Морфологические признаки почвы

Практикум для проведения лабораторно-практических занятий

По биологическим основам сельского хозяйства

Часть I

Почвоведение

Земледелие

Агрохимия

Ульяновск, 2017

УДК 633.4+631.8Печатается по решению

                                                              редакционно-издательского совета

ФГБОУ ВПО «УлГПУ им. И.Н. Ульянова»

Пырова С.А., Фролов Д.А. Практикум для проведения лабораторно-практических занятий по биологическим основам сельского хозяйства.Часть I.Почвоведение. Земледелие. Агрохимия. Ульяновск: УлГПУ, 2017. 35 с.

Учебное пособие является первой частью в изучении дисциплины биологические основы сельского хозяйства. В первую часть включены разделы по основам почвоведения, земледелия и агрохимии. На основе знаний о составе почвы, её физических, физико-механических и технологических свойств, сведения о севооборотах и удобрениях биолог может грамотно решить круг вопросов по технологии возделывания сельскохозяйственных культур с целью получения высоких и стабильных урожаев.

Перед выполнением каждой темы студент должен усвоить теоретический материал и дать четкие ответы на поставленные в методических указаниях вопросы. С целью облегчения усвоения материала в каждой теме даются краткие пояснения и определения основных изучаемых вопросов, помогающие студенту лучше усвоить материал.

При выборе тем, задач и методов выполнения работ учитывались особенности сельскохозяйственного производства зоны Среднего Поволжья и Ульяновской области. Пособие содержит терминологический словарь к каждой теме, вопросы для подготовки самостоятельно и вопросы для самоконтроля.

Предназначено для студентов биологических специальностей педагогических вузов.

Рецензент: И.С. Коняев, к.б.н., доцент каф.биологии и химии ФГБОУ ВО 

«УлГПУ им. И. Н. Ульянова»

Тема: Основы почвоведения

Задачи:Изучить морфологические признаки почв, их систематику, механический состав, физические и химические свойства.

Задание:

1. Изучить механический и гранулометрический состав почвы.

2. По плакатам определить морфологические признаки почвы

3. Определить наиболее плодородные почвы

Оборудование: почвенный монолит, вода, линейка.

Состав почвы: минеральная часть, органическое вещество, почвенный раствор и почвенный воздух.

1. Минеральная часть – рыхлые продукты выветривания горных пород. В каждой почве содержится несколько механических фракций. В фракцию «физического песка» объединяют все частицы крупнее 0,01 мм, а в фракцию «физической глины» - все частицы мельче 0,01 мм. В зависимости от соотношения разных фракций выделяют почвы различного механического состава.

Таблица 1

Классификация почв по механическому составу

(степной тип почвообразования)

Задание:Определение механического состава почвы визуальным методом (проба на скатывания шнура) проводят в следующей последовательности:

1. Увлажните почву до состояния пасты и перемешайте.

2. Раскатайте шнур толщиной 3 мм и сверните в кольцо диаметром 3-4 см. Глинистые почвы свободно скатываются в шнур толщиной да 2 мм и он может быть изогнут в круг диаметром 3 см. Средние суглинки скатываются в более толстый шнур 3-4 см, который при попытке изогнуть его образует трещины. Легкие суглинки с трудом скатываются в толстый, непрочный шнур. Песчаные и супесчаные почвы в шнур обычно не скатываются.

3. Определить механический состав почвы, сравнивая его с рисунком 1.

4. Запишите в тетради получившиеся результаты.

Рис. 1 Определение механического состава почвы визуальным методом

1 – глина, 2- тяжелый суглинок, 3 – средний суглинок, 4 – легкий суглинок,

5 – супесь, 6 - песок

Почвы состоят из отдельных частиц различной величины (гранул).

По размерам гранул разделяют (гранулометрический состав):

Камни– более 3 мм

Гравий– 3-1 мм

Песок– 1-0,05 мм

Пыль– 0,05-0,001 мм

Ил- 0,001-0,0001 мм

Коллоиды– менее 0,0001 мм.

Частицы более 1 мм называют скелетом почвы, а менее 1 мм – мелкоземом.

2. Органическое вещество образуется растениями и живыми организмами: опад листьев, отмирание корней, действие червей и микроорганизмов и т.д. Остатки разлагаются до определенного момента, а та часть, которая устойчива к разложению, называется гумусом, процесс образования гумуса – гумификацией.

