Реферат: Факторы плодородия почв
Реферат: Факторы плодородия почв
| | | | | | | | | | | | | | Министерство
Образования Российской Федерации
Новгородский
Государственный Университет
Имени Ярослава
Мудрого.
|
|
|
|
|
|
|
|
Реферат на тему:
Факторы
плодородия почв
|
|
|
|
|
Проверила:
Филипченкова
Г.И.
|
|
|
Выполнил:
Студент 2 курса
гр.1493
Ларионов
Александр
|
|
|
|
|
|
Великий Новгород
2003 год.
|
|
Содержание
Биологические факторы плодородия
почвы... 3
Почвенная биота.. 5
Фитосанитарное состояние почвы.. 6
Агрофизические факторы плодородия
почвы... 7
Гранулометрический состав. 7
Структура.. 8
Мощность пахотного и гумусового слоев. 9
Водный режим.. 9
Воздушный режим.. 10
Температурный режим... 11
Агрохимические факторы плодородия.. 12
Воспроизводство плодородия почв в
интенсивном земледелии.. 13
Биологические факторы
плодородия почвы
Содержание и
состав органического вещества почвы
Органическое
вещество почвы образуется из отмерших остатков растений, микроорганизмов,
почвенных животных и продуктов их жизнедеятельности. Первичное органическое
вещество, поступившее в почву, подвергается сложным превращениям, включающим
процессы разложения, вторичного синтеза в форме микробной плазмы и гумификации.
Сочетание названных процессов приводит в биологически активных почвах к
образованию сложной смеси органических веществ, состоящей из малоразложившихся
растительных и животных остатков с сохранившейся первоначальной структурой;
промежуточных продуктов разложения органических и животных остатков (например,
лигнина); собственно гумусовых веществ, образовавшихся путем микробного
синтеза или остаточного происхождения; растворимых органических соединений,
которые более или менее быстро минерализуются до простых минеральных соединений
(Н2О, СО2 и др.) или участвуют в синтезе собственно
гумусовых веществ.
Органическое
вещество, консервирующее энергию солнца в химически связанной форме, —
единственный источник энергии для развития почвы, формирования ее плодородия.
Основным источником первичного органического вещества, поступающего в почву под
естественной растительностью, являются остатки растений.
Во-первых, они
удобряют почву ежегодно после уборки урожая, в то время как все остальные виды
органических удобрений вносят в почву периодически. Во-вторых, не требуется
дополнительных затрат на их внесение. В-третьих, растительные остатки
распределяются в почве наиболее равномерно. В них содержатся все макро- и
микроэлементы, необходимые растениям и животным.
На пахотных
почвах с отчуждением большей части урожаев полевых культур источником
органического вещества служат надземные и корневые остатки растений, а также
вносимые в почву органические удобрения.
Растительные
остатки разделяют на три группы: 1 — пожнивные остатки растений; 2 —
листостебельные; 3 — корневые. Пожнивные остатки представлены стерней злаков,
частями стеблей, листьев и всех других надземных частей растений, которые
остаются в поле после уборки урожая. Листостебельные части растений включают
корневища, столоны картофеля, корневые шейки клевера, люцерны и других трав,
остатки клубней, корнеплодов, луковиц. Корневые остатки растений представлены
корнями выращиваемой культуры, сохранившимися живыми к моменту уборки, а также
корнями, отмершими к моменту уборки.
Размеры
корнепада, по данным Т. И. Макаровой, могут достигать у озимой пшеницы 124—480
кг/га, у овса — 330 — 620 кг/га сухого вещества. Запасы гумуса за счет
корнепада и корневых выделений могут пополниться на 130—230 кг/га. Корни
растения еще при их жизни активно участвуют в почвенных процессах.
Разветвляясь, они контактируют с почвенными частицами и тем самым способствуют
равномерному распределению органического вещества и образованию структурных
агрегатов.
В почве при
выращивании растений происходят одновременно два противоположных процесса:
синтез, накопление органического вещества, и его разрушение. Интенсивностью
обоих процессов, их соотношением определяются конечные результаты, по которым
оценивают влияние данной культуры на почву. Если конечный результат
положительный, за культурой признаются свойства улучшать плодородие почвы и
наоборот. Между тем на процесс разрушения органического вещества влияют не
столько сами культуры, сколько приемы их возделывания.
