Классификация тепличных грунтов

Естественные почвы, как правило, не удовлетворяют тре­бованиям выращиваемых в теплицах овощных культур из-за недостаточной порозности и высокой плотности. Их используют только после коренного улучшения за счет внесения соответствующих доз (до 300 т/га) органических материалов (навозный компост, торф, кора, опилки, солома и др.).

Наиболее широкое применение в тепличном овощеводстве имеют на­сыпные грунты, основой которых являются различные виды торфа; послед­ний смешивают в определенных соотношениях с легкими естественными почвами, навозным компостом, различными рыхлящими материалами. На­сыпные тепличные грунты разделяются на 3 группы: органические, органо-минеральные и минеральные.

Органические грунты имеют в основе один или несколько органических компонентов (торф, опилки, кора, солома, лигнин).

Грунты на основе торфа (обычно верхового) характеризуются высоким содержанием органического вещества (60—80 %), обладают высокой водоп­роницаемостью, влагоемкостью и поглотительной способностью в отноше­нии элементов питания (буферностью).

Можно выращивать овощные культуры и на чистом верховом торфе. Куль­тура овощных растений на сфагновом субстрате широко применяется в Фин­ляндии и других странах, где детально изучены и рекомендованы режимы питания. Но торфяные грунты (из одного чистого торфа), обладают рядом неблагоприятных свойств, препятствующих их длительному использованию. В условиях теплиц наблюдаются интенсивная минерализация торфа, ухуд­шение его физических свойств в процессе эксплуатации, что затрудняет уп­равление водным и воздушным режимами: при переувлажнении минерали­зованного торфа затрудняется поступление к корням кислорода, что может вызвать нарушение питания. При пересушивании торф теряет способность смачиваться и его трудно увлажнять снова.

Органические грунты на основе древесных отходов отличаются рыхлос­тью и пористостью. При их эксплуатации надо особенно тщательно следить за азотным режимом, так как они обладают неблагоприятным соотношени­ем углерода и азота (при С: N = 25: 1 наблюдается азотное голодание растений), а также за обеспечением растений водой, так как фунты недоста­точно влагоемки.

Органоминеральные грунты представляют собой смесь торфа и других орга­нических материалов с минеральными компонентами в разных соотношениях, что обеспечивает получение тепличного грунта с определенной пористостью, плотностью нестабильной структурой.

Торф — основной компонент грунтов — имеет низкую объемную массу

— 0,05—0,4 г/см³, высокую влагоемкостъ — 60—70% объема, высокую возду-хоемкость — 25—30% объема, высокую емкость поглощения — 100—200 мэкв на 100 г сухого вещества. Для тепличного производства можно использовать торф со степенью разложения до 35%, зольностью до 12%, объемной массой 0,05—0,4 г/см³, порозностью 80—90%.

Нельзя применять торф с высокой степенью разложения (более 40%) и высокой зольностью (выше 12%), а также торф, имеющий 5—6% валового железа (более 1% подвижного железа).

Наиболее благоприятные свойства для выращивания овощных культур в теплицах (где основная культура — огурец) имеют органоминеральные грун­ты, состоящие из смеси торфа (50—60%) с легкими песчаными или супесча­ными почвами (20—80%) и навозным компостом (20—30% по объему). Смеси торфа с песком обладают также рядом положительных качеств и при умелом их использовании позволяют получать высокие и устойчивые урожаи теплич­ных культур. Песок легко и равномерно смешивается с торфом. В таких сме­сях больше доступной влаги и лучше водопроницаемость по сравнению с тор-фосуглинистыми смесями, и, что очень важно, они не образуют "подошву". Эти смеси менее влагоемки, поэтому требуют многократных поливов, но мень­шими дозами.

Минеральные насыпные грунты составляют из гумусового горизонта лег­ких естественных почв с добавлением небольшого количества органического материала.

4.3 СВОЙСТВА ТЕПЛИЧНЫХ ГРУНТОВ

Грунты для длительного использования можно получить смешиванием органических материалов, которые обладают большой водо- и воздухоемкостью, с минеральными компонентами, имеющими большое соп­ротивление к разложению.

Оптимальный для теплиц — насыпной органно-минеральный грунт, име­ющий следующие показатели.

Содержание органического вещества, % 20-30

Мощность слоя, см 25-35

Объемная масса, г/см³ 0,4-0,6

Общая порозность, % объема 70-80

Влагоемкость, % объема 40-55

Воздухоемкость, % объема 20-30

Классификация тепличных грунтов по количественным признакам при­ведена ниже.

