Плодородие почвы и его виды: стройка, ремонт, недвижимость, ландшафтный дизайн

Виды плодородия почв

Плодородие почвы — это ее способность непрерывно воспроизводить условия роста и развития растений в определенных климатических условиях.

Плодородие как система обеспечения того или иного уровня продуктивности лесонасаждений включает две взаимосвязанные подсистемы: потенциальное и эффективное (актуальное) плодородие.

Потенциальное плодородие характеризуется запасами макро- и микроэлементов пищевого режима растений, физическими и физико-химическими условиями роста растений, скоростью пополнения корнеобитаемой зоны необходимыми растениям элементами и удаления ненужных.

Параметры потенциального плодородия относительно устойчивы во времени, поскольку связаны с генезисом почвы, ее системными свойствами. Этот вид плодородия обусловлен профилеобразующим процессом.

Эффективное плодородие заключается в реализации растениями потенциального плодородия в конкретных условиях вегетационного периода. Эффективное плодородие определяется параметрами пищевого, водного, теплового и биологического режимов почв. Диапазон изменчивости эффективного плодородия очень широк.

Потенциальное и эффективное плодородие образуют целостную систему.

Блок-схема плодородия почвы (по А.Н. Геннадиеву и М.А. Глазовской, 2005)

Она включает внешнее и внутреннее описания плодородия как системы. Внешнее описание характеризует входные и выходные параметры — поступающие в почву вещество и энергию. К ним относятся влага в виде осадков и капиллярного подтока из грунтовых вод; тепло; химические элементы, поступающие с водой, корневыми выделениями растений, опадом и удобрениями.

Дискретно поступающие в почву вещество и энергия преобразуются в результате различных межфазных взаимодействий. В них участвуют почвенные растворы, минералы, почвенно-поглощающий комплекс, воздух, органические вещества, микроорганизмы, корни растений. Механизм преобразования почвой поступающих извне вещества и энергии в доступные растениям элементы пищевого режима и другие необходимые им условия жизни действует непрерывно. В этом заключается сущность воспроизводства почвенного плодородия. Вследствие межфазных взаимодействий формируется эффективное плодородие почвы. К выходным параметрам эффективного плодородия относятся доступные для растений макро- и микроэлементы, продуктивная влага, реакция почвы, окислительно-восстановительные условия.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите

Ctrl+Enter.

Плодородие почвы: повышение урожайности с помощью ядерных методов

Содействие продовольственной безопасности и экологической устойчивости в сельскохозяйственных системах требует комплексного подхода к управлению плодородием почв, который помогает увеличить объем производства сельскохозяйственных культур, сводя к минимуму извлечение запасов питательных веществ из почвы и ухудшение ее физических и химических свойств, что может привести к деградации земель и в том числе к эрозии почв. Подобная методика управления плодородием почв предусматривает применение удобрений и органических веществ, севооборот с бобовыми и использование улучшенной зародышевой плазмы, а также требует знания того, как адаптировать эти практики к местным условиям.

Объединенный отдел ФАО/МАГАТЭ содействует государствам-членам в разработке и внедрении технологий, основанных на ядерных, с тем чтобы оптимизировать практику улучшения плодородия почв, тем самым способствуя интенсификации производства сельскохозяйственных культур и сохранению природных ресурсов.

Другие подходы к эффективному повышению плодородия почв

Комплексное управление плодородием почв преследует цель увеличения эффективности использования питательных веществ в сельском хозяйстве и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур. Этого можно добиться за счет использования зернобобовых культур, которые улучшают плодородие почв за счет биологической фиксации азота, и применения химических удобрений.

Будь то выращивание бобовых на зерно, в качестве сидерата, для пастбищ или в качестве посадок для агролесомелиоративных систем, главная ценность бобовых культур заключается в их способности фиксировать атмосферный азот, что позволяет уменьшить объем использования коммерческих азотных удобрений и нарастить плодородие почв. Бобовые, способные к связыванию азота, являются основой для устойчивых систем ведения сельского хозяйства, в которых используется комплексное управление питательными веществами. Применение азота-15 позволяет оценить динамику и взаимодействие между различными источниками в сельскохозяйственных системах, включая фиксацию азота бобовыми и утилизацию азота почвы и азота удобрений сельскохозяйственными растениями, как при возделывании монокультур, так и в случае смешанных систем земледелия.

Плодородность почв можно дополнительно улучшить за счет включения покровных культур, которые добавляют органические вещества в почву, что приводит к улучшению ее структуры и способствует созданию здоровой плодородной почвы; используя сидерат или выращивание бобовых с целью фиксации азота из воздуха в процессе биологической фиксации; путем применения микродоз удобрений, с целью восполнения потерь, вызванных поглощением растениями и другими процессами; а также за счет сокращения потерь путем выщелачивания под корневой зоной с использованием воды и питательных веществ улучшенного качества.

Чем помогают ядерные и изотопные методы

Изотопы азота-15 и фосфора-32 используются для отслеживания оборота меченых азотных и фосфорных удобрений в почвах, культурах и воде, позволяя получать количественные данные об эффективности использования, круговороте, остаточных эффектах и трансформации этих удобрений. Подобные сведения имеют ценность при разработке усовершенствованных стратегий применения удобрений. Изотопная методика с применением азота-15 также используется для количественного определения объема азота, связанного из атмосферы путем биологической фиксации бобовыми.

Изотопная сигнатура углерода-13 помогает количественному изучению использования пожнивных остатков с целью стабилизации почвы и повышения ее плодородности. Методика также позволяет оценить эффекты консервационных мер, например, влияние использования пожнивных остатков на влажность и качество почв. Эти сведения позволяют идентифицировать происхождение и относительный вклад различных типов сельскохозяйственных растений в почвенное органическое вещество.

Биология для студентов — 21. Плодородие почвы. Виды плодородия. Воспроизводство почвенного плодородия

Почва представляет собой основное средство и предмет сельскохозяйственного производства. Важнейшее объективное свойство почвы — ее плодородие, под которым понимается способность почвы к одновременному обеспечению растений необходимыми условиями для их роста и развития.

Различают следующие виды плодородия:

• естественное (природное),
• искусственное,
• потенциальное,
• эффективное,
• экономическое.

Естественное (природное) плодородие – это плодородие, которым обладает почва (ландшафт) в естественном состоянии. Оно характеризуется продуктивностью естественных фитоценозов.

Искусственное плодородие (естественно-антропогенное) – плодородие, которым обладает почва (агроландшафт) в результате хозяйственной деятельности человека. По многим показателям оно наследует естественное. В чистом виде – характерно для тепличных грунтов, рекультивированных (насыпных) почв.

Почва обладает определенными запасами элементов питания (запасной фонд), которые реализуются при создании урожая растений путем частичного его расхода (обменный фонд). Из этого представления вытекает понятие о потенциальном плодородии.

Потенциальное плодородие – способность почв (ландшафтов и агроландшафтов) обеспечивать определенный урожай или продуктивность естественных ценозов. Эта способность не всегда реализуется, что может быть связано с погодными условиями, хозяйственной деятельностью. Характеризуется потенциальное плодородие составом, свойствами и режимами почв. Например, высоким потенциальным плодородием обладают черноземные почвы, низким – подзолистые, однако в засушливые годы урожайность культур на черноземах может быть ниже, чем на подзолистых почвах.

Эффективное плодородие – часть потенциального, реализуемая в урожае сельскохозяйственных культур при определенных климатических (погодных) и агротехнических условиях. Эффективное плодородие измеряется урожаем и зависит как от свойств почв, ландшафта, так и от хозяйственной деятельности человека, вида и сорта выращиваемых культур.

Экономическое плодородие – это эффективное плодородие, измеряемое в экономических показателях, учитывающих стоимость урожая и затраты на его получение.

Плодородие почвы зависит не только от ее свойства, но также:

• от возделываемой на ней культуры,
• от уровня агротехники,
• климата зоны и т.п.

Развитие почв и почвенного покрова, как и формирование их плодородия, тесно связано с конкретным сочетанием природных факторов почвообразования многообразным влиянием человеческого общества, с развитием его производственных сил, экономических и социальных условий.

Обладая свойством плодородия, почва выступает как основное средство производства в сельском хозяйстве. Используя почву как средство производства, человек существенно изменяет почвообразование, влияя как непосредственно на:

• свойство почвы,
• ее режимы и плодородие,
• природные факторы, определяющие почвообразование.

Наряду с понятием «плодородие почвы» в агрономии широко используют термин «окультуривание почвы». Под окультуриванием понимают улучшение природных свойств почвы посредством применения агромелиоративных мероприятий. Наряду с этим выделяют понятие «окультуривание поля», связанное с культуртехническим воздействием на пахотные земли, увеличением размера контуров поля, выравниванием, удалением камней и т.д. с целью создания благоприятных условий для работы сельскохозяйственной техники.

Посадка и вырубка лесов, возделывание сельскохозяйственных культур изменяют облик естественной растительности; осушение и орошение меняют режим увлажнения и т.п. Не менее резкие воздействия на почву вызывают приемы ее обработки, применение удобрений и средств химической мелиорации (известкование, гипсование).

Важное условие плодородия почв – отсутствие в почве избыточного количества легкорастворимых солей, главным образом, хлоридов и сульфатов натрия и отчасти магния, кальция и других катионов. Для устранения избытка солей применяют промывание почвы и для предупреждения накопления солей – правильный поливной режим, дренаж и др.

Плодородие почвы сильно снижается при накоплении в ней вредных химических соединений (закислых соединений железа, подвижных соединений алюминия), накапливающихся обычно в условиях застойного переувлажнения. Регулирование запасов влаги в почве достигается с помощью сыротехнических и гидротехнических мероприятий (зяблевая вспашка, снегозадержания, ранневесеннее борование, междурядная обработка посевов, орошение, осушение и др…).

Наиболее высоким и эффективным плодородием почвы характеризуется почвы, которые наряду с достаточным количеством влаги имеют хорошую аэрацию. А так же при правильном использовании почв их плодородие не только не снижается, но и постоянно увеличивается.

 Воспроизводство плодородия почвы бывает:

• простое,
• расширенное.

Возвращение почвенного плодородия к исходному первоначальному состоянию означает простое воспроизводство. Создание почвенного плодородия выше исходного уровня – это расширенное воспроизводство плодородия. Простое воспроизводство применимо для почв с оптимальным уровнем плодородия. Расширенное воспроизводство реализуется для почв с низким естественным уровнем плодородия, не способным обеспечить достаточную эффективность факторов интенсификации земледелия. Расширенное воспроизводство плодородия дерново-подзолистых почв – обязательное условие расширенного воспроизводства продукции земледелия вообще.

Естественное плодородие почвы – что это такое и как его повысить

Почва относится к категории важнейших для жизни невозобновимых ресурсов планеты. Человечество издавна использует почву в качестве основного средства для производства сельскохозяйственных товаров.

Основные свойства почвы

К главным свойствам можно отнести плодородие. Именно оно обеспечивает возможность удовлетворять потребности растений в нужных для их роста веществах. Соответственно, если каких-либо веществ в почве недостаточно, она будет менее плодородной.

Возникновение такого свойства, как естественное плодородие почвы, связано с природными факторами почвообразования. Определить уровень естественного плодородия почвы можно по биологической продуктивности. Под данным термином понимается количество растительной массы, которое создается почвой за 1 год на единицу площади.

Естественное плодородие почвы

Другие виды плодородия

В чистом виде естественным плодородием обладают земли, относящиеся к категории целинных. После того как целинные земли начинают использоваться для выращивания определенных сельскохозяйственных культур, почва приобретает искусственное плодородие. В той или иной мере искусственное плодородие присуще всем почвам, на которых в промышленных масштабах выращиваются сельскохозяйственные культуры.