О влиянии
минеральных удобрений на развитие корневой системы существуют различные мнения.
Н. А. Качинский высказал предположение, что «чем благоприятнее для растений
почва, тем относительно к надземным частям слабее развита его корневая
система».
Наряду с
количеством растительных остатков важное значение имеет их химический состав и
скорость разложения в почве. Так, растительные остатки многолетних трав
содержат большое количество элементов питания. Содержание азота в корневых
остатках многолетних бобовых трав колеблется в пределах 2,25—2,60 %, фосфора —
0,34—0,80 %, в поукосных остатках — соответственно 1,82—2,65 и 0,30—0,71 %.
Количество азота и фосфора в корнях бобово-злаковых травосмесей зависит от доли
каждого компонента и составляет 0,91—2,37 % азота и 0,25— 1,06% фосфора, в
поукосных остатках — соответственно 1,60—-2,18 и 0,17—0,54 %. Злаковые травы
содержат значительно меньшее количество азота в корнях и поукосных остатках.
На ход и
скорость разложения влияют, во-первых, внешние условия среды: влажность, температура,
рН почвы, содержание в ней кислорода и питательных веществ и, во-вторых,
химический состав растительных остатков.
Превращение
первичного органического вещества в почве проходит в несколько этапов. На первом
этапе происходит химическое взаимодействие между отдельными химическими
веществами отмершего растения (например, ароматические соединения клеточных
оболочек могут вступать в химические реакции с белками растительных клеток),
которое можно значительно ускорить за счет биологических и минеральных
катализаторов.
На втором этапе
происходят механическая подготовка и перемешивание с почвой растительных
остатков с помощью почвенной фауны. Нельзя отрицать и определенную биохимическую
подготовку первичного органического вещества к микробному разложению при
прохождении растительной массы через желудочно-кишечный тракт почвенных
животных.
На третьем
этапе превращения свежего органического вещества в почве происходит
минерализация его с помощью микроорганизмов. В первую очередь минерализуются
воднорастворимые органические соединения, а также крахмал, пектин и белковые
вещества. Значительно медленнее минерализуется целлюлоза, при разложении
которой освобождается лигнин — соединение, весьма устойчивое к микробиологическому
расщеплению. Конечными продуктами превращений первичного органического
вещества являются минеральные продукты (СО2, Н2О,
нитраты, фосфаты, в анаэробных условиях Н2O
и СН4). Кроме того, в почве накапливаются в качестве продуктов
метаболизма микроорганизмов низкомолекулярные органические кислоты
(муравьиная, уксусная, щавелевая и др.). Процессы минерализации органического
вещества в почве имеют экзотермический.
Часть продуктов
биологического разложения первичного органического вещества превращается в
особую группу высокомолекулярных соединений — специфические, собственно
гумусовые вещества, а сам процесс называют гумификацией.
Основная часть
органического вещества почвы (85—90%) представлена специфическими
высокомолекулярными гумусовыми соединениями. Принято подразделять
специфические гумусовые вещества на три основные группы соединений: гуминовые
кислоты, фульвокислоты и гумины.
Гуминовые
кислоты (ГК) — фракция темно-окрашенных, высокомолекулярных соединений,
извлекаемая из почвы щелочными растворами, при подкислении вытяжки выпадает в
осадок в виде гуматов. В составе гуминовых кислот углерода — 52 — 62 %,
водорода — 3,0—5,5, кислорода — 30—33, азота — 3— 5 %. Основу молекулы ГК
образует ароматическое ядро, сформированное ароматическими и
гетероциклическими кольцами типа бензола, фурана, пиридина, нафталина,
антрацена, индола, хинолина. Ароматические кольца соединены между собой в
рыхлую сетку. Боковые периферические структуры молекулы — алифатические цепи.
Ядро молекулы ГК отличается гидрофобными свойствами, боковые цепи —
гидрофильными. Конституционная часть молекулы ГК — функциональные группы:
карбоксильные и фенолгидроксильные, определяющие кислотный характер ГК и
способность к катионному обмену.
Фульвокислоты
(ФК) — органические оксикарбоновые азотсодержащие кислоты. По В. В.
