Текст книги "Секреты плодородной почвы. Самые эффективные удобрения"

Минеральный состав грунта

Минеральные вещества составляют до 97 % от общей массы почвы. Их состав неоднороден и различается для грунтов разных видов. Минеральный состав почвы того или иного вида не сходен с набором компонентов, содержащихся в материнской породе. Причем чем старше грунт, тем более выраженным становится это различие.

Все минералы, содержащиеся в почве, можно условно разделить на первичные и вторичные.

В первую группу входят минералы, которые являются остаточными и сохраняются в грунте в период протекания почвообразовательных процессов и выветривания. В зоне повышенной подвижности большая часть подобных веществ распадается. Прежде всего происходит разрушение таких минералов, как амфиболы, нефелин, оливин и пироксены.

Относительно большей устойчивостью (по сравнению с названными выше минералами) обладают полевые шпаты. Их содержание в грунте достигает обычно 10–15 % от всей массы твердых фракций. В большинстве случаев это частицы, имеющие довольно крупный размер.

Высокой устойчивостью к разрушению характеризуются такие минеральные вещества, как циркон, эпидот, гранат, турмалин, дистен и ставролит. Они в небольшом количестве представлены в составе грунта. По данным их анализа можно делать заключения о характере протекания почвообразовательного процесса и времени образования материнской породы.

Самой высокой степенью стойкости обладает кварц. Период его сохранения в почве без разрушения может достигать несколько миллионов лет. Именно благодаря высоким физическим и химическим качествам (даже несмотря на интенсивное и продолжительное выветривание, приводящее к выносу продуктов распада) кварц способен накапливаться в грунте в довольно большом количестве.

Вторичные минеральные отложения (вторая группа) образуются в грунте путем трансформации первичных либо в результате протекающего процесса синтеза. Особое значение для почвообразования имеют так называемые глинистые минералы – монтмориллонит, каолинит, серпентин и галлуазит. Для них характерны высокая сорбционная способность, значительное увеличение объемов при воздействии воды и хорошее удержание влаги, высокий уровень липкости и существенные показатели анионного и катионного обменов. Именно такие минералы определяют поглотительные качества грунта, его структуру и степень плодородия.

Помимо описанных выше компонентов, в почве содержатся гидроксиды железа (гематит, лимонит), алюминия (гиббсит) и марганца (пиролюзит, вернадит, манганит). Эти вещества оказывают влияние на процесс становления почвенной структуры, характер и интенсивность поглотительных и окислительно-восстановительных процессов.

Кроме того, в минеральном составе грунтов различных видов были обнаружены карбонаты, ведущее место среди которых принадлежит арагониту и кальциту. Для грунтов аридной зоны характерно также присутствие легкорастворимых солей (карбоната натрия и хлорида натрия). Подобные компоненты необходимы для нормального протекания почвообразовательного процесса.

Органический состав грунта

Согласно данным исследований, в состав почвы входит сравнительно небольшое количество компонентов органического происхождения. Содержание таких веществ зависит от типа грунта. Например, в торфяниках оно максимальное, а в почвах других видов – незначительное (с преобладанием в верхних слоях).

Органический состав почвы представлен животными и растительными остатками, которые могут сохранять анатомическую структуру либо быть в форме химических соединений, известных как гумус. В последнем содержатся такие вещества, как углеводы, липиды, пигменты, флавоноиды, лигнин и пр. Их доля составляет в среднем не более 15 % от общей массы.

Специфическими компонентами гумуса являются гумусовые кислоты. В настоящее время их невозможно описать с помощью химической формулы. Они образуют класс высокомолекулярных соединений. Современные российские ученые говорят о присутствии в почве гумусовых кислот двух видов – гуминовых и фульвокислоты.

В составе первых присутствуют следующие компоненты: азот (3–6 %), углерод (46–62 %), кислород (32–38 %) и водород (3–5 %). Составляющими фульвокислот являются те же вещества: азот (3–4 %), углерод (36–44 %), кислород (45–50 %) и водород (3–5 %). Во всех гумусовых кислотах, помимо этого, содержатся фосфор и сера.