1. Мощность слоя, см:

* маломощные — до 15

* среднемощные — 15-25

* нормальные — 25-35

* повышенной мощности — 35-45

* высокой мощности — 45-55

* мощные — более — 55

2. Объемная масса, г/см³:

* очень рыхлые — менее 0,2

* рыхлые — 0,2-0,4

* нормальные — 0,4-0,6

* слабоплотные — 0,6-0,8

* среднеплотные — 0,8-1,0

* плотные — 1,0-1,2

* очень плотные — более 1,2

3. Содержание органического вещества, %:

* низкое — до 10

* умеренное — 10-20

* нормальное — 20-30

* повышенное — 30-40

* высокое — 40-60

* очень высокое — более 60

4. Реакция среды, рН:

* сильнокислая — менее 5,5

* кислая — 5,5-6,0

* слабокислая — 6,1-6,2

* близко к нейтральной — 6,6-6,8

* слабощелочная — 7,1-7,2

* щелочная — более 7,2

 

5. Уровень обеспеченности элементами питания (отдельно по N, Р, К,
Mg) в мг/л грунта приведен в таблице 4.5.

6. Общее содержание солей, мСм/см:

 

* низкое — менее 0,5

* умеренное — 0,5-1,0

* нормальное — 1,0-2,0

* повышенное — 2,0-3,0

* высокое — более 3,0

7. Водный режим (влажность в ППВ, % объема):

* очень сухой — менее 20

* сухой — 20-30

* средневлажный — 30-40

* нормальный — 40-50

* повышенной влажности — 50-60

* влажный — 60-70

* сырой — более 70

8. Степень аэрации (газообразная фаза), % объема:

* неудовлетворительная — менее 10

* удовлетворительная — 10-20

* хорошая — 20-30

* повышенная — 30-40

* высокая — более 40

Свойства органо-минеральных грунтов в значительной степени опреде­ляются содержанием в них органического вещества и механическим соста­вом минерального компонента (табл.4.5). Для длительного использования можно рекомендовать смеси торфа (60—80% по объему), суглинка (20—40%), песка (20—40%) или суглинка (10—30%) с добавкой 10—30% песка.

Кроме классификации по условиям образования и составу, грунты раз­деляют по длительности использования и способу дренирования.

По длительности использования грунты бывают ежегодносменяемые, све­жие (2—4 года), зрелые (4—8 лет), длительного использования (8—12 лет) и бессменные.

По способу дренажа грунты бывают без дренажа, с естественным и тех­ническим дренажем.

Чтобы избежать субъективности в оценке грунтов, установлены основные показатели, характеризующие физические, воздушные и водные свойства грун­тов: плотность * (прежнее название — объемный вес, плотность грунта — отношение массы твердой фазы почвы к ее объему; измеряется в г/см³), плот­ность твердой фазы (прежнее название — удельный вес), порозность (порис­тость, общая скважность), воздухоемкость, наименьшая влагоемкость — НВ (близкое к прежнему названию — предельная полевая влагоемкость — ППВ.

В зависимости от состава грунтов их плотность колеблется в пределах от 0,2 до 1,2 г/см³; оптимальные условия складываются при плотности грунта 3,4-0,6 г /см³. На излишне рыхлых грунтах происходит сброс воды, что тре-эует частых поливов; при плотных грунтах часто наблюдаются недостаток воздуха и плохое развитие корневой системы.

С плотностью тесно связаны порозность и водные свойства тепличных грунтов. Важно не только общее количество пор, но и их размер, так как крупные поры заполняет почвенный воздух, а мелкие — вода. Порозность зависит как от состава грунта, так и от качества его обработки. Наиболее благоприятная порозность в тепличном грунте создается при обработке ро­торным копателем. При этом образуется примерно поровну крупных, сред­них и мелких комков, что обеспечивает благоприятное соотношение жидкой и газообразной фаз.

Плотность и порозность сами по себе не рассматриваются как факторы роста растений, но они определяют обеспеченность их водой и кислородом.

От содержания в грунтах органического вещества зависят многие их свой­ства — влагоемкость, воздухопроницаемость, содержание питательных ве­ществ, поглотительная способность, структура.

Но увеличение содержания органического вещества в грунтах положи­тельно только до определенного уровня, при превышении которого качество грунтов ухудшается. Чрезмерно высокая поглотительная способность ведет к перерасходу удобрений, создает опасность избытка питательных веществ (фос­фора, калия, NH₄), неустойчивого азотного режима. В культивационных со­оружениях, где основной культурой является огурец, оптимальное содержа­ние органического вещества в грунте, должно составлять 20—30%, а при куль­туре томата — 10—20%.