Пономаревой, в составе ФК углерода — 45,3 %, водорода — 5, кислорода — 47,3,
азота — 2,4 %. При сравнении с элементным составом ГК, фульвокислоты содержат
меньше углерода и азота, а кислорода больше. Фульвокислоты следует
рассматривать как химически наименее «зрелые» гуминовые соединения. Между ГК и
ФК существует тесная связь. Как те, так и другие очень неоднородны и представлены
многочисленными фракциями.
Гумины —
наиболее инертная часть почвенного гумуса, не извлекаемая из почвы при обычной
обработке ее щелочными растворами. По своему составу гумины близки к ГК. Вместе
с тем фракция гуминовых веществ более прочно связана с минеральной частью
почвы, что значительно меняет ее свойства. Исключительно важная роль
органического вещества в формировании почвы в значительной степени основана на
их способности взаимодействовать с минеральной частью почвы. Образующиеся при
этом органо-минеральные соединения — обязательный комплекс любой почвы.
Образованию органо-минеральных соединений в почве способствует высокая биологическая
активность, обеспечивающая поступление в систему реакционно-способных
органических веществ. Внесение в почву биологически малодоступных органических
веществ, например торфа, не приводит к образованию органо-минеральных
соединений.
Органическое
вещество почвы, аккумулируя огромное количество углерода, способствует большей
устойчивости круговорота углерода в природе. В этом, а также в накоплении еще
ряда элементов в земной коре состоит важная биогеохимическая функция
органического вещества в земной коре.
Живые организмы
— обязательный компонент почвы. Количество их в хорошо окультуренной почве
может достигать нескольких миллиардов в 1 г почвы, а общая масса — до 10 т/га.
Основная их
часть — микроорганизмы. Доминирующее значение принадлежит растительным
микроорганизмам (бактерии, грибы, водоросли, актиномицеты). Животные организмы
представлены простейшими (жгутиковые, корненожки, инфузории), а также червями.
Довольно широко распространены в почве моллюски и членистоногие (паукообразные,
насекомые).
Почвенные
организмы разрушают отмершие остатки растений и животных, поступающие в почву.
Одна часть органического вещества минерализуется полностью, а продукты
минерализации усваиваются растениями, другая же переходит в форму гумусовых
веществ и живых тел почвенных организмов.
Некоторые
микроорганизмы (клубеньковые и свободноживущие азотфиксирующие бактерии)
усваивают азот атмосферы и обогащают им почву.
Почвенные
организмы (особенно фауна) способствуют перемещению веществ по профилю почвы,
тщательному перемешиванию органической и минеральной части почвы.
Важнейшая
функция почвенных организмов — создание прочной комковатой структуры почвы
пахотного слоя. Последнее в решающей степени определяет водно-воздушный режим
почвы, создает условия высокого плодородия почвы.
Наконец,
почвенные организмы выделяют в процессе жизнедеятельности различные
физиологически активные соединения, способствуют переводу одних элементов в
подвижную форму и, наоборот, закреплению других в недоступную для растений
форму.
В
обрабатываемой почве функции почвенных организмов сводятся к поддержанию
оптимального питательного режима (частичное закрепление минеральных удобрений с
последующим освобождением по мере роста и развития растений), оструктуриванию
почвы, устранению неблагоприятных экологических условий в почве.
В интенсивном
земледелии экологические условия могут иногда в решающей степени определять
эффективное плодородие почвы. В ней существуют тесные многообразные связи между
всеми почвенными организмами. Причем вся эта система находится в состоянии
непрерывно изменяющегося равновесия. Одни группы микроорганизмов предъявляют
простые требования к пище, другие — сложные. Между одними группами существуют
симбиотические (взаимно полезные) связи, между другими — антибиотические.
Микроорганизмы в последнем случае выделяют в почву вещества, подавляющие
развитие других микроорганизмов.
Практическое
значение имеет способность некоторых микроорганизмов оказывать губительное
действие на представителей фитопатогенной микрофлоры. Усилить активность
желательных микроорганизмов можно путем внесения в почву органического
вещества. В этом случае отмечается вспышка в развитии почвенных сапрофитов,
которые, в свою очередь, стимулируют развитие микроорганизмов, угнетающих
фитопатогенные виды. Для нормального функционирования почвенных организмов
необходимы прежде всего энергия и питательные вещества. Для подавляющего
большинства микроорганизмов такой источник энергии — органическое вещество
почвы. Поэтому активность почвенной микрофлоры главным образом зависит от
поступления или наличия в почве органического вещества.