Также существует понятие экономического, или эффективного плодородия. Эффективное плодородие формируется в результате слияния естественного плодородия почвы и результатов деятельности, направленной на повышение урожайности. Условия использования, уровень развития техники, применение новых технологий мелиорации – основные параметры, от которых зависит эффективность искусственного плодородия.

Методы повышения эффективного плодородия

Важная роль в задаче повышения эффективности плодородия отводится научным исследованиям состояния почвы и ее химического состава. На основе этих исследований создаются программы по внесению тех или иных удобрений. Помимо внесения удобрений, применяются следующие методы:

• Улучшение земель, находящихся в условиях неблагоприятного водного режима.
• Улучшение физических и химических свойств почвы.
• Меры, направленные на противодействие ветровой и водной эрозии почвы.

В зависимости от сочетания природных условий и состояния почвы, на землях проводится несколько видов мелиоративных работ. То есть для каждой климатической зоны с учетом состояния почвы разрабатывается уникальный комплекс методов, направленных на повышение ее урожайности и плодородия.

Сельское хозяйство относится к одному из наиболее значимых секторов экономики страны. Все существующие новые технологии сельскохозяйственного производства, в конечном итоге, направлены на повышение эффективности предприятий, работающих в агропромышленном секторе. Самостоятельно внедрять такие технологии достаточно сложно. Деятельность Союза органического земледелия направлена на решение этой проблемы и всестороннее развитие органического сельского хозяйства в РФ.

Здоровые почвы — основа для производства здоровых пищевых продуктов 

По имеющимся оценкам, 95% того, что мы едим, прямо или косвенно производится на наших почвах.

Здоровые почвы  —  это фундамент продовольственной системы. Наши почвы являются основой для сельского хозяйства и средой, где произрастают практически все растения, которые используются для производства пищевых продуктов. Здоровые почвы производят и здоровые сельскохозяйственные культуры, которые, в свою очередь, являются пищей для людей и животных. Помимо этого,  с качеством почвы непосредственно связаны качество и количество продовольствия.

Растениям, используемым в производстве пищевых продуктов, почвы обеспечивают необходимые им для роста и развития питательные вещества, воду и кислород, а также возможность укоренения. Кроме того, почвы выполняют роль буфера, защищая чувствительные корни растений от резких колебаний температуры.

Здоровая почва – это живая почва

Здоровая почва — это живая, динамичная экосистема, населенная огромным количеством микроскопических и более крупных организмов, которые выполняют множество жизненно важных функций: например, они преобразуют мертвое  и разлагающееся органическое вещество, а также минералы в питательные вещества для растений (круговорот питательных веществ), борются с болезнями растений, насекомыми-вредителями и сорняками, улучшают структуру почвы, оказывая положительные влияние на почвенные воды и способность почвы  удерживать питательные вещества; все это в конечном итоге способствует улучшению продукции растениеводства. Кроме того, здоровая почва помогает смягчить последствия изменения климата, поддерживая или увеличивая содержание органического углерода в своем составе.

Почему значение органического вещества почвы так велико?

Органическое вещество почвы – продукт биологического разложения попадающих в нее остатков — влияет на химические и физические свойства почвы и на ее здоровье в целом. Его состав и скорость разложения влияют на структуру и пористость почвы, на скорость просачивания воды в почву и на ее способность удерживать влагу, на разнообразие и биологическую активность почвенных организмов и на доступность питательных веществ для растений.

Для плодородия почв необходим обменпитательными веществами между почвой, органическим веществом и водой, и для целей устойчивого производства этот обмен нужно поддерживать. Если почва используется для выращивания сельскохозяйственных культур без возможности восстановления органического вещества и содержания питательных веществ, то нарушается круговорот питательных веществ, снижается плодородие почвы и разрушается баланс в агроэкосистеме.

Почвы – наш важнейший союзник в деле обеспечения продовольственной безопасности и питания

Наличие продовольствия зависит от почв: полноценная и высококачественная пища и корма для животных могут быть произведены только в том случае, если наши почвы живые и здоровые. За последние 50 лет достижения в области агротехники и повышение спроса, обусловленное ростом населения Земли, привели к тому, что наши почвы стали испытывать все возрастающее давление. Во многих странах интенсивное растениеводство привело к истощению почв, что ставит под угрозу их производственный потенциал и способность удовлетворить потребности будущих поколений.

Поддержание здоровья почв подразумевает рациональное использование земельных ресурсов

Согласно прогнозам, к 2050 году численность населения Земли превысит 9 миллиардов человек. Конкуренция за земельные  и водные ресурсы обостряется, а,   если при этом учесть еще и последствия изменения климата, то  станет понятно, что наша нынешняя и будущая продовольственная безопасность напрямую зависит от нашей способности повысить урожайность и качество пищевых продуктов, используя те почвы, которые мы эксплуатируем сейчас.

Для того чтобы защитить наши почвы, сохранив их высокий производственный потенциал, необходимы комплексные системы управления производством, которые способствуют укреплению здоровья агроэкосистемы и являются устойчивыми с социальной, экологической и экономической точек зрения.

В этом смысле одна из центральных ролей принадлежит фермерам. Рациональному использованию почвенных ресурсов с целью повышения их производительности способствует множество самых разных подходов к организации сельскохозяйственного производства: например, агроэкология, ресурсосберегающее сельское хозяйство, органическое земледелие, беспахотное земледелие и агролесоводство.

В перспективе  углубление понимания взаимосвязей между жизнью и экосистемными функциями почвы и антропогенным воздействием позволит эффективнее справляться с негативными последствиями и извлекать выгоды из биологической активности почв в целях обеспечения более устойчивого и продуктивного сельского хозяйства.

Проекты ФАО

В настоящее время в мире осуществляется несколько проектов ФАО в области рационального использования земельных ресурсов и сохранения почв. Среди них можно отметить содействие развитию ресурсосберегающего сельского хозяйства в Лесото, укрепление потенциала  в области организации устойчивого органического земледелия в Палау и выращивание тополей для целей продовольственной безопасности в Китае.

Ссылки по теме

Информационный бюллетень: Здоровые почвы — основа для производства здоровых пищевых продуктов 

Публикация:  Значение органического вещества почвы

Повышение плодородия почвы — АгроБаза

За свою историю человечество разработало множество различных способов повышения плодородия почвы. Наиболее эффективными из них учёные признали включение в севооборот многолетних трав, высаживании сидератов и обработку почвы бактериальными удобрениями. При адекватном использовании этих приёмов, при соблюдении технологии обработки почвы, соответствующей природно-климатическим условиям, удаётся добиться значительного улучшения биологических параметров почвы, её водно-воздушного режима, эффективности внесения удобрений. Также повышается плодородие почвы в результате внесения в неё удобрений, известкования, борьбы с сорняками и другими мероприятиями оказывающими воздействие на агрохимические и биологические свойства почвы.

Гарантированно добиться повышения плодородия почвы можно только при использовании научно обоснованного севооборота и выполнении, объединённого в систему, комплекса агромероприятий.

Влияние на плодородие почвы и урожайности культур различных сельхозприёмов

Внесение минеральных удобрений

Их внесение в почву обеспечивает повышение урожайности выращиваемой культуры. Но для каждой культуры существует собственный набор минеральных удобрений, отличающийся по составу и срокам внесения от других культур. Неправильный подбор компонентов и сроков внесения может даже снизить объём полученного урожая. Причина этого то что для многих организмов почвы различные химические соединения будут ядовиты. Также при больших дозах внесения можно отравить почву. Следует отметить, что минеральные удобрения относятся к неорганическим веществам, а основой плодородия являются органические. И если с этой стороны посмотреть на их внесение то они даже уменьшают плодородие почвы, так как снижают в почве долю органических веществ. Ещё одной особенностью минеральных удобрений можно назвать срок их действия большинства из них – в течении года 4/5  из внесённого объёма разрушится до непригодного для потребления растениями вида или будет смыта с поля водой. Из перечисленных особенностей данных удобрений можно сделать вывод, их применение кратковременно повышает урожайность определённых культур, а в долгосрочной перспективе снижает общее плодородие почвы. Однако технологии продолжают совершенствоваться. с появлением новых видов удобрений и методов их внесения можно ожидать изменение этого вопроса.

Внесение органических удобрений

Самое распространённое из органических удобрений – это навоз, но  в свежем виде его вносить нельзя, требуется чтобы он перепрел. Свежий навоз выжигает многие растения и его разбрасывание по полю просто уничтожит урожай. Действительно полезно будет внесение компоста из навоза. Основным источником навоза являются животноводческие фермы, откуда он выходит перемешанный с используемой там подстилкой, обычно это солома или опилки. Другие виды органических удобрений встречаются редко, так как по сравнению с навозом отсутствует источник их промышленного получения. Рациональное применение органических удобрений  повышает плодородие почвы в достаточно долгосрочной перспективе.

Пестициды

Так называют различные ядохимикаты используемые для защиты растений. Но их применение имеет ряд моментов влияющих на плодородие почвы. Первый момент – неизбирательность воздействия, когда кроме вредителей гибнут полезные организмы, что естественно отрицательно сказывается на урожайности. Особенно это сказывается при частом применении – у вредителей вырабатывается иммунитет к применяемому препарату, а полезные продолжаю гибнуть. Вторым моментом можно назвать замещение одних вредителей другими. Освобождённая экологическая нижа тут же начинает заниматься другими видами. Следующий момент  — накопление ядов в почве и сельскохозяйственных культурах. Результатом чего становится гибель почвенных микроорганизмов с последующим её истощением. Могут быть отравлены как поверхностные так и подземные воды.

Нехимические способы повышения плодородия почв и урожайности культур

Основным из них является применение научно-обоснованного севооборота. Различные растения по разному используют ресурсы почвы и оставляют в ней после себя различные элементы. Так после бобовых в почве остаётся повышенное содержание биологически усваиваемого азота. Что обеспечивает повышение скорости восстановления почвы, положительно  влияет распространение заболеваний и вредителей растений.

Также стоит отметить биологические способы борьбы с вредителями и сорняками. Например, мульчирование позволяет значительно сократить объём сорняков и при использование растительных материалов хорошо повышает плодородие почвы.

Мелиорация

Это комплекс различных мер направленных на приведение свойств почвы к требуемым, в том числе таких как повышение ей плодородия или введения в сельскохозяйственный оборот. Применяемая в сельском хозяйстве мелиорация делится на три группы. Водная – результатом будет улучшение водообеспечения сельхозугодий, осушения или обводнение. Земельная – представляет собой улучшение свойств почвы, состоит из различных мероприятий по нормализации химического состава почвы, противоэрозионных мер и подобных им. Климатическая – результат её изменяет погодные условия в местности проведения. Включает приёмы вызывающие искусственное выпадение осадков, предотвращение засух и других погодных явлений способных нанести вред сельскохозяйственным культурам. Наиболее распространенным примером климатической мелиорации является высадка ветрозащитных лесополос.

 

Повышение плодородия почвы идёт очень медленно, в естественных условиях на это потребовались тысячи лет. Необходимо качественно заботится о состоянии почвы и не допускать её истощения – это сможет обеспечить хороший урожай множество лет подряд.

виды, оценка, способы восстановления и повышения

Значение почвы для сельского хозяйства зависит от такой ее характеристики, как плодородие. Что это значит? Плодородие почвы представляет собой способность удовлетворять нужды растений в питательных веществах, воде, тепле и воздухе.