Фульвокислоты отличаются от гуминовых большей динамикой и повышенным уровнем растворимости. По соотношению между ними судят о качестве почвы. Однако даже в наши дни ученые не могут точно описать процесс формирования гумусовых кислот. Одни почвоведы выдвигают так называемую конденсационную гипотезу и говорят о том, что указанные соединения образуются вследствие синтеза на основе низкомолекулярных структур органического происхождения. Согласно гипотезе, автором которой является Л. Н. Александрова, формирование гумусовых кислот происходит при взаимодействии высокомолекулярных компонентов – биополимеров и белков, которые в дальнейшем подвергаются окислению и расщеплению.

Сторонники обеих гипотез утверждают, что для начала процесса образования гумусовых кислот необходимы особые ферменты, наличие которых в почве может быть обусловлено исключительно микроорганизмами.

Новообразования и включения в составе грунта

В почвоведении новообразованиями принято называть скопления компонентов, которые появляются в грунте при становлении его структуры.

Среди наиболее частых новообразований, встречающихся в составе почв, следует назвать соединения марганца и железа. Миграционный потенциал этих веществ находится в зависимости от окислительно-восстановительных возможностей и регулируется микроорганизмами (в частности, бактериями).

В грунте железистые и марганцевые новообразования присутствуют в виде конкреций, корок, трубочек, пленок, налетов и выцветов темно-коричневого, коричневого, красновато-коричневого и грязно-желтого цвета. Их можно увидеть на поверхности горизонтов, по линиям корневых ходов и трещин.

Соединения марганца и железа в некоторых случаях приобретают вид пятен, разводов, так называемых языков и примазок грязно-оранжевой, красно-коричневой, темно-красной и черной окраски. Новообразования такого вида чаще всего образуются на стенках разрезов грунта.

Существуют формы подобных новообразований, отличающиеся особенно плотной структурой. К ним относятся, например, зерна, дробины, бобовины, жерства, ортштейны и рудяк.

Еще один вид почвенного новообразования – закись железа. Она является характерным компонентом грунтов с повышенным уровнем влажности. Такие новообразования обычно имеют форму разводов, пятен, примазок и пленок сизоватой, голубой или зеленоватой окраски. Встречаются также фракции белого цвета. В большинстве случаев при воздействии кислорода они становятся бурыми. Однако существуют также соединения закиси железа, которые на открытом воздухе приобретают синий оттенок.

Иногда может происходить такой процесс, как цементация почвы под воздействием железистых компонентов. В почвах преимущественно аридной и семиаридной зон можно обнаружить новообразования известковой природы, которые по мере развития приобретают форму выцвета, конкреции, налета, корки или псевдомицелия. Новообразования гипса, имеющие вид друз, налетов, корок и так называемых гипсовых роз, также встречаются в составе грунтов аридной территории.

В почвах, помимо представленных выше, возможно присутствие новообразований кремнезема, легкорастворимых солей и глиноминералов, смешанных с гумусом. Группу легкорастворимых солей представляют сульфаты натрия и хлориды магния, кальция и натрия. Наиболее часто их можно обнаружить на участках с засоленными грунтами. Они имеют форму выцветов или налетов белого цвета, довольно плотных корок, крапин и прожилок белой окраски либо кристаллов с заостренной верхушкой.

Кремнеземные новообразования являются частым компонентом элювиальных почвенных горизонтов. Чаще всего они имеют форму налетов, беловатых пятен, «языков» или тончайших прожилок. От карбонатных соединений они отличаются нейтральной реакцией при воздействии соляной кислоты.

К наиболее распространенным видам почвенных новообразований можно отнести карбонатные соединения. В грунте они представлены в форме выцветов (плесени) либо налетов, хорошо заметных на поверхности. Кроме того, такие выделения могут иметь вид жилок, слабо ограниченных пятен белого цвета, стяжений (белоглазки), корневых полостей с известью (лжегрибница, псевдомицелий) или уплотненных, твердых структур («журавчики», «погремки», «дутики»).

Плотные и прочные образования, формирующиеся из извести и имеющие землисто-кремовую окраску, получили наименование «желваки». Текучие формы того же вещества называются бородками. Иногда встречаются почвы, горизонты которых полностью пропитаны растворами карбонатов. Такие новообразования проявляются в форме присыпки, по структуре напоминающей муку.