Для оценки
деятельности почвенной биоты используют показатель «биологическая активность
почвы». Под биологической активностью понимают, в одних случаях общую
биогенность почвы, определяемую, как правило, подсчетом общего количества почвенных
микроорганизмов. Если иметь в виду несовершенство методик, применяемых в этом
случае, и малую кратность определений во времени, то результаты анализа дают
примерную картину биологической активности почвы.
Другая точка
зрения относительно методов определения биологической активности почвы
заключается в учете результатов деятельности почвенных организмов. Особенно
важен такой подход в агрономии. Однако привести к общему знаменателю исключительно
многообразную деятельность почвенной флоры и фауны методически непросто.
Наиболее
универсальный показатель деятельности почвенных организмов — продуцирование ими
углекислого газа. Поэтому учет выделяемого почвой углекислого газа —
первостепенный из других биохимических способов определения биологической
активности почвы.
Плодородие
почвы в значительной степени определяется фитосанитарным состоянием почвы, т.
е. чистотой почвы от сорняков, вредителей, болезнетворных начал, а также
токсических веществ, выделяемых растениями, ризосферной микрофлорой и
продуктами разложения.
Фитотоксичность
почвы обусловлена накоплением физиологически активных веществ, среди которых
присутствуют фенольные соединения, органические кислоты, альдегиды, спирты и
др. совокупность этих веществ получила название колинов, состав и концентрация
которых зависят от температуры и влажности почвы, от микроорганизмов и
растений. При низких концентрациях фитотоксических веществ в почве
обнаруживается стимулирующий эффект, но при увеличении их содержания наступает
сильное угнетение роста растений или прорастания семян. Так, в стационарных
опытах ТСХА установлено, что водная вытяжка из почвы бессменных посевов озимой
пшеницы и ячменя, взятая в начале весенней вегетации, снижала всхожесть семян
этих культур более, чем на 20 % и угнетала рост корневой системы, явилась
одной из причин изреженности бессменных посевов.
Источник
образования и поступления токсических веществ в почве — корневые выделения
растений, послеуборочные растительные остатки и продукты метаболизма
микроорганизмов. Наиболее интенсивно фитотоксические вещества накапливаются
при возделывании на одном месте однородных или близких по биологии культур и
при создании в почве анаэробных условий.
Когда в
структуре посевных площадей преобладают культуры со сходными биологическими
особенностями, как, например, зерновые, в почву ежегодно поступает
приблизительно одинаковая по количеству и качеству органическая масса в виде
корневых выделений и растительных остатков. Это приводит к изменению
соотношения основных группировок микробиоценоза, появлению фитотоксических
форм, которые поставляют в почву вредные для культурных растений вещества.
Так, при разложении растительных остатков зерновых культур в почве обнаружено
повышенное содержание фенольных соединений, которые, находясь в зоне семян
растений, ингибируют их прорастание.
Анаэробные
условия способствуют образованию токсических веществ, так как при этом корневые
выделения и промежуточные продукты минерализации гумуса превращаются в сильно
восстановленные соединения, что обусловливает создание очагов токсичности в
почве. Можно полагать также, что в зоне корня некоторых растений избирательно
накапливаются некоторые группы микроорганизмов, неблагоприятно действующих на
растения.
Внесение
минеральных и особенно органических удобрений приводит к уменьшению в почве
численности фитотоксичных микроорганизмов. Но особенно сильное влияние на их
содержание оказывает бессменное выращивание сельскохозяйственных растений —
количество фитотоксичных форм микроорганизмов в почве значительно
увеличивается.
Фитотоксины
почвенных микроорганизмов вызывают изменения в химическом составе растений, нарушают
обмен веществ в них. Они оказывают влияние на интенсивность дыхания а также на
азотный обмен растений. Фитотоксины почвенных микроорганизмов значительно снижают
фотосинтетическую активность растений.
Корни растений
выделяют различные аминокислоты, углеводы и другие вещества. Вместе с
экссудатами в почву поступает большинство веществ, участвующих в метаболизме
клеток высших растений: сахара, гликозиды, органические кислоты, витамины,
ферменты, алкалоиды и другие. Все эти вещества могут быть в той или иной мере
использованы микроорганизмами в качестве источника питания.
Страницы: 1, 2
|