Виды плодородия

Плодородие почвы может быть 4 типов:

Искусственное

Искусственное плодородие почвы создается при вмешательстве человека. Мелиорация, использование удобрений и иные способы способствуют придания грунту характеристик, подходящих для быстрого выращивания культур.

При этом такое плодородие связано с естественным. Почва изначально обладает некоторыми характеристиками природного характера, а из-за вмешательства человека несколько изменяет свой состав.

Потенциальное

Потенциальное плодородие – способность почвы в течение долгого времени обеспечивать растения всем, что им необходимо для жизни. Так, черноземные почвы будут иметь значительное потенциальное плодородие, а подзолистые – самое низкое.

Естественное

Образуется без участия человека. В основном оно присуще целинным почвам и рассчитывается исходя из числа растительной массы, которая создается на какой-либо площади в течение года.

Экономическое

Являет собой совокупность искусственного и естественного плодородия, измеряемая урожайностью. Проще говоря, это то, что получится при воплощении в жизнь потенциального плодородия. При этом роль играет множество нюансов – погода, выбор культур, технология обработки, ухода за растениями и многое другое.

Оценка плодородия

Задумывались ли вы, отчего зависит плодородие почв? На самом деле от количества гумуса, которое находится в ней. Чем больше гумуса, тем плодороднее почва. Именно он делает грунт рыхлым, способным хорошо впитывать влагу и обладать отличной проницаемостью воздуха. Гумус получается как следствие деятельности микроорганизмов, которые соединяют частицы почвы с органическими веществами, а в итоге образуются комочки. Получается, что есть богатые, средние или бедные гумусом грунты.

Оценка плодородия почв производится исходя из того, какие растения на ней произрастают. Как правило, чистых почв не встречается, по большей части они смешанные.

Для бедной почвы характерно наличие таких растений, как:

• брусника;
• пашенный клевер;
• малый щавель;
• черника.

Средние почвы:

• лютичная ветреница;
• подмаренник настоящий;
• болотная калужница;
• клевер средний.

Богатые почвы:

• крапива;
• малина;
• хмель;
• таволга.

Восстановление плодородия почвы (видео)

Восстановление плодородия

Повышение плодородия почвы – актуальный вопрос по причине того, что часто огородники сами делают грунт бедным. Как? Собирают остатки в виде листьев, которые могли бы стать хорошим органическим удобрением, и сжигают их.

Более того, потом происходит «травля» почвы химическими веществами в виде различных ненатуральных удобрений.

Восстановить плодородие можно следующими способами:

1. Использовать смешанные посадки растений.
2. Не производить перекопку грунта глубже 10 см, лучше используйте культиваторы.
3. Перейти на распыление из шланга вместо обильного полива.
4. На зиму удобрять землю и укрывать ее.
5. Сеять сидериты.
6. Нет – ядохимикатам, да – биологическим препаратам.
7. Использовать микроорганизмы и запустить дождевых червей.
8. Не бороться с сорняками, а остановиться на мульчировании.

Вас может заинтересовать статья о культиваторах и мотоблоках.

Основные методы улучшения плодородия земли

Восстановление плодородия почвы – важный вопрос, так как при снижении плодородия растения не только не растут так, как бы хотелось, но и подвергаются появлению различных болезней.

Итак, как улучшить плодородие грунта?

1. Правильно организовать севооборот. Это значит, что многолетние и однолетние культуры нельзя высаживать на одном и том же месте, если не прошло 5 лет. Каждый год необходимо менять высевки культур.
2. Использовать разные виды лечебных растений (бархатцы, крапива, чеснок, пастушья сумка).
3. Термическая или тепловая обработка. В данном случае под действием тепла погибают вредители и уничтожаются сорняки. Единственный минус метода – невозможность использовать их на больших площадях. По большей части применяется в теплицах.
4. Отдых грунта. Почве тоже нужно отдыхать, для этого постарайтесь хотя бы год ничего не высаживать. В это время можно заняться прополкой и мульчированием. Осенью перекопайте грунт так, чтобы верхний слой оказался внизу.
5. Рядом с каждым главным растением помещайте растение-спутник. В данном случае снизиться заболеваемость, а культуры будут расти намного лучше. В качестве растений-спутников используются бархатцы, розмарин, ромашка. Они не только не позволяют почве истощиться, но и очень привлекательны для пчел.
6. Не стоит отказываться от старых проверенных органических удобрений – компоста, золы, навоза. Также вы можете сделать удобрение своими руками.
7. Применение калифорнийских червей. Представленные черви отличаются от обычных тем, что они живут долго и отлично переваривают почву. В итоге урожайность повышается в несколько раз. Черви очень плодовиты.
8. Отличный способ исправить ситуацию – посев сидератов. Это растения с высоким содержанием азота, крахмала и белка. Речь идет об овсе, подсолнечнике, горчице. Посев выполняют в сентябре, после того как урожай уже собран. Далее ждут, пока сидераты подрастут и скашивают до начала цветения. Их оставляют прямо в почве на зиму.

Плодородие почвы – основной фактор, влияющий на рост и развитие растений. Если почва не дает достаточного количества питательных веществ, хорошего урожая не будет! Существуют различные виды повышения плодородности почв: использование червей, микроорганизмов, смешанные посадки, внесение органических удобрений. Но перед тем как приступить к решительным действиям необходимо оценить, сколько гумуса содержит грунт.

Обсудите важность плодородия почвы и правильного использования удобрений. | Информационная система по кормам

В большинстве случаев средний человек обращается с почвой «как с грязью». Мудрый фермер / владелец ранчо позаботится о почве, потому что он знает, что человек зависит от верхних 6 дюймов (15,2 сантиметра) почвы. В континууме растение-животное-почва почвой часто пренебрегают, потому что она не указывает очевидным образом на стресс. Животные и растения проявляют физические симптомы, но необходимо более внимательно изучить почву, чтобы следить за здоровьем.

Почва, богатая питательными веществами, плодородна. Ожидание выращивания растений в качестве корма для скота должно включать в себя тот факт, что растения будут извлекать питательные вещества из почвы. Замена питательных веществ — основная цель оплодотворения. Неправильное внесение удобрений в прошлом вызывало споры, но основная предпосылка удобрения — пополнение почвы.

Почва питает растения, которые, в свою очередь, кормят животных, которые нас кормят. Включение почвы в эту важную цепочку поможет гарантировать ее успех.Почва обеспечивает поддержку или основу для растений и большинства питательных веществ. Почва накапливается, разлагая растительный и животный материал со стареющим материнским материалом. По мере разложения компонентов почвы элементы высвобождаются и становятся доступными для растений в качестве питательных веществ. Однако, естественно, этот процесс занимает много времени, и почва будет только результатом материнского материала, климата, тех живых организмов, которые когда-то там жили, топографии и времени. Таким образом, то, что становится доступным для растения в определенное время, может быть не совсем тем, что нужно растущему растению.Удобрение дополняет существующую почву дополнительными необходимыми питательными веществами. Разумное внесение удобрений увеличивает урожай, качество (содержание азота и усвояемость) и прибыль.

Есть три основных способа пополнить запасы питательных веществ, удаленных из почвы. Один из способов — переработать питательные вещества, в основном, с отходами животноводства. Это очень важный метод при обсуждении пастбищ. Другой способ пополнения почвы — получение и внесение удобрений. И третий способ — через микробное действие, такое как фиксация азота.Производители кормов и животноводства должны понимать и использовать все три для достижения максимального плодородия с минимальными затратами и экологическим ущербом.

Внесение удобрений — важный вопрос, потому что они необходимы для производства достаточного количества пищи для растущего населения на сокращающихся возделываемых землях, но слишком большое или неправильное использование может нанести вред окружающей среде. Часть дебатов об удобрениях обсуждает «искусственные» или «химические» удобрения по сравнению с «органическим сельским хозяйством». Есть много неправильных представлений обо всех трех терминах.В этом модуле будут рассмотрены различные аспекты оплодотворения, поэтому более широкое понимание приведет к лучшему оплодотворению и результатам.

% PDF-1.4 % 796 0 объект > эндобдж xref 796 104 0000000016 00000 н. 0000002432 00000 н. 0000002747 00000 н. 0000003784 00000 н. 0000004182 00000 п. 0000004266 00000 н. 0000004404 00000 п. 0000004534 00000 н. 0000004703 00000 н. 0000004804 00000 н. 0000004912 00000 н. 0000004973 00000 н. 0000005033 00000 н. 0000005171 00000 н. 0000005261 00000 п. 0000005381 00000 п. 0000005441 00000 п. 0000005567 00000 н. 0000005627 00000 н. 0000005687 00000 н. 0000005793 00000 н. 0000005900 00000 н. 0000006038 00000 н. 0000006176 00000 п. 0000006268 00000 н. 0000006357 00000 н. 0000006478 00000 н. 0000006538 00000 н. 0000006598 00000 н. 0000006708 00000 н. 0000006768 00000 н. 0000006828 00000 н. 0000006968 00000 н. 0000007072 00000 н. 0000007182 00000 н. 0000007242 00000 н. 0000007367 00000 н. 0000007497 00000 н. 0000007557 00000 н. 0000007617 00000 н. 0000007753 00000 н. 0000007858 00000 н. 0000007918 00000 п. 0000007978 00000 н. 0000008038 00000 н. 0000008152 00000 н. 0000008269 00000 н. 0000008329 00000 н. 0000008466 00000 н. 0000008615 00000 н. 0000008675 00000 н. 0000008734 00000 н. 0000008841 00000 н. 0000008900 00000 н. 0000008959 00000 н. 0000009019 00000 н. 0000009173 00000 п. 0000009233 00000 н. 0000009293 00000 н. 0000009379 00000 п. 0000009473 00000 н. 0000009532 00000 н. 0000009645 00000 н. 0000009752 00000 н. 0000009811 00000 н. 0000009920 00000 н. 0000009981 00000 н. 0000010042 00000 п. 0000010140 00000 п. 0000010201 00000 п. 0000010262 00000 п. 0000010752 00000 п. 0000011052 00000 п. 0000011570 00000 п. 0000011794 00000 п. 0000011956 00000 п. 0000012186 00000 п. 0000012216 00000 п. 0000012257 00000 п. 0000012279 00000 н. T (f҂ (-3X! ML͚ ~ UACEsA fт! F% I {›V @ Z0G = ~ h’xɯ, T՞ 9 pvx-0us / Ǔ a‹ #ZM (2E * zGw {ogO @ 3on_.żF} tF1nK vI4n` ْ̳ ‘ΒHđ_T ݑ [ м, №№ 9 [ПлͥИ_ | д7`ждХАп) IP: Т {QXIHR

UPkthE3iTFV 1ic. #;} GQ_ * Uy pxn) / i $ oF ! ړ ga’ƹ1s (`Hq x- ߱ [vtw2V4g * & ĽHb_B1 ~ ‘L [} C #

Soil: The Foundation of Agriculture

Александратос, Северный Мир продовольствие и сельское хозяйство: среднесрочные и долгосрочные перспективы. Труды Национальная академия наук США Америки 96 , 5908-5914 (1999).

Бернхард А. Азот Цикл: процессы, игроки и влияние человека. Знания в области естественного просвещения 2 , 12 (2010).

Бонгаартс, Дж. Хуман рост населения и демографический переход. Философские труды Королевского общества биологических наук 364 , 2985-2990, (2009) DOI: 10.1098 / rstb.2009.0137.

Brady, N.C. & Weil, Р. Р. Природа и свойства почвы, 13-е изд. Прентис Холл, 2002.

Брэди, Н. К. и Вейл, Р. Р. Природа и свойства почвы, 14-е изд.Прентис Холл, 2008.