В подзолистых почвах наиболее частыми новообразованиями считаются гумусовые. Они хорошо заметны в иллювиальных горизонтах и имеют форму пленок, потеков или корочек. Гумусовые новообразования в подзолистых грунтах проявляются в виде корок, пленок и дендритов темного тона, в солонцеватых – в виде столбчатых структур и блестящих пленок, а в болотистых – в виде прослоек ортзанда либо конкреций с округлыми очертаниями.

Почвенными включениями называются компоненты грунта разного происхождения, возникновение которых не обусловлено почвообразовательными процессами. В качестве примера таких составляющих почвы можно указать раковины простейших и моллюсков, кости животных, фрагменты породы, археологические находки и мусор.

В зависимости от происхождения все почвенные новообразования можно условно разделить на биологические и химические. Классификация и описание химических новообразований, разработанная С. А. Захаровым, предложены в табл. 6.

Таблица 6. Почвенные новообразования химической природы

Окончание табл. 6

Территориальная классификация почв

Почвенно-географическая классификация позволяет выделить почвенно-географические регионы, каждый из которых характеризуется однородностью грунта и процесса почвообразования, методикой окультуривания и хозяйственного применения. Основой подобного районирования является понятие о структуре почвенного покрова. Принятая таксономическая система призвана определять разные ее уровни: как самые крупные (почвенно-биоклиматические пояса), так и более мелкие (почвенные районы). Таким образом, система почвенно-географического районирования складывается из следующих ступеней:

1. Для равнин:

– почвенно-биоклиматический пояс;

– почвенно-биоклиматическая область;

– почвенная зона;

– почвенная провинция;

– почвенный округ;

– почвенный район.

2. Для горных областей:

– почвенно-биоклиматический пояс;

– почвенно-биоклиматическая область;

– горная почвенная провинция;

– вертикальная почвенная зона;

– горный почвенный округ;

– горный почвенный район.

Почвенно-биоклиматический пояс – это почвенные зоны и горные почвенные провинции, которые сходны по температурному и радиационному режиму и особенностям его влияния на процесс почвообразования, развитие растительного мира и выветривание.

Термин «почвенно-биоклиматическая область» обозначает совокупность вертикальных почвенных структур и почвенных зон, сгруппированных на основании единообразия температурных, радиационных и влажностных условий, а также характера континентальности, почвообразовательного процесса, развития растительного мира и выветривания. Таким образом, доминирующим признаком разделения почвенно-биоклиматических поясов и почвенно-биоклиматических областей являются режимы влажности и континентальности, наиболее значимые для последней структуры.

Почвенной зоной считается территория, на которой распространены почвы определенного зонального вида и дополняющие их интразональные типы грунтов.

Почвенной провинцией называется сегмент почвенной зоны, для которого характерны специфические особенности грунта и процесса почвообразования. Последние, в свою очередь, обусловлены термальным режимом или разницей в условиях континентальности и влажности.

Почвенную провинцию составляют почвенные округа, выделяемые на основании сходных особенностей рельефа и пород, из которых формируется грунт.

Почвенный район – это составляющая почвенного округа, для которой свойственна однородная структура грунта.

Горной почвенной провинцией считается ареал, на котором распространено несколько вертикальных почвенных зон.

Согласно приведенной выше классификации выделяют почвы следующих типов: болотистые, бурые лесные, бурые полупустынные, горные, засоленные, каштановые, луговые, подзолистые, сероземы, слитые, тундровые и черноземы.

Болотистые почвы

Болотистыми называются почвы, образование которых проходит при длительном или непрерывно избыточном уровне влажности и заболачивании горизонта, располагающегося под влаголюбивыми растениями (ситник, осока, тростник, рогоз). Их ареал обычно соответствует лесной зоне умеренных поясов. При условии проведения необходимых мероприятий по осушению на таких грунтах можно культивировать садовые и огородные растительные виды, а также вести добычу торфа. Такие почвы встречаются на территории России, Канады, Индонезии, Беларуси, Украины, Аргентины, Соединенных Штатов Америки и Бразилии. Их распространение ограничено зоной сероземов.