Гумус – органическое вещество почвы, образовавшееся за счет разложения растительных и животных остатков и продуктов их жизнедеятельности. Гумус состоит из гуминовых кислот, фульвокислот, гумина, ульмина. Количество гумуса служит показателем плодородия почвы и измеряется в %.

3. Почвенный раствор – жидкая фаза почвы, содержащая в себе воду с растворенными веществами (аммиак, окись азота), фосфор(окись фосфора), калия (окись калия) кальций (углекислый кальций)и др. элементы питания. Относительная концентрация водорода в дистиллированной воде (рН 7) считается нейтральной, а изменение этих показателей ведет к выщелачиванию или закислению.

Таблица 2

Кислотность почвы

4. Почвенный воздух – газообразная фазы почвы состоит из атмосферного воздуха и газообменных продуктов живых организмов. Он занимает все капилляры, которые не заняты водой, но чаще всего – в некапиллярной пористости (т.е. поры менее 0,1 мм). 

Морфологические признаки почвы

1.Строение – совокупность генетических горизонтов, образующих почвенный профиль, расположенных в вертикальном направлении. Различия между горизонтами обуславливаются цветом, структурой, сложением и др. морфологическими признаками. В различных почвах строение почвенного профиля разное и обуславливается как природно-климатическими факторами почвообразовательного процесса, так и производственным использованием земельных угодий.

Каждый горизонт имеет свое название, буквенное обозначение (индекс). Строение почвы лучше рассматривать на вертикальной стенке почвенного разреза глубиной 1-1,5 метра (рассмотрите монолит). Выделяют следующие основные горизонты:

Ап – пахотный, слой используемых в сельском хозяйстве с регулярным механическим воздействием на него;

Ао – лесная подстилка, или лесной опад, формируется под лесной ра­стительностью, состоит из неразложившихся растительных остатков с примесью минеральных частиц;

Ад – дернина, или степной войлок, образуется под травянистой рас­тительностью, состоит из разложившихся и не разложившихся корней и корневищ луговой растительности;

А – гумусово-аккумулятивный, темноокрашен, содержит наибольшее количество гумуса и минеральных элементов питания, занимает вер­хнюю часть профиля почвы;

А₁ – гумусово-элювиальный, темноокрашенный, с признакам выще­лачивания ряда подвижных соединений;

А₂ – элювиальный (вымывной), или подзолистый, обычно светлоокрашен, богат кремнеземом, обеднен легко выщелачиваемыми из него минеральными и органическими соединениями;

В – иллювиальный (вмывной), в нем накапливаются вымываемые из вышележа­щих горизонтов гумус, минеральные вещества, коллоиды и т.п.;

В₁ – переходный, темноокрашен, выщелачивание слабо выражено, совмещает признаки гумусово-аккумулятивного горизонта и материнс­кой породы. Иногда выделяют горизонты Вк, последний содержит отложения карбонатов.

С – материнская порода, которая не затронута почвообразователь­ным процессом. Играет значительную роль в почвообразовании. На материнской породе, состоящей из глинистых и суглинистых почвенных частиц, формируется более плодородный слой почвы, чем на почвах, где материнской породой служит, например, песок или камни.

Т – торфяной, формируется из разной степени разложения растительных остатков, часто на болотных почвах.

G – глеевый, голубовато-сизого цвета из-за накопления закисных соединений алюминия и железа на переувлажненных почвах.

Рис. 2 . Серая лесная почва (слева) и чернозем обыкновенный (справа)

Каждому типу почвы свойственны только ему присущие из перечис­ленных горизонты.

Если горизонт совмещает в себе свойство двух рядом расположенных горизонтов, его обозначают двойным индексом, например А₁А₂, А₂В, ВС и т.д. Так как каждый тип почвы формируется в определенных условиях, то в ее профиле не обязательно должны быть представлены все горизонты и каждому типу почвы свойственны только ему присущие из перечис­ленных горизонты.

2. Мощность почвы и ее горизонтов характеризуется ее глубиной от поверхности по материнской породы (С). Она колеблется от 20-30 см (тундровые) до 100-150 см (черноземные). Мощность отдельных горизонтов определяется с указанием их верхних и нижних пределов: А1 -0-8 см, А2 – 8-18 см и т.д.

3. Окраска почвы определяется сочетанием обычно трех цветов, варьирующих по интенсивности: черный – гумус, красноватый (соединения железа, марганца и др.) и белый (аморфный кремнезем, карбонаты).

