Почвенный покров в Рязанской области

Почвенно-географическое районирование региона (области)

Ухоловский муниципальный район – административная единица на юге Рязанской области России. Площадь составляет 956 км².

Муниципальное образование – Ухоловский муниципальный район расположен на территории Рязанской области в 123 километрах от города Рязани. Центром муниципального образования является р.п. Ухолово.

Рязанская область расположена в трех природных зонах. Это является причиной разнообразия почв.

Основные почвы сельскохозяйственных угодий области:

 ·  черноземы выщелоченные и оподзоленные – 855 тыс. га;

·    серые лесные – 770 тыс. га;

·    дерново-подзолистые – 372 тыс. га; аллювиальные – 360 тыс. га.

Систематика почв

На территории хозяйства выделяют оподзоленный чернозем тяжелый по механическому составу.

Такие почвы сформировались под широколиственными травянистыми лесами, которые к настоящему времени в большинстве вырублены. Сохранились лишь отдельные лесные массивы. Рельеф территории отличается чередованием сильнорасчлененных возвышенностей, где хорошо развиты эрозионные процессы, и низменных равнин. Почвообразующие породы представлены преимущественно лёссами, лёссовидными суглинками и покровными тяжелыми суглинками.

Строение почв Рязанской области

Профиль имеет следующее морфологическое строение:

А – гумусовый горизонт мощностью 30–70 см, иногда до 120 см, серый или темно-серый, комковато-зернистый пороховато-зернистой структуры (при распашке структура становится комковатой или глыбисто-комковатой), переход постепенный;

А’’ – переходный гумусовый горизонт, темно-серый с седоватым оттенком, зернистой, книзу ореховатой структуры, по граням структурных отдельностей мучнистая белесоватая присыпка, наибольшее количество которой обнаруживается у нижней границы гумусового горизонта;

А’’B – переходный горизонт бурого цвета с многочисленными потеками гумуса, ореховатой и тонко-призматической структуры, по граням структурный отдельностей белесоватая присыпка;

В-бескарбонатный переходный горизонт мощностью до 70 см, бурого цвета с темными пятнами и потеками гумуса, ореховато-призматической структуры, по граням структурных отдельностей коричневые пленочки; горизонт имеет несколько более плотное сложение и более тяжелый механический состав, чем вышележащие горизонты; встречаются кротовины;

(ВСк)Ск  – карбонатный горизонт, начинается с глубины 100–125 см и глубже, пылевато-бурый, призматической структуры, содержит многочисленные жилки и твердые карбонатные конкреции – журавчики.

Гранулометрический состав почв

Гранулометрический состав черноземов оподзоленных на лесах отличается своеобразием, заключается преобладанием крупнопылеватой фракции, на долю которой приходится более половины всей почвенной массы. В то же время в них практически отсутствует фракция размером 1–0,25 мм. В соответствии с классификацией Н. А. Качинского (1958) эти черноземы относятся к среднесуглинистым иловато-крупнопылеватым. Фракции механических элементов распределены по вертикальному профилю равномерно. Среди них на долю крупной пыли приходится 54–57%, ила – 20–24%.

Таблица 2. Гранулометрический состав почвы

Название почвы Границы горизонтов, см Индексы генетических горизонтов
Чернозем оподзоленный 0–30 A-AB-Bt-Bk-Ck
30–70
100–125
 

Минералогический и химический состав почв

В состав почв входят почти все элементы периодической системы Менделеева. Однако подавляющее их большинство встречается в почвах в очень малых количествах, поэтому в практике приходится иметь дело всего с 15 элементами. К ним принадлежат прежде всего четыре элемента органогена, т.е. С, N, О и Н, как входящие в состав органических веществ, затем из неметаллов S, Р, Si и С1, а из металлов Na, К, Са, Mg, AI, Fe и Мn.

Перечисленные 15 элементов, составляя основу химического состава литосферы в целом, в то же время входят в зольную часть растительных и животных остатков, которая, в свою очередь, образуется за счет элементов, рассеянных в массе почвы. Количественное содержание в почве этих элементов различно: на первое место надо поставить О и Si, на второе – А1 и Fe, на третье – Са и Mg, а затем – К и все остальные.

Нормальный рост растений обусловлен содержанием в почве доступных форм зольных элементов и азота. Обычно растения усваивают из почвы N, Р, К, S, Са, Mg, Fe, Na, Si в достаточно больших количествах и эти элементы называются макроэлементами, а В, Mn, Mo, Сu, Zn, Со, F используются в ничтожных количествах и называются микроэлементами. К важнейшим из них относятся элементы, без которых невозможно образование белков, – N, Р, S, Fe, Mg; такие элементы, как К, Сu, Mg, Na, оказывают огромное влияние на регуляцию работы клеток и формирование различных тканей растений.