Brodt, S., et al. Устойчивое сельское хозяйство. Природа Образовательные знания 3 (2011).

Diamond, J. Оружие , Микробы и сталь: судьба человеческих обществ . Нортон, 1999.

Эпштейн, Э. Аномалия кремния в биологии растений. Труды Национального Академия наук Соединенных Штатов Америки 91 , 11-17 (1994).

Харлан, Дж. Р. сельскохозяйственных культур и человек. г. Soc. Агрон. и почвоведение. Soc. Am., 1992.

Havlin, J. L. et al. Плодородие почвы и удобрения . 7 изд., 2005.

Гилель, Д. Из Земля: цивилизация и жизнь почвы . Калифорнийский университет Press, 1992.

Дженни, Х. Факторы Почвенная формация . Макгроу-Хилл, 1941.

Йохансон, округ Колумбия, и Б. Эдгар. 2006. От Люси к языку: переработанное, обновленное и расширенное. Саймон и Шустер, Нью-Йорк.

Лал, Р. Эрозия почвы от тропические пашни и меры борьбы с ними. Успехи в агрономии 37 , 183-248 (1984).

Лутц, В., Сандерсон, В. & Щербов, С. Конец роста мирового населения. Природа 412 , 543-545 (2001).

Монтгомери, Д. Р. Грязь: Эрозия цивилизаций . Университет Калифорнии, 2007.

Монтгомери, Д. Р. Эрозия почвы и устойчивость сельского хозяйства. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки 104 , 13268-13272 (2007) DOI: 10.1073 / pnas.0611508104.

Мосс, Б. Загрязнение воды по сельскому хозяйству. Философские труды Королевского общества Биологические биологические Наук 363 , 659-666, DOI: 10.1098 / rstb.2007.2176 (2008).

Pimentel, D. et al. Экологические и экономические издержки эрозии почвы и выгоды от сохранения. Наука 267 , 1117-1123 (1995).

Pimentel, D. et al. Мировое сельское хозяйство и эрозия почв. Биология 37 , 277-283 (1987).

Прайс, T. D. & Гебауэр, А. Б. Последние охотники, первые фермеры: новые перспективы Доисторический переход к сельскому хозяйству . Школа американской исследовательской прессы (1995).

Pyne, S. Пожар: Краткое описание История . Университет Вашингтон Пресс, 2001.

Шульце, Д. Г. в Минералы в почвенных средах , ред.Б. Диксон и С. Сорняк. Общество почвоведения Америки, 1989.

Шварц, Г. М. и Николс, Дж. Дж. после краха: возрождение сложных обществ . Университет of Arizona Press, 2006.

Шарпли, А. Н., Хейгарт, П. М. и Джарвис, С. К. Введение: сельское хозяйство как потенциал источник загрязнения воды. Сельское хозяйство, гидрология и качество воды , 4-5 (2002).

Певица, M. J. & Маннс, Д. Н. Почвы: Введение , 6-е изд.Pearson Education Inc., 2006.

Смит, Б. Д. Возникновение сельского хозяйства . Научная американская библиотека, 1995.

Sparks, D. L. Экологический Химия почв . Academic Press, Inc., 1995.

.

Sposito, G. The Химия почв , 2-е изд. Oxford University Press, 2008.

.

Суббарао, Г. В., Ито, О., Берри, В. Л. И Уиллер, Р. М. Натрий — функциональное питательное вещество для растений. Критические обзоры в области наук о растениях 22 , 391-416, DOI: 10.1080/073526803

495 (2003).

Тилман, Д. Глобал воздействие расширения сельского хозяйства на окружающую среду: необходимость в устойчивых и эффективные практики. Труды Национальной Академии наук США 96 , 5995-6000 (1999).

Тилман Д., Кассман К. Г., Матсон, П. А., Нейлор, Р., Поласки, С. Устойчивость сельского хозяйства и интенсивные производственные практики. Природа 418 , 671-677, DOI: 10.1038 / nature01014 (2002).

Trigger, B. G. Понимание Ранние цивилизации: сравнительное исследование . Кембриджский университет Press, 2003.

.

Трое, Ф. Р. и Томпсон, Л. М. Почвы и плодородие почв , 5-е изд. Оксфордский университет Пресс, 1993.

Вакацуки, Т. & Расыдин, А. Скорость выветривания и почвообразования. Геодерма 52 , 251-263 (1992).

Wrangham, R. Ловля Огонь: как приготовление пищи сделало нас людьми .Основные книги, 2009.

Эрозия почвы: влияние на продуктивность почвы

Эрозия почвы является серьезной экологической проблемой, поскольку может привести к загрязнению воды. Но знаете ли вы, что эрозия почвы также может серьезно снизить урожайность сельскохозяйственных культур? Большая часть сельскохозяйственной деятельности, особенно на склонах, увеличивает вероятность эрозии почвы. При сильной эрозии почвы она разрушается быстрее, чем может быть обновлена. Для большинства районов штата Айова потеря 1 дюйма на акр верхнего слоя почвы составляет примерно 167 тонн на акр, и для разработки 1 дюйма почвы со свойствами типичного верхнего слоя почвы требуется примерно 30 лет.Следовательно, большинство почв штата Айова (те, которые имеют потенциал глубокого укоренения, сформированные в проницаемых исходных материалах с благоприятными характеристиками почвы) могут испытывать скорость удаления почвы от 2 до 5 тонн на акр в год.

Даже ограниченная эрозия почвы может нанести вред продуктивности других почв. Эрозия определенно отрицательно сказывается на почвах с малой глубиной укоренения, медленно проницаемыми подпочвами и хрупкой структурой почв, а также на почвах от мелкой до коренной породы или крупнозернистых песках и гравиях.Никакое управление не может компенсировать нехватку подходящего почвенного материала.

Почвенные характеристики и урожайность.

Чтобы понять влияние характеристик почвы и эрозии на продуктивность почвы, производители должны понимать свойства почвы. В Айове долгосрочное воздействие эрозии почвы на продуктивность можно измерить по изменению трех свойств почвенного профиля:

1. толщина верхнего слоя почвы;
2. глубина укоренения, которая связана с влагоемкостью растений; и
3. глубина до максимального содержания глины в почвенном профиле.

Толщина верхнего слоя почвы

Вертикальный разрез почвы (профиль почвы) делится на три части: верхний слой почвы (горизонт A), подпочвенный слой (горизонт B) и почвенный материал (горизонт C). Верхний слой почвы обычно обогащен органическими веществами и имеет гранулированные агрегаты, которые расширяют поры почвы, уменьшают плотность почвы и усиливают проникновение воды и аэрацию. При эрозии верхнего слоя почвы снижается урожайность из-за потери питательных веществ и нарушения физических свойств почвы. Потеря верхнего слоя почвы и ее влияние на урожайность более выражены на почвах с крутыми склонами.

Глубина укоренения

По мере созревания сельскохозяйственных культур корни проходят через верхний слой почвы в подпочву, ища доступную воду и питательные вещества. Свойства грунта, такие как крупнозернистый песок и гравий, небольшая глубина коренной породы, плотность почвы более 1,65 грамма на кубический сантиметр и содержание глины более 42 процентов, могут ограничивать удлинение и развитие корней и тем самым влиять на урожайность. Тонкий верхний слой почвы означает меньшее содержание органических веществ, низкую водоудерживающую способность и меньшую глубину укоренения.Текстурное распределение в почвенном профиле также определяет, сколько воды доступно для растений. Грунты с крупной текстурой, как правило, быстрее отводят воду, тогда как почвы с мелкой текстурой удерживают воду слишком сильно для корней. Плохой дренаж наблюдается как в почвах со средним, так и в мелкозернистом текстуре на вогнутых формах рельефа, а при отсутствии искусственной дренажной системы развитие корней нарушается из-за недостатка кислорода.

Глубина до максимального содержания глины в почве по профилю

Частицы глины имеют тенденцию накапливаться ниже верхнего слоя почвы из-за выщелачивания.Когда верхний слой почвы подвергся эрозии, потеря органических веществ может изменить физические свойства почвы, особенно ее плотность. Более высокое содержание глины на поверхности может уменьшить инфильтрацию верхнего слоя почвы, уменьшая подпитку почвы, тем самым уменьшая доступность воды для растений.

Почва и питательные вещества

Плодородие почвы жизненно важно для продуктивной почвы, но плодородная почва не обязательно является продуктивной почвой. Большая часть органического вещества, примерно 50 процентов доступного для растений фосфора (P) и калия (K) сосредоточены в верхнем слое почвы (горизонт А).Потеря верхнего слоя почвы из-за эрозии способствует потере присущих почвенным уровням плодородия азота, P, K и, таким образом, снижению потенциальной урожайности сельскохозяйственных культур. Добавление навоза и удобрений может обеспечить необходимые питательные вещества для сельскохозяйственных культур и помочь компенсировать некоторую потерю естественного плодородия, вызванную эрозией почвы. Но продуктивность эродированных почв может быть восстановлена ​​за счет дополнительных затрат только при наличии благоприятного грунтового материала. Продуктивность, утраченная из-за чрезмерной эрозии почвы, не может быть восстановлена ​​с помощью дополнительных затрат, когда почвы имеют подпочвенный материал с неблагоприятными физическими и химическими свойствами для роста корней растений.В почвах с хрупким грунтом, ограниченной глубиной укоренения, крупнозернистым песком и гравием или высокой плотностью практически отсутствует возможность возмещения потерь урожая при повышенных затратах. Потеря урожайности разрушительна.

Таким образом, предотвращение эрозии почвы означает сохранение естественного плодородия почвы и минимизацию удобрений и затрат на управление. Понимание влияния эрозии на продуктивность почвы означает знание характеристик ваших почв. Информация о характеристиках почвенного профиля доступна в каждом отчете по обследованию почв графства.

Эта статья впервые появилась на странице 163 в номере IC-488 (20) от 19 августа 2002 года.

Природа плодородия почвы

Почва считается плодородной, если она продуктивна, то есть может поддерживать пышный и здоровый рост желаемых растений, будь то садовые растения, ландшафтные растения или сельскохозяйственные культуры. Но что делает почву плодородной? Какие характеристики почвы определяют, будет она продуктивной или нет? Этот вопрос задают неоднократно на протяжении многих лет. Вот краткое изложение нашего текущего понимания этой темы.

Три аспекта плодородия почвы

Плодородие почвы определяется тремя различными аспектами: химическим, биологическим и структурным (то есть физическим). Хотя их можно рассматривать по отдельности, на самом деле они взаимосвязаны.

Химический аспект

За последние 100 лет или около того агрономы поняли, что химический состав почвы является очень важным аспектом плодородия. Почвы, богатые важными питательными веществами для растений, будут плодородными, если эти питательные вещества растворимы или могут стать растворимыми.Наиболее важными элементами, в которых растения нуждаются в значительных количествах, являются азот (N), обычно в форме нитратов или аммиака, и минеральный фосфор (P), предпочтительно в виде растворимых фосфатов, и калий (K). Большинство коммерческих удобрений содержат эти три основных элемента. Другие питательные вещества, которые в меньших количествах важны для роста растений, включают минералы железо, магний, марганец, цинк, бор, медь и даже кремний. Последние часто добавляют в некоторые коммерческие удобрения.Химический аспект плодородия почвы, по сути, связан с наличием в почве этих важных питательных веществ. К другим важным химическим характеристикам относятся засоленность почвы, pH почвы и содержание органических веществ.