Для торфяных почв наиболее характерен процесс торфообразования, то есть сохранения и накопления остатков растений. При формировании каждого последующего слоя уровень биологической активности нижележащих становится более низким, что выражается в уменьшении числа населяющих их микроорганизмов. В результате грунт утрачивает плодородие и становится торфогенной породой.

Профиль болотистых почв складывается из двух горизонтов – органогенного и глеевого. Глубина первого обычно достигает 50 см. Он может иметь коричневую, темно-коричневую или сизовато-серую окраску. В нем хорошо видны переплетенные корни растений и продукты их полураспада. Глеевый горизонт характеризуется повышенным уровнем влажности. Он имеет белесовато-сизый или сизый цвет.

Уровень плодородия болотистых почв обусловлен особенностями структуры верхнего (органогенного) горизонта. Содержание гумусовых веществ в нем может варьироваться от 2 до 20 %. В большинстве случаев территории с грунтами подобного типа применяются как сенокосные угодья.

Болотистые почвы условно можно разделить на торфяно-болотистые и иловато-болотистые.

Торфяно-болотистые почвы

Процесс образования торфяно-болотистых, или торфяных верховых, почв протекает в условиях чрезмерного увлажнения. Традиционными для них являются такие виды растений, как мох сфагнум, голубика, сосна, багульник, ель, шейхцерия, морошка, пушица, кассандра, клюква.

Торфяно-болотистые почвы отличаются повышенной кислотностью. Уровень рН нередко составляет от 2,5 до 3,6. Кроме того, для них характерны высокая влагоемкость (от 700 до 2000 %) и низкая зольность (от 2,4 до 6,5 %).

Иловато-болотистые почвы

Иловато-болотистые почвы обладают ограниченным ареалом распространения. Их можно встретить, например, на низинных участках. Они формируются под воздействием периодически чередующихся процессов чрезмерного увлажнения и высыхания. Уровень грунтовых вод в них обычно достигает 70 см.

Типичными для иловато-болотистых грунтов являются береза, сосна, рогоз, ситник и тростник.

Бурые лесные почвы

Ареалом распространения бурых лесных почв являются территории Китая, Кореи и Соединенных Штатов Америки, а также Уссурийско-Ханкайская и Зейско-Бурейнская зоны и западные районы Закарпатья. Общая площадь участков с подобными грунтами, встречающимися на территории евразийского континента, достигает примерно 45 000 000 га.

Бурые лесные грунты Закарпатья образуются на пестроцветных и красноцветных щебнисто-суглинистых, пролювиальных, аллювиальных и аллювиально-делювиальных породах равнин, располагающихся в предгорьях под лиственными, буково-грабовыми, дубово-ясеневыми, буково-дубовыми и дубовыми лесами. В восточной части России они локализованы на предгорных и межгорных равнинах и располагаются на глинистых, суглинистых, аллювиальных и элювиально-делювиальных основаниях. На них часто произрастают смешанные, еловые, кедровые, пихтовые, кленовые и дубовые леса.

Специфические процессы почвообразования, характерные для бурых лесных грунтов, обусловлены особыми условиями температуры и влажности. Наиболее активным из них является оглинение почвенного профиля, что выражается в формировании и накоплении вторичных глиноминералов. Среди последних следует назвать прежде всего гидраты окислов железа, ферро– и алюмосиликаты. Образование вторичных глиноминералов происходит на основе первичных в результате химических и биохимических реакций и синтеза продуктов минерализации структур, появляющихся после распада растений.

Процесс формирования бурых лесных почв сопровождается выходом из толщи почвенного профиля продуктов почвообразования и выветривания. Они обычно имеют минеральную, органическую и органо-минеральную структуру. Для формирования грунта указанного типа особое значение имеет так называемый опад (опавшие части растений), являющийся источником зольных компонентов.

Морфологические профили бурых лесных почв выделить нелегко, поскольку они слабо отграничены друг от друга. Однако можно выявить следующие горизонты: лесная подстилка (толщиной от 0,5 до 5 см); грубо-гумусный перегнойный; гумусовый (толщиной до 20 см); переходный (толщиной от 25 до 50 см); материнский.

Основные характеристики и состав бурых лесных почв значительно изменяются от одного горизонта к другому. В целом это грунты, насыщенные гумусом, содержание которого достигает 16 %. Значительную часть его составляющих занимают фульвокислоты. Грунты представленного типа являются кислыми или слабокислыми. В них нередко происходят процессы оглинения. Иногда верхние горизонты бывают обеднены илистыми компонентами.