Элементы питания, содержащиеся в почвах, находятся в различных минеральных и органических соединениях, и запасы их обычно значительно превышают ежегодную потребность. Однако большая часть их находится в форме, не доступной для растений: азот – в органическом веществе, фосфор – в фосфатах, железо, алюминий, кальций, калий – в поглощенном состоянии, кальций и магний – в форме карбонатов, т.е. в не растворимой в воде форме. Процесс усвоения растениями элементов питания происходит благодаря обменному поглощению. Формы соединений и биологическое значение химических элементов различны. Элементы входят в состав почв в форме различных химических соединений, характеризующих тип почвы, и имеют разное биологическое значение.

Кремний входит в состав силикатов, т.е. солей кремниевых, алюмокремниевых и феррокремниевых кислот, а также встречается в виде кремнезема, как кристаллического (кварц), так и аморфного. Биологическое значение кремния не выяснено, но он всегда содержится в золе растений (в особенности камыша и тростника) и, по-видимому, необходим для образования клеток и тканей более твердых частей организмов.

Алюминий входит в состав алюмосиликатов, глинозема и гидратов глинозема. Биологического значения он не имеет.

Железо входит в состав ферросиликатов и других солей, как окисных, так и закисных, а также в состав гидратов железа. Биологическое значение его велико: с ним связано образование хлорофилла в зеленых растениях.

Кальций встречается преимущественно в виде солей разных кислот, чаще всего угольной. Он очень важен для растений, так как входит в состав стеблей, и обычно находится в растительных клетках в виде кристаллов щавелевокислого кальция.

Магний, как и кальций, встречается в виде аналогичных соединений. Он важен для растений, так как входит в состав хлорофилла.

Натрий и калий входят в состав солей различных кислот, причем натрий биологического значения не имеет, тогда как калий является одним из основных элементов питания растений и, в частности, играет большую роль в крахмалообразовании.

Фосфор входит в состав почвы в виде фосфатов и в виде различных органических соединений. Он содержится в ядре растительных клеток. Известно, что недостаток в почве фосфора отражается на качестве зерна. Он является одним из основных питательных элементов и необходим для развития растений так же, как и азот.

Азот – исключительно важный для питания растений, элемент – органоген, входящий в состав молекулы белков основы растительной и животной клетки, Встречается в почве в форме различных органических соединений, аммиачных солей и солей азотной и азотистой кислот.

Сера также входит в состав молекулы белков. В почвах встречается в форме сульфатов, сернистых солей, сероводорода и различных органических соединений.

Водород важен для растений как органоген. Входит в состав воды, гидратов, разнообразных свободных кислот и их кислых солей.

Хлор биологического значения не имеет. В почве встречается в виде хлористых солей.

Углерод входит в состав растительных остатков и составляет в среднем 45% их массы. Как основа всех органических соединений он имеет исключительно большое значение. Встречается в почве также и в форме минеральных соединений углекислого газа и солей угольной кислоты.

Марганец, как предполагают, играет роль катализатора. Определенное биологическое значение имеют также и многие другие химические элементы, встречающиеся в почвах в очень малых количествах (например, медь, цинк, фтор, бор и другие), так называемые микроэлементы. Некоторые из них используются в качестве минеральных удобрений. Однако наибольшее значение для питания растений имеют соли калия, кальция, магния, железа и кислот – азотной, фосфорной, серной и угольной.

Гумусовое состояние почв

 Для характеристики плодородия почвы наибольшее значение имеет содержание гумуса, азота, фосфора и калия. Определение содержания в почве тех или других химических элементов и форм их соединений является задачей химического анализа почв.

Содержание гумуса в верхнем горизонте почв разного типа колеблется в широких пределах, но для каждого типа и подтипа почвы оно является достаточно устойчивым и поэтому характерным показателем. Для остальных элементов, наряду с их валовым содержанием (которое свидетельствует о той или иной степени плодородия почвы), необходимо знать содержание их форм растениями.

Валовое содержание в почвах азота и фосфора (в верхнем горизонте) обычно выражается в десятых долях процента, калия содержится до двух и более процентов. Содержание же их усвояемых форм не превышает тысячных долей процента и его принято выражать в миллиграммах на 100 г. почвы.