Биологический аспект

В то время как фермеры заняты внесением химических удобрений в свои посевы, природа неуклонно следит за плодовитостью естественных лесов и прерий по всему миру без прямого внесения минералов. Вместо этого бесчисленные популяции микробов, включая бактерии и грибы, выполняют важные задачи, улучшающие плодородие почвы.Эти задачи по удобрению обычно выполняются в корневой зоне растений-хозяев, которые делают сахар доступным для подпитки процесса. К таким задачам относится азотфиксация. То есть газообразный азот из воздуха химически связан с растворимыми соединениями (такими как нитраты) или связан с нерастворимыми органическими соединениями, которые со временем разлагаются, высвобождая растворимые соединения азота (например, аммиак), которые используют растения. Другой важной задачей удобрений является превращение нерастворимого минерального фосфора в растворимые фосфаты, которые растения могут легко усваивать и использовать.Наконец, продолжающееся биоразложение мертвого органического вещества постоянно высвобождает растворимые соединения азота и различные минералы для повторного использования растениями в качестве питательных веществ. Фиксация азота обычно осуществляется различными ризосферными бактериями, включая виды Rhizobium, которые являются симбиотическими с бобовыми, а также различными свободноживущими бактериями, которые размножаются в почве корневой зоны. Солюбилизация фосфора осуществляется как бактериями, так и грибами, в том числе микоризными грибами и разлагающимися грибами, такими как Trichoderma.Биоразложение и переработка органических веществ осуществляются различными бактериями и разлагающимися грибами, а также им помогают другие формы жизни, такие как простейшие, насекомые и дождевые черви.

Структурный аспект

Физическая структура почвы также оказывает большое влияние на ее продуктивность. Чтобы почва была плодородной, она должна быть достаточно пористой. Это позволяет удерживать воду и воздух в количестве, достаточном для поддержания растений. Песчаная почва может быть слишком пористой, если дождевая или поливная вода сразу вымывается, а верхний слой почвы быстро высыхает.Глинистая почва часто бывает слишком плотной, поэтому вода скапливается на поверхности и не может проникнуть вниз. Хорошая структура почвы существует, когда почва состоит из частиц разного размера. Есть некоторые натуральные материалы, которые связывают мелкие частицы почвы в агрегаты различного размера, тем самым увеличивая пористость и улучшая структуру почвы или «пахоту». Бактерии и микоризные грибы выделяют такие клейкие материалы, которые образуют агрегаты частиц и способствуют хорошей структуре почвы. Это уменьшает уплотнение и увеличивает пористость, а также способность почвы удерживать воздух и воду.Кроме того, различные микробы производят натуральные поверхностно-активные вещества, которые способствуют проникновению воды через почву.

Управление плодородием почвы

Плодородие почвы можно улучшить, устраняя недостатки в каждом из этих трех аспектов. Огромная промышленность по производству удобрений развивалась, чтобы поставлять продукты, которые улучшают химический состав почв, поставляя N, P, K и другие минералы, необходимые растениям. Продукты этого типа известны как химические удобрения. Другие способы обработки, такие как известкование, могут решить проблемы с кислотностью, в то время как добавки растворимого кальция могут решить проблемы высокой солености.Внесение минеральных добавок в почву — это наиболее распространенный в настоящее время метод повышения плодородия почвы. Хотя этот метод очень эффективен, ему не хватает устойчивости. Внесенные удобрения в конечном итоге израсходованы или вымываются, и их необходимо повторно вносить для поддержания продуктивности. Кроме того, неконтролируемое вымывание удобрений в грунтовые воды создало серьезные проблемы загрязнения водосборных бассейнов и водных путей.

В последние годы наука и промышленность объединились для разработки продуктов, улучшающих биологический аспект плодородия почвы.Эти продукты содержат микоризные грибы и / или полезные ризосферные бактерии, которые можно добавлять в почву до или во время посадки, чтобы обеспечить микробную активность, которая создает устойчивое плодородие почвы. (Такие продукты называются «биоудобрениями».) После внедрения эти микробы могут колонизировать корневую зону и создавать самоподдерживающиеся популяции, которые постоянно улучшают минеральный состав почвы (за счет азотфиксации, фосолюбилизации и повторного использования питательных веществ).

Структурой почвы можно управлять различными способами.Помимо своего воздействия на химический состав почвы, микробы также могут улучшать структуру почвы, способствуя агрегации частиц почвы и производя естественные поверхностно-активные вещества, улучшающие проникновение воды. Однако структурные улучшения микробами происходят медленно и постепенно. Более немедленные улучшения могут быть внесены напрямую. Например, фермеры регулярно обрабатывают почву, чтобы уменьшить ее уплотнение. В городских условиях ландшафтные дизайнеры разуплотняют почву под деревьями с помощью вертикальной стимуляции, радиального рытья траншей или нагнетания сжатого воздуха в процессе, известном как «разрушение».Коммерческие поверхностно-активные вещества используются для улучшения водопроницаемости, особенно при орошении дерна или при внесении растворимых удобрений путем распыления, полива или инъекции в почву. Сверхабсорбирующие материалы (гидрогели) обрабатываются почвой для увеличения ее водоудерживающей способности. Все эти обработки предназначены для улучшения плодородия, затрагивая один или несколько аспектов структуры почвы.

Трехсторонний подход

LebanonTurf намеревался охарактеризовать природу плодородия почвы, но только для того, чтобы открыть для себя «Природа в плодородии почвы.«Вооружившись этим пониманием, LebanonTurf предлагает биологический подход к плодородию почвы и сочетает этот подход как с классическими, так и с современными методами улучшения химического состава и структуры почвы. Продукты ROOTS обеспечивают немедленное получение минеральных добавок в химической форме и устойчивое плодородие в биологической форме. Поверхностно-активные вещества и гидрогели добавляются там, где это необходимо для решения структурных проблем в краткосрочной перспективе. Результатом является линейка продуктов, обеспечивающих комплексный подход к плодородию почвы: биологическому, химическому и физическому (структурному).Ни одна другая компания не видела полной картины. Ни у одной другой компании нет более продвинутого или комплексного подхода к плодородию почвы.

Фермерские знания о почве, логика управления плодородием и ее связь с научно проанализированными свойствами почвы на юге Эфиопии | Сельское хозяйство и продовольственная безопасность

Тип почвы фермера

Как видно из рисунка 3 и таблицы 1, фермеры в настоящем исследовании имеют традицию связывать изменчивость почв с различными местными номенклатурами почв.Фермеры использовали целостный подход к распознаванию, классификации и названию местных почв. Рациональность фермеров при классификации объединяет когнитивные знания фермеров о почвах (например, ее цвет, проницаемость, водоудерживающая способность, удобоукладываемость, текстура и плодородие) с практиками, связанными с почвой, такими как пригодность сельскохозяйственных культур, управление плодородием почвы (таблица 1). Аналогичным образом, широкие критерии фермеров были также представлены в [7, 17]. Фермеры выделили 12 типов почв (Таблица 1). Индикаторы наименования и классификации большинства типов почв относительно однородны на большой территории, говорящей на одном языке — волайтии.Следовательно, было идентифицировано семь типов почв, распространенных в этой местности, на которые приходится 99% проб (рис. 3). В отличие от стандартной процедуры, при которой почвы исследуемой территории группируются как Nitisols [8, 25], типы почв фермера детализированы и очень разнообразны. Фермеры используют слово bita как суффикс , выражение на языке Wolaitia , что буквально означает почва.

Рис. 3

Типы почвы фермеров для образцов, собранных в исследуемых районах. Размер и номер каждого пузыря указывают пропорцию и процентное соотношение с учетом количества образцов в районе.Размер выборки для Damot Gale = 243, Damot Sore = 216, SodoZuria = 330 и всего = 789

Таблица 1 Типы почвы фермеров и предполагаемые характеристики почвы в изучаемых районах зоны Волайта на юге Эфиопии.

Среди типов почв преобладает Arrada bita , за которым следует Lada bita > Gobo bita > Talla bita > Zo’o bita (рис. 3). Аналогичным образом, исследование, проведенное Data [32], показало, что большинство взрослых мужчин-фермеров в Волайта могут назвать до восьми различных типов почвы, в зависимости от того, проживают ли они в высокогорье, средней полосе или низине.Кроме того, исследование Паунда и Йонфы [23], проведенное в соседнем районе (Киндо-Койиша), зона Волайта, выявило аналогичные типы почв, такие как Керета , Гобо , Талла и Чере бита. Как правило, встречаемость типов почвы варьировалась в зависимости от ландшафта. Chere bita был обычен на пологих склонах. Arrada, Gobo и Kereta bita чаще всего встречались на пологих склонах . Lada, Talla и Zo’o bita , которые широко считаются низкоплодородными почвами, располагались от пологих до холмистых склонов.По данным Data and Scoones [8], большее разнообразие типов почв, идентифицированных фермерами в Волайта, является результатом сочетания нескольких факторов, таких как ландшафтное положение, различия в свойствах почвы (например, текстура и цвет, в первую очередь) и их влияние на урожай. рост.

Цвет почвы широко использовался фермерами для классификации почвы. Преобладающими цветами почвы были коричневый, темно-красновато-коричневый и красновато-коричневый цвета. Местные фермеры считали красновато-коричневую почву плохой плодородием, а более темные почвы — хорошими плодородными почвами.В основном они считали, что почвы, богатые органическим веществом почвы, то есть плодородные почвы, имеют более темный цвет. Различные ученые [14, 17, 19, 21, 23] сообщали об использовании цвета в качестве характеристики почв, и авторы заявили, что фермеры воспринимали и предпочитали черные почвы красным почвам.

Знания фермера о плодородии почв являются функцией многих переменных, которые рассматриваются одновременно, и большинство из них взаимосвязаны. На местном уровне они оценивали плодородие почвы от низкого до высокого уровня.Обобщая мнения фермеров, можно сказать, что 58% выбранных полей относятся к категории преимущественно низкоплодородных. По удобоукладываемости почвы различаются от легко обрабатываемых категорий до сложных (таблица 1). Разница может быть связана с количеством глины, имеющей липкие свойства, и содержанием влаги в почве. Следовательно, почвы, которые, как считается, имеют высокое содержание глины (например, Chere, Talla и Kereta bita ), становятся липкими при увлажнении и их трудно вспахивать во время культивирования в засушливый сезон. Скорость инфильтрации воды имеет решающее значение в исследуемой области, поскольку она влияет на рост сельскохозяйственных культур, выбор культур, интенсивность посевов и управление.По этой причине фермеры постоянно оценивают степень и распределение влаги в слоях почвы на протяжении всего сельскохозяйственного цикла [17]. Способность почвы обеспечивать движение воды (проницаемость) и удерживать ее в корневой зоне зависит от типа почвы. Согласно рейтингу фермеров, проницаемость почвы варьируется от низкой (влагоудерживающая почва) до высокой (просачивание и быстрое высыхание). Например, ограничением Gobo bita является чрезмерная проницаемость, которая делает его более чувствительным к нехватке воды.С другой стороны, Chere bita имеет низкую проницаемость, сложен в обработке (в мокром и сухом состоянии) и используется для выращивания культур, которые адаптируются к условиям один раз в год.

О знаниях фермеров в оценке своих почв с использованием целостных представлений, таких как цвет почвы, проницаемость, водоудерживающая способность, обрабатываемость и плодородие почвы, сообщалось в Эфиопии [19, 20], Буркина-Фасо [10], Северном Лаосе [ 14], западная Кения [6], Непал [21], Мексика [17] и Руанда [7].