В сельском хозяйстве бурые лесные почвы традиционно используют для выращивания овощных, зерновых, плодовых и технических культур.

Существует несколько подтипов бурых лесных почв – кислые грубогумусные, кислые грубогумусные оподзоленные, кислые, кислые оподзоленные, слабоненасыщенные и слабоненасыщенные оподзоленные.

Бурые лесные кислые грубогумусные почвы

Такие почвы распространены преимущественно на территории Кавказа, Карпат и Сихотэ-Алиня. Они формируются под хвойными лесами на элювиально-делювиальных и элювиальных породах с щебнисто-суглинистой структурой.

Морфологическое строение бурых лесных кислых грубогумусных почв выражено следующей последовательностью горизонтов: полуразложившаяся подстилка из хвои (толщиной до 5 см); переходный грубогумусный (толщиной до 5 см); гумусовый (толщиной до 10 см); переходный (толщиной от 15 до 25 см); иллювиально-метаморфический (толщиной до 25 см); переходный к породе; материнская щебнисто-суглинистая порода.

Почвы представленного подтипа характеризуются достаточно высоким – от 15 до 30 % – содержанием гумуса в верхних слоях. Они сильнокислые в верхних горизонтах и кислые по оставшемуся профилю. Такие грунты обычно заняты лесными массивами.

Бурые лесные кислые грубогумусные оподзоленные почвы

Ареалом распространения бурых лесных кислых грубогумусных оподзоленных почв являются лесные области Кавказа, Карпат и Сихотэ-Алиня. Они лежат на склонах гор, поверх делювиально-пролювиальных шлейфов под хвойными лесами.

В профиле грунтов представленного подтипа можно выделить следующие горизонты: подстилка (толщиной до 8 см); переходный грубогумусовый (толщина до 5 см); гумусовый (толщиной от 7 до 10 см); переходный гумусово-оподзоленный (сравнительно тонкий); иллювиально-метаморфический (толщиной до 30 см); переходный к почвообразующему основанию; почвообразующий с суглинисто-щебнистой структурой.

Это кислые в общем профиле и сильно кислые в верхних горизонтах почвы с достаточно высоким содержанием гумуса в поверхностных слоях.

Бурые лесные кислые почвы

Такая почва характерна для западных районов Закавказья и низкогорных областей Карпат. Она формируется на делювиальных и элювиальных основаниях под лиственными, буково-грабовыми, буковыми, буково-дубовыми и дубовыми лесами.

Морфологическая структура грунта данного подтипа складывается из следующих горизонтов: рыхлый подстилающий (толщиной от 1 до 4 см); грубогумусовый (толщиной от 1 до 3 см); гумусовый (толщиной 5–20 см); переходный (толщиной до 20 см); текстурный (толщиной 30–70 см).

Для таких почв характерна повышенная кислотность в верхних слоях и умеренная в общем профиле. Содержание гумуса в поверхностных слоях может достигать 8 %. В большинстве случаев это тяжело– и среднесуглинистые почвы, в составе которых присутствует значительное количество калия и наблюдается некоторый недостаток фосфора и азота.

Бурые лесные кислые почвы используются главным образом для культивирования винограда, чая, цитрусовых, эфиромасличных и технических растительных видов. Однако для получения хорошего урожая грунт требуется регулярно улучшать, используя фосфорные и азотные удобрения.

Бурые лесные кислые оподзоленные почвы

Почвы этого подтипа распространены в Карпатах и западных областях Закавказья. Они развиваются на слабощебнистом основании под лиственными лесами.

Морфологический профиль составляют такие горизонты: рыхлый подстилающий (толщиной не более 3 см); грубогумусовый (толщиной до 2 см); гумусовый (толщиной до 20 см); переходный гумусово-оподзоленный (толщиной до 20 см); иллювиально-метаморфический (толщиной до 30 см); переходный к почвообразующей породе (толщиной до 50 см).