Таблица 3. Гумусовое состояние почвы

Границы горизонтов, см Гумус
% С гк: С фк
Чернозем оподзоленный 0–26 6,9 1,8
26–41 6,4 1,8
41–94 5,1 1,5

Эти почвы пережили степную и лесную стадии развития. Об этом свидетельствуют, с одной стороны, частые кротовины, глубокая гумусированность профиля, довольно высокое, почти как в черноземах типичных, содержание гумуса, в составе которого также преобладают гуминовые кислоты (Сгк: Сфк >1), связанные с кальцием, а с другой, – глубокая выщелоченность, кислотность, пониженная насыщенность основаниями, отчетливая, хотя и слабая, дифференциация профиля по элювиально-иллювиальному типу. Их образование возможно под широколиственными лесами паркового типа с густым травостоем.
Неоднородность климатических условий и почвообразующих пород обусловило формирование различных как по морфологическим признакам, так и по уровню плодородия оподзоленных черноземов. Они разделяются на три группы: буроземовидные, влажные и обычные.

Физико-химические и агрохимические свойства почв

Использование черноземов в сельскохозяйственном производстве ставит проблему об экологической безопасности одного из важнейших природных ресурсов – почвы. Антропогенные изменения агрогенетический характеристик черноземов в процессе сельскохозяйственного производства носят противоречивый характер и в ряде случаев определяют отрицательные последствия. Широко известны такие формы деградации почв как эрозия, подкисление, разрушение структуры и т.д., что резко снижает ценность почвы как среды обитания. В итоге, падение почвенного плодородия и разрушение почвы как природного тела. Особенно это касается черноземов – эталона плодородной почвы. Занимая около 9% площади нашей страны, черноземы составляют 60% пашни, на которых производится 80% товарного зерна. Поэтому исследование воздействия сельскохозяйственного производства на трансформацию важнейших агрогенетических свойств черноземов является весьма актуальным и имеет большое производственное значение.

В условиях лесостепи Среднерусской возвышенности наиболее распространенными почвами являются черноземы оподзоленные и выщелоченные, которые при длительном сельскохозяйственном использовании существенно изменяют морфологические, химические, физико-химические, физические и другие свойства. В морфологическом отношении это отразилось на снижении глубины залегания карбонатов в черноземе оподзоленном в пределах 40 см, в черноземе выщелоченном – около 10 см. Данный процесс сопровождается также снижением содержания CaCO3.

Физические и водно-физические свойства почвы

Водно-физическим свойствам почвы называют совокупность свойств, определяющих поведение грунтовой воды в его толще. Наиболее важными водными свойствами являются: водоудерживающая способность почвы, ее влагоемкость, водоподъемная способность, потенциал почвенной воды, водопроницаемость.

Водоудерживающая способность – это способность почвы удерживать воду, которая содержится в нем, от стекания под действием силы тяжести; количественной характеристикой водоудерживающей способности является влагоемкость.

К общим физическим свойствам относятся плотность почвы, плотность твердой фазы и пористость.

Плотность твердой фазы почвы – отношение массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при 4°С.

Ее величина определяется соотношением в почве компонентов органических и минеральных частей почвы. Для органических веществ (сухой опад растений, торф, гумус) плотность твердой фазы колеблется от 0,2–0,5 до 1,0–1,4, а для минеральных соединений – от 2,1–2,5 до 4,0 – 5,18 г./см³. Для минеральных горизонтов большинства почв плотность твердой фазы колеблется от 2,4 до 2,65 г./см³, для торфяных горизонтов – от 1,4 до 1,8 г/см³.

Плотность почвы – масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении. Так же как и плотность твердой фазы ее выражают в г/см³. Плотность почвы зависит от минералогического и механического состава, структуры почвы и содержания органического вещества. Большое влияние на плотность оказывает обработка почвы и воздействие движущейся по поверхности почвы техники. Наиболее рыхлой почва бывает сразу после обработки, затем она постепенно уплотняется и через некоторое время ее плотность приходит в состояние равновесной, т.е. мало изменяющейся (до следующей обработки). Верхние горизонты почв, содержащие больше органического вещества, лучше оструктуренные, подвергающиеся рыхлению при обработке, имеют более низкую плотность.

Плотность почвы сильно влияет на поглощение влаги, газообмен в почве, развитие корневых систем растений, интенсивность микробиологических процессов. Оптимальная плотность пахотного горизонта для большинства культурных растений – 1,0 – 1,2 г/см³

Пористость (или скважность) почвы – суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы. Выражают в процентах от общего объема почвы и вычисляют по показателям плотности почвы (dυ) и плотности твердой фазы (d):

Р общ  = (1-dυ:d)×100%

Пористость зависит от механического состава, структурности, деятельности почвенной фауны (черви, насекомые и др.), содержания органического вещества, в пахотных почвах от обработки и приемов окультуривания почвы.