Типы почвы для фермеров и их свойства

В таблице 2 представлены физико-химические свойства почвы и показаны различия в зависимости от типа почвы, используемой фермерами.Гранулометрический состав почвы показал, что содержание глины и ила колебалось от 35 до 71% и от 19 до 47%, соответственно. Содержание глины выявило тенденцию к увеличению от Arrada bita к бесплодным типам почвы ( Lada, Gobo, Zo’o bita ), тогда как ил показал противоположную зависимость. Эти отношения были значительными и лучше всего объяснялись экспоненциальными ( r ² = 0,59) и линейные ( r ² = 0.60) регрессия для частиц глины и ила соответственно. Соответственно, почвы, определенные фермерами как неплодородные ( Lada bita и Zo’o bita ), имеют глинистую текстуру, а почвы, которые воспринимаются как средне- и высокоплодородные (например, Arrada bita ), имеют текстурный класс илистые глины (Таблица 2 ). Различия в структуре почвы между типами почв можно объяснить их наличием в различных топографических положениях, где почвы, расположенные на пологих или холмистых склонах, обычно имеют структуру глины по сравнению с илистой структурой вниз по склону [33].Насыпная плотность почвы составляла от 1,1 до 1,2 г / см ⁻³ , где самые низкие и самые высокие значения были для плодородных и неплодородных почв, соответственно. Было также отмечено, что объемная плотность имеет тенденцию к снижению по мере перехода от Arrada bita к бесплодным типам почвы ( Lada, Gobo, Zo’o bita ). Связь была значимой и лучше всего объяснялась полиномиальной регрессией ( r ² = 0,78). Разница в вариациях может быть связана с классами текстуры почвы [33].Однако среднее значение оказалось удовлетворительным для роста растений [34].

Таблица 2 Средние значения физико-химических свойств локально классифицированных почв в изученных районах зоны Волайта, юг Эфиопии

Среднее значение pH почвы (H ₂ O) варьировалось от 5,6 ( Zo’o bita ) до 6,4 ( Arrada bita ). Различия в методах управления почвами для разных типов почв могут способствовать наблюдаемым значениям pH. По сравнению с Zo’o bita , более высокое содержание органических удобрений и внесение растительных остатков должно способствовать более высокому pH по сравнению с Zo’o bita (Таблица 2), который в основном подвергается полному удалению растительных остатков и использованию неорганических удобрений.PH почвы показал тенденцию к снижению с Arrada bita в сторону бесплодных типов почвы ( Lada, Gobo, Zo’o bita ). Эта тенденция была объяснена полиномиальной регрессией ( r ² = 0,54). Аналогичным образом Saito et al. [14] сообщили, что почвы, описанные фермерами как плодородные, имели более высокий pH, чем другие почвы. Однако среднее значение pH для типов почв было отнесено к категории умеренно кислых (5,6–6,5) [35].

Содержание органического углерода (ОС) в почве было в пределах 1.6% ( Talla bita), и 2,2% ( Arrada, Gobo и Zo’o bita ). Независимо от значений, типы почв были разделены на очень низкие (<2%) и низкие (2–4%) [36]. Это может указывать на то, как типы почв в исследуемой области подвергались интенсивной культивации. Общий азот (TN) колеблется от 0,1 до 0,2% (таблица 2). Как правило, почвы, воспринимаемые фермерами как плодородные (например, Arrada bita ) и неплодородные (например, Lada bita) , имели наивысшие и наименьшие значения соответственно.Точно так же типы почв, которые трудно пахать, и почвы с высоким содержанием воды (например, Talla, Gobo и Chere bita) имели наименьшее значение TN, которое можно было бы приписать высокому поглощению и подверженности N различным потерям. Asongwe et al. [37] заявили, что специфические для фермерских хозяйств практики могли повлиять на минерализацию, где участки, характеризующиеся быстрой минерализацией, могут привести к высоким потерям азота. TN почвы находилась в низком (0,1–0,2%) статусе [36]. Общий почвенный азот обычно считается довольно плохим показателем доступного для растений азота.Однако считается, что TN становится хорошим показателем способности почвы к минерализации азота [12].

Доступная концентрация фосфора в почвах варьировала от 3 до 21 мг / кг ^-1 (таблица 2). Тип почвы с более высоким pH почвы и ОС (т.е. Arrada bita) показал самое высокое значение по сравнению со всеми другими почвами, которые содержали от 3 до 8 мг кг ^-1 (Таблица 2). Эта взаимосвязь была значимой и лучше всего описывалась экспоненциальной регрессией ( r ² = 0.83). Однако, независимо от численных различий, все локально идентифицированные почвы показали концентрацию фосфора ниже критического уровня (30 мг / кг ^-1 ), предложенного для эфиопских почв [35]. Более низкое содержание фосфора может быть приписано комбинированному эффекту интенсивного выращивания, более низкого содержания фосфора и внесения органических удобрений, а также более низких значений pH. О более низком содержании фосфора на возделываемых почвах также сообщалось в литературе [4, 5, 37,38,39].

Результат относительно обменных оснований выявил различия между типами почв (Таблица 2).Площадка катионообмена почвенных типов в основном занята Ca> Mg> K. Концентрация оснований в обменном комплексе составляла от 9 до 15 Смоль _c кг ⁻¹ (табл. 2). Наибольшие и наименьшие значения были зафиксированы у Arrada bita и Lada bita соответственно. Общее количество сменных оснований типов почв, похоже, уменьшилось с Arrada bita до Lada bita. Эта взаимосвязь между типами почв и заменяемыми основаниями была значимой и лучше всего описывалась логарифмической регрессией ( r ² = 0.71). Чаще всего Arrada bita находится недалеко от приусадебных участков, куда поступали зола, бытовые отходы и навоз. Эти методы могут привести к более высокому статусу основания в Arrada bita вместо Lada bita , где непрерывное поглощение без внесения питательных веществ и выщелачивания больше [33, 37]. С другой стороны, доступный S-статус типов почв был обнаружен в узких диапазонах (10–13,5 мг / кг ^-1 ), что ниже критических уровней, используемых для эфиопских почв (20 мг / кг ^-1 ) [35].Более низкий уровень содержания серы во всех типах почвы может быть связан с более низким уровнем содержания углерода в почве, поглощением урожая и неиспользованием сернистых удобрений. В Эфиопии разные исследователи также сообщили о более низком содержании доступной серы в культурных почвах [4, 5, 35, 40].

Существовала изменчивость содержания микроэлементов в типах почв (Таблица 2). Концентрации бора и меди варьировались от 0,4 до 0,7 мг / кг ⁻¹ , при этом более высокое содержание было зарегистрировано на плодородной почве (например, Arrada bita ), а наименьшее — на неплодородной почве (например, Arrada bita ).г., Lada bita) . Между тем, связь между Cu и типами почв достоверно предсказывалась положительной линейной регрессией ( r ² = 0,64). Коэффициент регрессии для B с типами почвы не был значимым, но объяснялся логарифмической регрессией ( r ² = 0,33). Тем не менее, независимо от типов почв, их статус был ниже критических уровней, предложенных для эфиопских почв, т.е.е. 0,8 мг кг ^-1 для B и 0,9 мг кг ^-1 для Cu [35]. С другой стороны, Fe, Mn и Zn во всех типах почв были обнаружены выше критического уровня Fe (80 мг кг ^-1 ), Mn (25 мг кг ^-1 ) и Zn (1,5 мг кг ^{— 1} ) [35].

ЕКО почвы варьировала от 18 до 23 Смоль _c кг ⁻¹ . Более высокое значение было получено для Arrada bita, , а наименьшее — на водоудерживающей почве ( Chere bita ) и неплодородной почве (e.г., Lada bita). Согласно Лэндону [36], типы почв подпадают под среднюю категорию CEC (15–25 смоль _c кг ⁻¹ ), что означает, что они обладают умеренным потенциалом удержания питательных веществ от потерь от выщелачивания. Открытие, о котором сообщил Фануэль [33] в районе исследования, показало, что источник заряда в ЦИК зависит от pH. Таким образом, крайне важно контролировать и повышать pH почвы, чтобы увеличить их потенциал [37]. Об этом свидетельствует модель Arrada bita , которая получила относительно лучшее управление почвой и более высокий уровень pH (6.4) и, в свою очередь, имеет более высокий ЕКО, чем другие типы почв. Соответственно, также сообщалось о более высоких значениях CEC на почвах, определенных фермерами как плодородные, по сравнению с почвами, которые считались неферментированными [14].

В целом логика фермеров продемонстрировала связь с научными знаниями о большинстве измеренных физических и химических свойств почвы при анализе тенденций. Это говорит о способности фермеров различать изменчивость плодородия почвы. Это согласуется с [7, 12, 17, 21], которые наблюдали, что FSK хорошо согласуется с научно измеренными свойствами почвы.Несмотря на то, что фермеры знают, что такое изменчивость почв на их поле и используют любые различия в плодородии почв на их полях, оценки с использованием химических свойств выявили ограничение по питательным веществам. Это демонстрирует, что научные дисциплины, такие как химия почвы и биология почвы, являются важными инструментами для модернизации системы FSK [7]. Следовательно, дополнение FSK научными подходами (химические свойства почвы) в исследуемой области важно для лучшего распознавания биофизической среды, интерпретации рациональности фермеров, установления прочной взаимосвязи между подходами, дружественного общения с фермерами и потенциально повышения вероятности успех вмешательств по управлению плодородием почв.

Стратегии фермеров по управлению плодородием почвы

Фермеры используют диаммонийфосфат (ДАФ), мочевину и фермерский навоз (FYM) в качестве источников удобрений. Сельскохозяйственные культуры, на которые вносятся материалы, включают Tef , кукурузу, пшеницу, фасоль, картофель, сладкий картофель, таро, набор и кофе. Фермеры предпочтительно применяют FYM или бытовые отходы для набора серии , кофе, корнеплодов и клубнеплодов, в то время как минеральные удобрения используются для тефа, кукурузы, пшеницы, фасоли и картофеля.Практика внесения удобрений фермерами в районе Волайта специально на исследуемую территорию также кратко указана в [5].

Средняя норма применения DAP и FYM значительно варьировалась в зависимости от типа почвы у фермеров (Таблица 3). Фермеры вносили наименьшее (23 кг га ⁻¹ ) и наибольшее (50,6 кг га ⁻¹ ) количество удобрений DAP на плодородную почву ( Arrada bita), и заболоченную ( Chere bita ), соответственно, в которых за максимальным количеством следовала неплодородная почва ( Zo’o bita ), т.е.е., 45,3 кг га ⁻¹ . Использование неорганических удобрений было выше на менее плодородных почвах, чем на плодородных. Внесение удобрений мочевины оказалось незначительным среди типов почв. В целом, мочевина вносилась в очень небольшом количестве — от 4 до 10 кг га ^-1 . На FYM наблюдалась противоположная тенденция внесения неорганических удобрений. Величина варьировала от 0,1 до 1,7 т га ⁻¹ (табл. 3). Arrada bita получил самый высокий FYM, а наименьший — Lada bita.

Таблица 3 Управление плодородием почв на локально классифицированных почвах в исследуемых районах зоны Волайта, южная Эфиопия

Настоящие результаты показали, что фермеры понимают свою почву и сознательно распределяют урожай и дефицитные удобрения. Фермерская логика управления плодородием почвы показала очевидную связь с внесением удобрений. Отношения лучше всего описывались полиномиальной функцией. Было обнаружено, что по мере снижения уровня плодородия почв фермерских типов почв количество DAP, вносимого в почву, увеличивалось ( r ² = 0.61) (рис.4). С другой стороны, для FYM ( r ² = 0,85) (рис.5).

