также энергетический и экономический аспекты поскольку затраты механической энергии на обработку почвы в большой мере определяются гумусовым состоянием.

Наиболее целесообразным подходом к выявлению агрономической ценности гумуса и его составляющих можно считать разделение всех органических соединений почвы на две большие части: группу консервативных, устойчивых веществ и группу лабильных соединений. Первая группа объединяет специфические гумусовые вещества, которые характеризуют типовые признаки почв и перечисленные их физико-химические и физические характеристики. Эти вещества участвуют в питании растений в малой степени, но создают для них благоприятную среду. Положительная агрономическая роль консервативных составляющих почвенного гумуса наиболее наглядно проявляется в экстремальных ситуациях: в засушливые периоды, при химическом загрязнении почв. Поэтому наиболее устойчивым оказывается земледелие на почвах с высоким содержанием гумуса.

Вторая группа органических веществ почвы, лабильные компоненты которой непосредственно участвуют в питании сельскохозяйственных растений, формируют водопрочную структуру почвы, служат энергетическим материалом для микроорганизмов, проявляется в агрономическом отношении более отчетливо. По компонентному составу она подразделяется на легкоразлагаемое органическое вещество (ЛОВ) и лабильные гумусовые вещества (ЛГВ). К легкоразлагаемому органическому веществу относятся неразложившиеся остатки растительного и животного происхождения, детрит и органические удобрения. Лабильные гумусовые вещества включают неспецифические органические соединения разнообразной природы, прогуминовые и новообразованные гумусовые вещества, гумусовые вещества, непрочно связанные с минеральной частью почвы.

Дефицит лабильных форм органического вещества в почвах определяет состояние так называемой выпаханности, т.е. резкое ухудшение питательного режима и структурного состояния. Поэтому первоочередное значение приобретают мероприятия, направленные на поддержание в почве определенного количества лабильного органического вещества.

Нормативы оптимального содержания ЛОВ в почвах при различном их использовании должны разрабатываться зональными научными учреждениями.

Емкость катионного обмена является одной из интегральных агрономических и экологических характеристик почв.Емкостью катионного обмена обусловлена буферность почв. Состав обменных катионов во многом определяет физические свойства почв. С емкостью катионного обмена связывается устойчивость почв к антропогенным воздействиям, в частности, к химическому загрязнению. По возрастающей степени устойчивости к антропогенному воздействию почвы разделяются на пять групп: 1) с ЕКО менее 10 мг-экв/100 г почвы; 2) 10…20; 3) 21…30; 4) 31…40; 5) более 41 мг-экв/100 г почвы.

В оценке состава обменных катионов наибольшее значение имеют ионы Са²⁺, Мg²⁺, Na⁺, Н⁺, Al³⁺. Первые три относят к обменным основаниям. Водород и алюминий обусловливают гидролитическую кислотность, поглощенный натрий и повышенное количество магния – солонцеватость почв.

Кислотно-основное состояние обусловливает многие особенности поведения элементов в почве, с ним связаны режимы органического вещества и элементов минерального питания, подвижность соединений (в том числе токсичных для растений). Реакция почвенного раствора оказывает и прямое действие на культуры.

Негативное влияние повышенной кислотности на растения проявляется через недостаток кальция, повышенную концентрацию токсичных для растений ионов Al³⁺, Mn²⁺, Н⁺, изменение доступности для растений элементов питания, ухудшение физических свойств почвы, снижение ее биологической активности. В кислых почвах увеличивается растворимость соединений Fe, Mn, Al, B, Cu, Zn, избыток которых отрицательно влияет на растения. Высокая кислотность снижает доступность молибдена. Усвояемость фосфора максимальна при рН 6,5, в более кислой и более щелочной среде она снижается. Кислая среда ухудшает азотный режим почвы, угнетая процессы аммонификации, нитрификации, азотфиксации. Для этих процессов оптимум рН лежит в интервале 6,5…8,0. Особо негативную роль в кислых почвах играет алюминий. При рН 4 содержание алюминия в почвенных растворах достигает токсичных концентраций для большинства растений, в то время как питательные растворы с рН 4 не имеют такого действия. Близкие эффекты при низких рН оказывает марганец.

На щелочных почвах ухудшается фосфатный режим, возникает дефицит некоторых микроэлементов (Zn, Fe, Mn, Cu). При высокой щелочности ухудшаются физические свойства почв. Сильнощелочная реакция неблагоприятна для большинства растений.

Реакция почвенного раствора определяется потенциометрически в водной или солевой вытяжке. Различают почвы: очень сильнокислые (рН_сол менее 4,0); сильнокислые (4,1…4,5); среднекислые (4,6…5,0); слабокислые (5,1…5,5); нейтральные (5,6…7,4); слабощелочные (рН_вод 7,5…8,5); сильнощелочные (8,6…10,0); резкощелочные (10,1…12,0). Оптимальные значения рН для разных культур зависят от содержания гумуса, гранулометрического состава, обеспеченности растений элементами минерального питания.

Потенциальная кислотность обусловлена ионами водорода и алюминия, находящимися в обменно-поглощенном состоянии в ППК. В зависимости от способа определения подразделяется на обменную (вытеснение Н⁺ и Аl³⁺ нейтральными солями) и гидролитическую кислотность (вытеснение гидролитически щелочными солями). Значение гидролитической кислотности используется при расчете доз мелиорантов:

С = 0,05 Н_Г d_V h К_М (т/га), где

Н_Г – гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г почвы;

d_V – плотность мелиорируемого слоя, г/см³;

h – мощность мелиорируемого слоя, см;

К_М – поправочный коэффициент на долю СаСО₃ в мелиоранте.

К_М = 100 / С_М, где

С_М – процент СаСО₃ в мелиоранте.

Степень насыщенности почвы основаниями (процент обменных катионов от ЕКО) используется при оценке потребности в извествовании.

Актуальная щелочность обусловлена наличием в почвенном растворе гидролитически щелочных солей (иона ОН^-). В зависимости от источника ОН^- различают щелочность от нормальных карбонатов, от бикарбонатов и общую (суммарную), которые различаются по граничным значениям рН, определяются титрованием в присутствии соответствующих индикаторов и выражаются в мг-экв/100 г почвы.