Поры в почве образуются между отдельными механическими элементами, агрегатами и внутри агрегатов. Различают общую пористость, капиллярную и некапиллярную. Поры могут быть заполнены водой и воздухом. Поэтому также различают поры, занятые рыхлосвязанной водой, заполненные прочносвязанной водой и занятые воздухом (поры аэрации).

Некапиллярные поры обеспечивают водопроницаемость, воздухообмен; капиллярная пористость создает водоудерживающую способность почвы, т.е. от ее значения зависит запас доступной влаги для растений.

Для создания устойчивого запаса влаги в почве при одновременном хорошем воздухообмене (аэрации) необходимо, чтобы некапиллярная пористость составляла 55–65% общей пористости. Если она меньше 50%, то это приводит к ухудшению воздухообмена и может вызвать развитие анаэробных процессов в почве. В агрономическом отношении важно, чтобы почвы имели наибольшую капиллярную пористость, заполненную водой и одновременно пористость аэрации не менее 15% объема в минеральных и 30–40% в торфяных почвах.

Воздушные и тепловые свойства и режимы почв

К важнейшим воздушным свойствам почвы относятся воздухоемкость и воздухопроницаемость.

Воздухоемкость – это способность почвы содержать в себе определенное количество воздуха. Она определятся величиной некапиллярных, или межагрегатных, пор. Величина воздухоемкости зависит не только от пористости почвы, но и от степени ее увлажнения. Чем больше воды в почве, тем меньше в ней воздуха (воздух заполняет свободные от воды почвенные поры). Воздухоемкость зависит также от механического состава и структуры почвы. Чем структурнее почва, тем больше в ней крупных некапиллярных пор, свободных от воды, тем выше ее воздухоемкость. Мало воздуха в распыленных бесструктурных почвах.

Воздухопроницаемость – свойство почвы пропускать через себя воздух. Она зависит от механического состава и структуры почвы. В легких структурных и оптимально увлажненных почвах водопроницаемость выражена лучше, чем в тяжелых, бесструктурных, переувлажненных почвах. Последние почвы слабовоздухопроницаемы. Количество и состав почвенного воздуха в различных почвах и горизонтах неодинаковы, они сильно изменяются как во времени, так и в пространстве. В пахотных почвах количество воздуха колеблется от 8 до 40% общего объема почвы. По своему составу почвенный воздух отличается от атмосферного, в нем больше углекислого газа и меньше кислорода.

Кроме азота, кислорода и углекислого газа, в почвенном воздухе содержится аммиак, метан, водород, сероводород и другие газы, а также значительное количество водяных паров. Состав почвенного воздуха в различных типах почв и их горизонтах неодинаков. Например, в болотных почвах, где преобладают восстановительные процессы, почвенный воздух содержит значительное количество метана. Нижние горизонты содержат меньше воздуха, чем верхние. В течении вегетационного периода состав почвенного воздуха изменяется; под влиянием растений и почвенных микроорганизмов почвенный воздух обогащается углекислым газом и водородом и обедняется кислородом. В процессе газообмена между почвой и атмосферой в почву поступает кислород, а часть углекислого газа из почвы поступает в атмосферу. Газообмен между почвой и атмосферой осуществляется благодаря атмосферным осадкам, изменению барометрического давления, колебаниям температуры в течение суток, движению воздушных потоков, ускоряющих диффузию и т.д.

Хорошему газообмену способствует хорошее состояние и рыхлое строение почвы, легкий механический состав. Воздушные режимы почвы регулируются глубокой вспышкой, культивацией, боронованием, осушением заболоченных и периодически переувлажняющихся почв.

Теплопоглотительная способность – способность почвы поглощать лучистую энергию Солнца. Она характеризуется величиной альбедо (А). Альбедо – количество коротковолновой солнечной радиации, отраженной поверхностью почвы и выраженное в % общей величины солнечной радиации, достигающей поверхности почвы. Чем меньше альбедо, тем больше поглощает почва солнечной радиации.

Теплоемкость – свойство почвы поглощать тепло. Характеризуется количеством тепла в джоулях (калориях), необходимого для нагревания единицы массы.

Теплопроводность – способность почвы проводить тепло.

Альбедо (%) почв: чернозем сухой – 14, чернозем влажный – 8. Черноземы поглощают больше солнечной радиации, чем серая-лесная почва; влажная почве – больше, чем сухая.