Рис. 4

Взаимосвязь между типом почвы фермерами и внесением удобрений DAP. Примечание : 1. Arrada bita, 2. Kereta bita, 3. Talla bita, 4. Gobo bita, 5. Zo’o bita, 6. Lada bita, 7. Чере бита

Фиг.5

Взаимосвязь между типом почвы фермеров и внесением FYM. Примечание : 1. Arrada bita, 2. Kereta bita, 3. Talla bita, 4. Gobo bita, 5. Zo’o bita, 6. Lada bita, 7. Чере бита

Фермеры в исследуемой области в основном выращивают многолетние и овощные культуры на плодородных почвах с использованием FYM. Отвечая на вопрос о причинах более высокого содержания органических удобрений в Arrada bita , фермеры указали, что лучшая реакция культур, близость садовых полей к дому, ограниченная доступность отказавшихся от домашних удобрений и FYM, а также тип культур, выращиваемых вокруг дома, были факторами, влияющими на они выделяют больше органических остатков в Arrada bita .Очевидно, что для фермеров органическое вещество является основным фактором поддержания плодородия почвы, а почвы с органическими веществами в верхнем слое почвы потенциально имеют хорошее сельскохозяйственное качество [17]. И наоборот, фермеры используют высокие нормы неорганических удобрений для однолетних зерновых культур, выращиваемых на удаленных полях и менее плодородных почвах. Этот вывод согласуется с предыдущими исследованиями в Wolaita [33, 41, 42]. Более того, об опыте руандийских фермеров по применению FYM на лучших почвах, чем на других типах почв, за счет реализации наилучших откликов сельскохозяйственных культур, сообщили Rushemuka et al.[7].

Фермеры типы почв и их продуктивность

Данные, касающиеся реакции сельскохозяйственных культур на разные типы почв фермеров, продемонстрировали значительные различия (Таблица 4). Тип почвы, воспринимаемый как плодородный ( Arrada bita). продемонстрировал сравнительное преимущество урожайности зерна (кукуруза и фасоль) по сравнению с неплодородными почвами (например, Lada bita, Zo’o bita ) и почвой с более высоким влагоудержанием (например, Chere). bita ) (таблица 4). Урожайность кукурузы в Arrada bita без внесения удобрений колебалась от 0.От 2 до 1,6 т га ^-1 , тогда как при внесении удобрений он составлял от 2,0 до 5,0 т га ^-1 . Урожайность кукурузы на Lada bita , без удобрений составляла от 0,2 до 1,2 т га ^-1 , а при внесении удобрений — от 1,0 до 3,0 т га ^-1 . В настоящем исследовании урожай зерна снижался по мере снижения уровня плодородия фермерских типов почвы (рис. 6, 7). Взаимосвязь урожайности зерна и типа почвы лучше всего описывалась полиномиальной функцией с r ² = 0.6 и 0,51 под удобренной кукурузой и фасолью соответственно. Кроме того, у неоплодотворенной кукурузы и фасоли коэффициент регрессии ( r ² ) составлял 0,47 и 0,65 для кукурузы и фасоли соответственно.

Таблица 4 Средняя продуктивность сельскохозяйственных культур на почвах, отнесенных к местной классификации, в исследуемых районах зоны Волайта, юг Эфиопии Рис. 6

Взаимосвязь между типом почвы у фермеров и урожаем кукурузы. Примечание : 1. Arrada bita, 2. Kereta bita, 3. Talla bita, 4. Gobo bita, 5. Zo’o bita, 6. Lada bita, 7. Чере бита . F удобренное поле фермерами, NF не удобренное

Рис. 7

Взаимосвязь между типом почвы у фермеров и урожайностью зерна фасоли. Примечание : 1. Arrada bita, 2. Kereta bita, 3. Talla bita, 4. Gobo bita, 5. Zo’o bita, 6. Lada bita, 7. Chere bita . F удобренное поле фермерами, NF не удобренное

Присутствие органических веществ в почве считается критически важным для урожайности сельскохозяйственных культур. Более высокий урожай плодородной почвы (например, Arrada bita ) по сравнению с бесплодными типами почвы (например, Lada bita, Zo’o bita ) может быть отнесен на счет относительно более высокого применения FYM и свойств почвы.В согласии с этим, Rushemuka et al. [7] сообщили, что благоприятный отклик хороших почв на применение FYM объясняется поступлением в почву питательных веществ. Кроме того, было описано положительное влияние почвенного органического вещества на хранение и поставку питательных веществ [43,44,45]. Кроме того, был отмечен значительно более высокий средний урожай риса из черноземов (т.е. воспринимаемых фермерами как плодородных) по сравнению с другими типами почв [14]. С другой стороны, чрезвычайно низкая урожайность сорта Chere bita может быть связана с высокими водоудерживающими характеристиками почвы.

Тем не менее, фермеры в исследуемой области получают очень низкие урожаи по сравнению с урожайностью, зарегистрированной на исследовательских станциях в Эфиопии [46], таких как кукуруза (12 т га ^-1 ), теф (3,4 т га ^-1 ), фасоль (4 т га ^-1 ) и картофель (6,5 т га ^-1 ). Разрыв в урожайности возникает из-за очень плохого ухода за растительными остатками, недостаточной компенсации питательных веществ для растений и непрерывного земледелия [4, 5]. Следовательно, это привело к дефициту нескольких питательных веществ, включая N, P, S, B и Cu.Следовательно, надлежащие методы, ведущие к повышению плодородия почвы, являются обязательными для повышения урожайности.

Определение почвы — управление питательными веществами

Профиль почвы

Профиль почвы состоит из двух или более слоев почвы, называемых горизонтами, один под другим, каждый параллельно поверхности земли. Важными характеристиками, которые различают различные горизонты, являются:

• Цвет, текстура, структура, консистенция, пористость и реакция почвы

• Толщина от нескольких футов до долей дюйма

• Как правило, горизонты сливаются друг с другом и могут иметь или не показывать резкие границы.

A Горизонт

Самый верхний слой в профиле почвы или на поверхности почвы.Он включает в себя слой мульчи и слой плуга. В этом горизонте больше всего живых организмов, состоящих из корней растений, бактерий, грибов и мелких животных. Органических веществ больше всего, особенно в слое мульчи. Когда почва обрабатывается неправильно, A Horizon может выветриться.

Горизонт B

Расположен непосредственно под горизонтом A и над горизонтом C. Это называется недра. Горизонт B обладает свойствами как A, так и C. Живых организмов меньше, чем в горизонте A, но больше, чем в горизонте C.Цвет также является переходным между A и C. Часто глинистость выше, чем в любом из других горизонтов.

C Horizon

Самая глубокая из трех. Это материал, из которого формируется минеральная часть почвы. Это материнский материал почв. Возможно, он накопился в результате разрушения твердой породы или был помещен туда под действием воды, ветра или льда.

Плодородная почва

Плодородная почва содержит достаточное количество всех питательных веществ, необходимых для роста растений.Полный потенциал сельскохозяйственных культур не реализуется, если нехватка питательных веществ возникает в любое время в течение цикла роста. Это верно даже при том, что растения способны замечательно восстанавливаться после коротких периодов голодания.

Плодородная почва не обязательно является продуктивной. Второе важное требование — почва должна быть подходящей для роста растений. Эта почва зависит от факторов окружающей среды, включая текстуру, структуру, водоснабжение почвы, pH , температуру и аэрацию.

Текстура, структура и цвет почвы

Классы и текстуры почвы

Важным фактором продуктивности почвы является текстура, определяемая как относительное процентное содержание песка, ила и глины.Почвы классифицируются по механическому составу каждого из горизонтов. Относительные пропорции глины, ила и песка определяют текстурный класс почвы.

Глины — мельчайшие частицы почвы; илы несколько больше по размеру, за ними следуют достаточно крупные пески, чтобы отдельные частицы были видны невооруженным глазом. В следующей таблице показано соотношение песка, ила и глины, обычно присутствующих в различных текстурных классах почв.

Структура почвы

Расположение частиц почвы в группы или агрегаты определяет «структуру».«Отдельная масса или скопление частиц почвы, скрепленных определенным образом, придают почве физические характеристики, такие как комок, призма, крошка или гранулы. Структура почвы часто более важна для фермера, чем текстура. Структура почвы может быть изменена. изменен, чтобы улучшить состояние почвы для максимального урожая и прибыли. Структура особенно важна для движения воды и предотвращения ограничений роста корней, которые влияют на доступность питательных веществ для сельскохозяйственных культур. Примеры различных типов структуры почвы показаны ниже.

Цвет почвы

Цвет в различных типах почв в первую очередь обусловлен количеством органического вещества и химическим состоянием железа и других соединений в минеральной фракции почвы. Другие минералы, такие как кварц, гранит и тяжелые черные минералы, также могут влиять на цвет почвы. Необработанные исходные материалы обычно имеют серый цвет или цвет природных минералов, из которых они получены.

Цвет подпочвы может многое сказать о возрасте и дренажных условиях почвы.Соединения железа могут существовать в окисленных формах (красный цвет), гидратированных оксидах (желтый цвет) и восстановленных формах (серый цвет).

Почвенные организмы

Минеральная почва является местом обитания разнообразной популяции живых организмов, которые играют важную роль в динамических изменениях, происходящих в почве. В почве обитают многие группы организмов, от микроскопических до видимых невооруженным глазом.

Некоторые из организмов микроскопических размеров — это бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли и простейшие.Большинство почвенных организмов зависят от органических веществ в качестве пищи и энергии. Следовательно, они обычно находятся в верхних 12 дюймах почвы. Одна из важнейших функций почвенных микроорганизмов — разложение растительных остатков. Некоторые из них превращаются в более стабильные органические соединения, устойчивые в почве в течение длительного периода времени. Но большой процент органического материала выбрасывается в атмосферу в виде углекислого газа. Кроме того, азот и другие важные питательные вещества для растений высвобождаются и становятся доступными для выращиваемых культур.

Бактерии Rhizobium образуют симбиотические отношения, которые приводят к фиксации азота в бобовых растениях. Эти организмы проникают в корни растений, вызывая образование на корнях небольших клубеньков. Затем они живут в симбиотических отношениях с растением-хозяином. Благоприятный эффект этого процесса проявляется, когда культивируемые бобовые культуры, такие как люцерна, клевер, соя и т. Д., Инокулируются при посеве подходящим штаммом бактерий ризобий.

Миллионы микроорганизмов в почве играют решающую роль в питании растений, хотя многие из них не идентифицированы.Улучшение понимания микробиологии питания растений — одна из важных нерешенных проблем управления питательными веществами сельскохозяйственных культур.

Вредные микроорганизмы

Некоторые почвенные микроорганизмы вредны для почвы и растущих растений в виде болезней, выработки токсинов и денитрификации. Когда поступление воздуха в почву ограничено, некоторые аэробные почвенные организмы могут получать кислород за счет восстановления сильно окисленных соединений, таких как нитраты. Дальнейшее восстановительное действие может привести к образованию свободного азота (N₂) и его утечке в атмосферу.Это не проблема окружающей среды, потому что 78 процентов атмосферы состоит из N₂, но результатом является чистая потеря азота, доступного для сельскохозяйственных культур. Другие микроорганизмы способствуют потере азота в виде газов NOx, сильнодействующих парниковых газов, которые могут быть экологической проблемой.

По материалам «Удобрения и поправки на почву» Фоллетта, Мерфи и Донахью.

Компоненты почвы

Органическое вещество

Органическое вещество почвы представляет собой скопление частично разложившихся и частично повторно синтезированных остатков растений и животных.Такой материал находится в активном состоянии разложения почвенными микроорганизмами. Следовательно, он временный и должен постоянно обновляться дополнительными растительными остатками.