Новообразование – скопление вновь образовавшихся в результате почвенных процессов веществ, отличающихся по цвету и химическому составу от всей массы почвы. Они придают почве другие отличительные оттенки. Формы новообразований разнообразны и имеют вид налетов и выцветов, белых корочек и примазок, прожилин, потеков и др.

Включения – тела органического и минерального происхождения, наличие которых в почве не связано с почвообразовательным процессом (обломки горных пород, окаменелости животных и растений, строительный мусор).

4. Структура –совокупность почвенных агрегатов различной величины (гранулометрический состав), формы (кубовидная, призмовидная, плитовидная), пористости, механической прочности и водопрочности. При структурном состоянии механические элементы соединены в агрегаты той или иной величины и формы. Такая почва имеет хорошую аэрацию, впитывает осадки, медленно испаряет влагу и не заплывает. Лучная почва по структуре – комовато- зернистая.

5. Сложение – расположение почвенных частиц и структурных агрегатов относительно друг друга, измеряется массой единицы объема (г/см²)

По плотности почвы делятся на:

очень плотные (слитные) – солонцы, глина. Растения плохо растут, т.к. недостаток влаги и воздуха. Лопата не входит в почву, след блестящий, комок не ломается.

плотное – суглинки и глина. Лопата тяжело входит в почву, комок разламывается с трудом.

рыхлое – суглинки и оструктуренная глина. Лопата хорошо входит в почву, комок разламывается (лучшая почва).

рассыпчатое – лишена связности, характерно песку и супеси.

Оптимальная плотность пахотного слоя – 1,0-1,3г/см². Рыхлое и очень плотное сложение плохо сказывается на развитии корней.

Характер сложения почв обуславливает пористость. Пористость– общий объем всех пор между частицами твердой фазы почвы в единице объема с ненарушенным состоянием (верхний горизонт – 60-70%, нижний – 33-45%, в песчаных – 25-30%). Общая пористость ниже 50% считается неудовлетворительной для пахотного слоя. Различают капиллярную и некапиллярную пористость. Капиллярная пористость – объем всех капилляр (более 0,1 мм), служит для задержки воды. Некапиллярная пористость – объем капилляр менее 0,1 мм для газообмена.

Одним из главных факторов плодородия почвы являетсявода. Она поступает с осадками, грунтовыми водами, конденсатом. Вода делится на:

Из всех известных видов воды наибольшее количество – недоступно. Влажность, при котором растение вянет, называют влажностью устойчивого завядания (ВУЗ). Количество воды выше ВУЗ – продуктивной влагой. Важно для характеристики и подбора почв для сельского хозяйства знать насколько хорошо почва удерживает влагу. Это свойство называется влагоудерживающей способностью.Количество воды, которое почва способна удержать в своих порах называют влагоемкостью.

Почва обладает рядом свойств по влажности:

- максимальная гигроскопичность (МГ) – способность почвы максимально поглотить и удержать воду. Зависит от структуры и сложения почвы. Чем больше органики и глины – тем выше МГ (на песках 0,5, на глинах до 18%).

- предельная полевая влагоемкость(ППВ)– максимальное количество капиллярно-подвешенной воды, удерживаемое почвой после увлажнения. ППВ на песчаных почвах – 13-22%, суглинках и глинах – 40-45%.

- полная влагоемкость (ПВ) – наибольшее количество воды, удерживаемое почвой при полном заполнении всех пор водой (после снеготаяния, обильных дождей) ПВ для с/х 60-80%.

Таким образом, под плодородием почвы понимают не только содержание гумуса, а так же мощность почвы, структуру, сложение, что напрямую влияет на содержание в ней элементов питания, воды и воздуха.

Вопросы:

1. Как происходит почвообразовательный процесс? Назовите факторы почвообразования.

2. Виды выветривания горных пород.

3. Что такое почва и плодородие почвы? Виды плодородия.

4. Из чего состоит почва?

5. Виды почвенной воды, ее доступность для растений. Расшифруйте понятия МГ, ВУЗ, ПВ, ППВ.

6. Строение почвы, основные выделяемые горизонты.

7. Как влияет на плодородие механический состав почвы?

8. Структура почвы, плотность и пористость. Их влияние на плодородие.

9. Какая должна быть почва, обладающая высоким плодородием?

10. Классификация почв и характеристика почв Ульяновской области.