В гумусовых слоях бурых лесных оподзоленных почв содержится от 2 до 7 % гумуса, значительную часть которого составляют фульвокислоты. Это кислые или сильнокислые грунты, характеризующиеся низким уровнем поглотительной способности. Они богаты соединениями калия, но уровень концентрации фосфора и азота довольно низкий.

Почвы данного подтипа, как правило, используются под цитрусовые, садовые, эфиромасличные и садовые культуры, а также для возделывания винограда и чая.

Бурые лесные слабоненасыщенные почвы

Бурые лесные слабоненасыщенные почвы встречаются в горных областях Крыма, в восточных районах Закавказья и на межгорных участках северного склона Кавказского хребта. Основанием для них служат слабо-выветренные тяжелосуглинистые элювиальные сланцы, магматические породы и третичные сланцевые глины. Такие грунты образуются под травянистыми лиственными, дубово-грабовыми и дубовыми лесами. Почвы этого подтипа распространены не только на западе, но и на востоке Евроазиатского континента: в Приамурье, Амурской области и Биробиджане. Там они лежат на склонах и вершинах сопок поверх сравнительно тонкого суглинистого элювиального основания из магматических и осадочных пород. Такие грунты обычно образуются под травянистыми лиственными, дубово-черноберезовыми и дубовыми лесами с подлеском, состоящим из рододендрона и леспедеции.

Профиль бурых лесных слабоненасыщенных почв складывается из следующих горизонтов: рыхлая подстилка из опада (толщиной до 2 см); грубогумусный (толщиной от 2 до 6 см); гумусовый (толщиной до 10 см); переходный (толщиной до 20 см); метаморфический (толщиной от 40 до 65 см); почвообразующий щебнистый.

В гумусовых слоях бурых лесных слабоненасыщенных почв содержится до 12 % гумусовых компонентов. Количество составляющих его фульвокислот превышает объем гуминовых в верхних горизонтах. А в нижних слоях профиля наблюдается обратная ситуация. По показателям уровня кислотности такие грунты определяются как слабокислые.

Бурые лесные слабоненасыщенные почвы относятся к группе потенциально плодородных. Однако они редко используются в сельском хозяйстве вследствие их неудобного расположения на довольно крутых склонах. Грунты данного подтипа заняты главным образом лесными массивами.

Бурые лесные слабоненасыщенные оподзоленные почвы

Бурые лесные слабоненасыщенные оподзоленные грунты распространены на Дальнем Востоке, Кавказе и в Крыму.

На Кавказе и в Крыму они образуются на делювиальных и элювиально-делювиальных суглинистых основаниях под лиственными лесами. Их морфологическая структура состоит из следующих уровней-горизонтов: рыхлая подстилка из опада (толщиной до 2 см); гумусовый (толщиной до 13 см); оподзоленный или гумусово-оподзоленный (толщиной до 15 см); иллювиально-метаморфический (толщиной от 40 до 80 см); переходный (толщиной не более 40 см).

В гумусовых горизонтах содержание гумуса составляет 2–8 %. Такие грунты считаются кислыми (оподзоленные слои – сильнокислыми). Они используются для возделывания кукурузы, озимых злаков, чая, цитрусовых и плодовых культур.

Бурые лесные слабоненасыщенные оподзоленные грунты Дальнего Востока выстилают крутые склоны сопок Приморской и Приамурской областей. Они формируются на сравнительно тонком элювиоделювиальном песчаном основании или же на элювиально-делювиальных магматических и осадочных породах под травянистыми смешанными (дубово-сосновыми) либо дубовыми лесами.

Профиль почв данного подтипа складывается из следующих горизонтов: рыхлая подстилка из опада (толщиной не более 2 см); гумусовый (толщиной до 10 см); элювиальный или гумусно-элювиальный (толщиной до 6 см); иллювиально-метаморфический (толщиной 20–22 см); переходный (толщиной до 30 см); элювиально-делювиальный песчаный.

Содержание гумусовых компонентов в соответствующих слоях таких грунтов достигает 15 %. В оподзоленных горизонтах этот показатель снижается до 1,5 %. Подобные почвы относятся к категории кислых и слабокислых.

Бурые лесные слабоненасыщенные оподзоленные грунты содержат достаточное количество азота и калия, но бедны фосфором. Для повышения их качества рекомендуется регулярно вносить минеральные и органические удобрения.