Содержание органического вещества в почве составляет всего около 3-5 процентов по массе в большинстве верхних слоев почвы. Однако на самом деле в очень песчаных почвах он может составлять менее 0,5 процента. Органическое вещество служит «гранулятором» минеральных частиц, в значительной степени ответственным за рыхлое и рыхлое состояние продуктивных почв. Кроме того, органическое вещество является основным источником двух важных минеральных элементов, фосфора и серы, и по сути является единственным источником природного азота почвы.

Благодаря своему влиянию на физическое состояние почвы, органическое вещество также имеет тенденцию увеличивать количество воды, которое может удерживать почва, и долю этой воды, доступную для роста растений. Способность разложенного органического вещества (гумуса) удерживать воду и питательные ионы значительно превосходит способность глины, ее неорганического аналога. Следовательно, небольшое количество гумуса может значительно улучшить способность почвы способствовать росту растений.

Гумус и глина — очаг почвенной активности

Большая часть динамической природы почв приписывается частям более мелких компонентов, гумуса и глины.Оба этих компонента почвы существуют в коллоидном состоянии. Отдельные частицы каждой из них характеризуются чрезвычайно малым размером, большой площадью поверхности на единицу веса и наличием поверхностных зарядов, к которым притягиваются ионы и вода. Глина и перегной действуют как центры активности, вокруг которых происходят химические реакции и обмен питательными веществами. Привлекая ионы к своей поверхности, они временно защищают многие важные питательные вещества от вымывания, а затем медленно высвобождают их для использования в растениях. Считается, что из-за их поверхностных зарядов они также действуют как «контактные мосты» между более крупными частицами, тем самым помогая поддерживать стабильную зернистую структуру, в результате чего почва легко обрабатывается и имеет хорошее движение воздуха и воды.

По весу коллоиды гумуса обладают большей питательной и водоудерживающей способностью, чем глина. Однако глина обычно присутствует в больших количествах. По этой причине общий вклад глины в химические и физические свойства почвы, как правило, равен или превышает вклад гумуса. Лучшие сельскохозяйственные почвы содержат хороший баланс гумуса и глины.

Гумус

Гумус — очень сложное вещество, которое играет важную роль в удержании влаги и питательных веществ в почве и способствует формированию хорошей структуры почвы.Он имеет черный или темно-коричневый цвет, по консистенции губчатый или желеобразный. Часто гумус называют жизненной силой почвы, потому что он повышает ее плодородие. Почвенные организмы питаются и размножаются в гумусе. Поскольку гумус является коллоидом, он увеличивает катионообменную способность почвы.

Глина

Из-за ее решающей роли в обеспечении доступности питательных веществ в почве важно знать некоторые основные характеристики глины. Глинистые минералы состоят из слоев или пластин кремнезема и глинозема — двух наиболее важных элементов земной коры.Края этих листов обнажают отрицательные заряды, которые притягивают положительно заряженные питательные вещества.

Понимание минерального состава глинистых почв для любого поля дает важную информацию, которая помогает определить методы управления питательными веществами, наиболее подходящие для этого поля. Тип глинистых минералов, наряду с текстурой, структурой и органическими веществами, помогает принимать решения о питательных веществах.

Существует два основных типа глин: монтмориллонит и каолинит. Они встречаются в регионах с умеренным климатом, которые включают большинство важных сельскохозяйственных земель мира и практически все сельскохозяйственные почвы Соединенных Штатов.Другие виды глин, например иллит, присутствуют в меньших количествах.

Монтмориллонитовые глины

Монтмориллонитовые глины, встречающиеся в основном в засушливых регионах и в более холодных климатических условиях, таких как западные и средние западные штаты, состоят из одного слоя глинозема между двумя слоями кремнезема. Слои диоксида кремния и оксида алюминия не скрепляются плотно, они имеют тенденцию расширяться при намокании и сжиматься при высыхании. Эта расширяющаяся природа дает им большую площадь поверхности относительно веса (например, открытие «страниц» книги), что приводит к высокой способности удерживать воду и питательные вещества.Почвы с высоким содержанием монтмориллонита очень трудно обрабатывать во влажном состоянии, они липкие и труднопроходимые. Когда эти почвы высыхают, на поверхности появляются трещины.

Промежуточное пространство расширяется и сжимается при смачивании и высыхании. Отрицательные заряды находятся на поверхностях частиц, прослойках и сломанных краях коллоида.

Каолинитовые глины

Каолинитовые глины обычно встречаются в более влажном и умеренном климате, например на юго-востоке США, и более подвержены атмосферным воздействиям.Эти глины состоят из одного слоя диоксида кремния и одного слоя оксида алюминия, часто называемого глиной типа 1: 1. Слои удерживаются вместе более плотно, чем монтмориллонит, и поэтому не имеют тенденции к расширению при намокании и сжатию при высыхании. Их отрицательные заряды в основном располагаются вдоль сломанных краев коллоидов. В результате глинистые почвы каолинитового типа легче культивировать и содержат меньше воды, чем монтмориллонитовые глины.

Катионообменная способность

Каждый почвенный коллоид содержит чистый отрицательный электрический заряд из-за его структурного и химического состава.Коллоиды почвы обладают способностью притягивать и удерживать положительно заряженные элементы за счет электрического притяжения. Большинство химических соединений в растворе растворяются в электрически заряженные частицы, называемые ионами. Ионы с положительным зарядом называются катионами, а ионы, содержащие отрицательный заряд, называются анионами. Следовательно, положительно заряженные катионы, такие как калий (K⁺), кальций (Ca⁺⁺), магний ( Mg, ⁺⁺) и аммонийный азот (NH₄⁺), притягиваются и удерживаются на поверхности почвенных коллоидов так же, как магнит притягивает и держит железные опилки.

Монтмориллонитовая глина и органические коллоиды имеют большую открытую площадь поверхности, чем коллоиды каолинитового типа, и, следовательно, имеют более высокий общий отрицательный электрический заряд. Таким образом, монтмориллонитовые почвы обладают большей способностью удерживать положительно заряженные ионы питательных веществ или катионы. Эта характеристика называется катионообменной емкостью (CEC). Знание CEC почвы является основным для понимания того, как управлять внесением извести и удобрений. Поскольку каолинитовые глины имеют меньшую открытую площадь поверхности, они имеют более низкие значения (CEC), что означает меньшую способность удерживать питательные вещества.

CEC помогает объяснить, почему определенные элементы удобрений, такие как положительно заряженный калий, кальций и магний, а также азот аммония, не так легко вымываются из почвы, как отрицательно заряженные ионы или анионы нитратного азота, сульфатов или хлоридов.

Катионы, адсорбированные на поверхности почвенных коллоидов и содержащиеся в почвенном растворе, доступны для использования в растениях. Однако адсорбированные катионы могут быть заменены другими катионами, присутствующими в почвенном растворе, в процессе катионного обмена.Эти замещенные катионы могут затем соединиться с анионом и вымыться из почвы.

Например, когда большие количества удобрения, такого как хлористый калий (KCI), вносятся в почву, KCI растворяется во влаге почвы и диссоциирует на ионы K и Cl⁺. K⁺ в растворе имеет тенденцию обмениваться с Mg ⁺⁺, адсорбированным на глине и органическом веществе. K⁺ удерживается на частицах почвы, а Mg ⁺⁺ соединяется с Cl⁻ с образованием Mg Cl, растворимого соединения, которое затем вымывается из почвы с дождями.Поскольку растения удаляют питательные вещества из почвенного раствора в течение вегетационного периода, их концентрации меняются, и этот динамический обмен питательными веществами продолжается.

Сила, с которой катионы удерживаются коллоидами почвы, будет зависеть от нескольких факторов. Чем меньше катион и чем меньше воды он адсорбирует, тем сильнее катион удерживается на частицах почвы. Следовательно, ионы водорода удерживаются более плотно и их труднее заменить, чем более крупные и гидратированные катионы, такие как аммоний, кальций, магний и калий.Двухвалентные катионы (два заряда) обычно крепче удерживаются коллоидами почвы, чем одновалентные катионы (один заряд). Следовательно, двухвалентные катионы кальция и магния заменить труднее, чем одновалентные катионы, такие как калий и аммоний. Почвы с высоким содержанием песка и ила имеют более низкий процент глины и органического вещества и, следовательно, имеют более низкий ЕКО. Это объясняет, почему грубые почвы требуют более частого внесения извести и удобрений.

Определение катионообменной емкости почвы

Катионообменная емкость (CEC) почвы обычно выражается в миллиэквивалентах.Миллиэквивалент определяется как «один миллиграмм водорода или количество любого другого элемента, который его вытеснит». При применении к почвам миллиэквиваленты обычно выражаются на основе 100 граммов высушенной в печи почвы. Один миллиграмм водорода на 100 граммов почвы соответствует 10 частям водорода на один миллион частей почвы. Акр (верхние 6 2/3 дюйма) почвы весит около 2 000 000 фунтов. Следовательно, 10 частей на миллион водорода (с атомным номером один) равняются примерно 20 фунтам / акр водорода.

Этот расчет представляет собой стандарт измерения для преобразования миллиэквивалентов других элементов в фунты на акр. Стандарт — один миллиэквивалент водорода равен 20 фунтам на акр водорода. Поскольку атомный вес водорода равен 1, чтобы преобразовать миллиэквивалент других элементов в фунты на акр, умножьте его атомный вес на 20. Помните, двухвалентные элементы имеют два положительных электрических заряда и заменяют два иона водорода; поэтому, чтобы получить эквивалентный атомный вес двухвалентных катионов, разделите его атомный вес на 2.

Пример: Атомный вес кальция = 40 Валентность = 2 Эквивалентный вес = 40/2 = 20

Следовательно, один миллиэквивалент кальция равен эквивалентному весу кальция, умноженному на 20 фунтов / акр водорода. Масса кальциевого эквивалента 20 x 20 фунтов / акр водорода = 400 фунтов / акр.

CEC в лаборатории

Одним из лабораторных методов определения обменной емкости почвы является удаление всех адсорбированных катионов путем выщелачивания взвешенной части почвы солевым раствором, таким как один нормальный ацетат аммония.Все адсорбированные катионы заменяются ионами аммония. Затем все избыточные ионы аммония удаляются выщелачиванием спиртом. Адсорбированные ионы аммония затем удаляются из почвы путем экстракции другой солью, например, одним нормальным хлоридом калия. Ионы калия заменяют адсорбированные ионы аммония. Затем можно измерить количество ионов аммония в фильтрате и выразить его в миллиэквивалентах на 100 граммов почвы — значение CEC. Эта лабораторная процедура трудоемка и требует много времени.Как правило, оценки значения ЕКО почвы достаточно.

Оценка CEC

Оценка катионообменной способности почвы может быть сделана по результатам испытаний почвы. Этого можно достичь, разделив фунты на акр элемента, как определено в почвенном тесте, на миллиэквивалентный вес катионов. Во-первых, эквивалентный вес катионов необходимо перевести в фунты на акр. Катионы, используемые при расчете CEC, — это водород, калий, магний и кальций.

Чтобы получить расчетную емкость катионного обмена этой почвы, разделите фунты / акр каждого элемента, определенные в ходе испытаний почвы, на один миллиэквивалент (м.э.) в фунтах / акр каждого элемента. Как показано в таблице ниже, для кальция разделите испытательное значение почвы 800 фунтов / акр на 400 м.э. значение, которое дает значение 2,0 м.э. на 100 грамм кальция. Сумма т. Е. на 100 грамм каждого из четырех питательных веществ — это расчетная ЕКО для этой почвы.

Доля адсорбированных катионов оснований (кальция, магния и калия) по отношению к водороду выражается в процентах насыщения основанием.