Тема: Севообороты

Задачи: Изучить научные основы и принципы построения севооборотов, характеристику предшественников по значимости. Полученные знания позволят студентам самостоятельно составить севообороты и ротационные таблицы.

Задание: 1. Иметь представление о севооборотах, ротационных таблицах, причинах составления севооборотов, предшественниках. 2. Научиться составлять ротационные таблицы и севообороты.

Севооборот – это научно обоснованное чередование сельскохозяй­ственных культур и паров во времени и на территории или только во времени.

В каждом хозяйстве имеются различные по гумусированности, мощ­ности пахотного слоя, механическому составу и другим свойствам по­чвы. Их объединяют по сходным качествам и отводят под соответствующие севообороты. Такая совокупность нескольких севооборотов, тес­но увязанных между собой для решения с оптимальным эффектом экономических, социальных и агротехнических задач данного хозяйства, называют системой севооборотов.

Период времени, в течение кото­рого сельскохозяйственные культуры и пары проходят через каждое поле в последовательности, предусмотренной схемой севооборота, называют ротацией севооборота» Размещение посевов культур по полям и годам на одну ротацию обыч­но представляют в виде ротационной таблицы 3. Она представля­ет собой «план размещения сельскохозяйственных культур и паров по по­лям и годам на период ротации севооборота».

Таблица 3

Ротационная схема севооборота

Причины, по которым необходимо­ возделывания сельскохозяйственных культур в севообороте:

Физические причины обусловлены с изменением физических свойств почвы, вызванных однотипным воздействием на нее систематически повторяющихся элементов технологии возделываемой культуры.

Химические причины заключаются в том, что различные культуры потребляют из почвы неодинаковое количество различных элементов минерального питания, их корневая система проникает на разную глу­бину и они оставляют после уборки в почве несходные по количеству и качеству растительные остатки.

Биологические причины связаны с увеличением обилия в почве и по­севах вредных организмов: сорняков, вредных насекомых и фитопатогенных организмов. Например повторные посевы подсолнечника сильно поражаются паразитным сорняком заразихой, которая снижает урожайность семянок культуры в 2-3 раза. Посевы озимой пшеницы и ячменя свыше двух лет подряд сильно повреждаются вредной черепашкой и корневымигнилями, сахарной свек­лы - свекловичным долгоносиком и фомозом, зернобобовых - горохо­вой зерновкой и ложномучнистой росой и т.п.

Продолжительность пау­зы в посеве одной культуры на данном поле в годах составляет для основных культур: подсолнечника – 7 лет, сахарной свеклы – 4-5, гороха – 3-4, яровой пшеницы – 2-3 года. Но существует ряд культур, не реагирующих отрицательно на повторное их возделывание в течение двух-трех и даже более лет: озимая рожь, злаковые травы, кукуруза, кар­тофель.

Экономическая причина заключается в том, что размещение возделываемых культур с учётом удалённости от потребителей продукции растениеводства, в частности кормовые энергоёмкие культуры размещают вблизи животноводческих ферм.

По составу культур севообороты подразделяются на полевые, кормовые и специальные.

В полевых севооборотах более половины всей площади отводятся под зерновые, технические культуры и картофель. Они подразделяются на:

Зернопаровые (большую часть пло­щади занимают посевы зерновых культур, а меньшую - чистые пары).

Зернопропашные отличаются от предыдущего вида тем, что часть посевной площади отводят под пропашную культур.

В пропашных севооборотах свыше половины посевной площади отводят под пропашные и меньшую часть под зерновые куль­туры, а иногда и пары.

У кормовых севооборотов обязательно присутствуют поля под травами и кормовыми культурами. Они подразделяются на:

Зернотравяные севообороты характеризуются тем, что в них большую часть площади занимают зерновые и непропаш­ные культуры, отсутствуют чистые пары и не более двух полей зани­мают многолетние травы. 

В травопольном севообороте, свыше 60% площади занимают много­летние и однолетние травы, а остальную площадь отводят под посев зерновых и пропашных. 

Зернотравянопропашные(или плодосеменные) включают посевы зерновых на площадях не более 50%, а про­пашные и бобовые травы занимают поровну оставшуюся площадь. 

В кормовых – более половины отводятся для выращивания кормовых культур.

Овощные (специальные севообороты) состоят из культур, требующих специальных условий агротехники. В овощных севооборотах нередко поле занимают не одной, а 2-3 культурами, сходными по агробиологическим требованиям (капуста средняя + поздняя), морковь + свекла, томат + перец + баклажан.