При длительном использовании тепличные грунты уплотняются, снижа­ется их влагоемкость и воздухопроницаемость. Ежегодная убыль органичес­кого вещества достигнет 15—17% общего содержания, или около 60 т/га. Для поддержания свойств грунта обычно применяют рыхлящие и структурообра­зующие материалы. Хорошие результаты дает использование в качестве рых­лящего материала древесных опилок, что существенно улучшает водно-фи­зические свойства грунта, увеличивает их биологическую активность и спо­собствует выделению СО₂ из почвы. Крупные древесные отходы и кора бо­лее всего соответствуют этим требованиям. Наиболее целесообразно соче­тать рыхлящие материалы в качестве составной части компоста с навозом и небольшим количеством торфа.

Навоз — наиболее важное органическое удобрение. Ценность и действие его на урожай зависят от форм содержания элементов питания. Большая часть азота в навозе содержится в белковых соединениях и 15—25% в виде аммиака. Только четвертая часть азота может быть легко усвоена растения­ми. Фосфорная кислота навоза легче усваивается растениями, чем азот, так как значительная часть ее (30%) находится в водорастворимой форме.

Большая часть калия в навозе находится в легкоусвояемых соединениях, примерно 70—75% его растворяется в воде. В навозе содержатся и микроэ­лементы (бор, марганец, кобальт, медь, цинк, молибден). Считается, что с 300 т навоза на 1 га в среднем вносят 1500 кг азота, 330 кг фосфора, 1500 кг калия, 600 г марганца, 100 г бора; 600 г меди, 120 г молибдена, 60 г кобальта, около 10 т зольных веществ.

Навоз влияет на питание растений посредством углекислого газа, стиму­лирует микробиологические процессы, протекающие в грунте, при этом зна­чительно улучшает и структуру почвы.

Навоз крупного рогатого скота перед применением в теплицах, должен пройти биотермическую обработку путем компостирования в течение 4—6 месяцев.

Жидкий навоз компостируют с опилками, корой, торфом в соотношениях 3: 1,2: 1, 1: 1. Для получения однородной массы бурт перемешивают 1—2 раза.

Птичий помет — концентрированное сильнодействующее органическое удобрение. Соотношение питательных веществ в нем зависит от условий кор­мления и содержания птицы, но в среднем при влажности 70—80% содержится 1,3—2,7% азота, 0,4—2,0% фосфора, 0,4—0,8% калия и ряд микроэлементов.

Внесение в тепличный грунт сухого птичьего помета обеспечивает более благоприятные условия для питания растений азотом и фосфором: калий при этом необходимо дополнительно давать в минеральной форме. В основ­ную заправку вносят 3—6 т/га (влажность 15—25%). Птичий помет можно смешивать с органическими материалами для приготовления компостов (с корой, опилками, соломой, торфом), при этом на 1 т органического мате­риала вносят 100 кг птичьего помета.

Состав компоста, изготовленного из переработанного городского мусора, неоднородный. Лучше использовать его в смеси с торфом или навозом (2: 1) и применять в основную заправку в дозе 10—20 кг/м³ за две недели до посадки под культуру огурца.

Широкое применение в тепличном производстве получили древесные от­ходы (кора, опилки). Органические грунты на их основе — рыхлые, крупно­пористые. При эксплуатации таких грунтов необходимо тщательно следить за азотным режимом, а также за обеспечением растений водой, так как они от­личаются неблагоприятным соотношением углерода и азота и недостаточно влагоемки (соотношение твердой, жидкой и газообразной фаз 15: 45: 40).

Древесные опилки имеют высокую влаго- и воздухопроницаемость, низ­кую объемную массу. Их можно использовать в качестве субстрата, а также как рыхлящий материал и составную часть разнообразных компостов. 1 м³ древесных опилок содержит в растворимой форме 20 г азота, 20—30 г фосфо­ра, 150—200 г калия, 50—90 г магния, 240 г кальция.

Опилки очень быстро минерализуются и вследствие биологического пог­лощения азота наблюдается азотное голодание растений. Поэтому для сти­мулирования бактериальной флоры необходимо вносить азот (1 кг/м³). Как рыхлящие материалы опилки добавляют в грунты в дозе 200—300 т/га. Опи-лочные грунты могут использовать 5—6 лет.

Древесная кора неоднородна по своему строению и химическому составу. Ее лубяная часть составляет 30—40% массы и содержит большое количество легкоразлагающихся веществ — Сахаров, крахмала, целлюлозы, гемицеллюлозы.

Наружная часть — (кора) состоит из опробковевших и лигнинофициро-ванных клеток и тканей. Необходимо предварительное компостирование ко­ры, чтобы произошло микробное окисление органических веществ. Кора бедна азотом (С: N = 150: 1), что сдерживает микробные окислительные процессы. Поэтому ее компостируют с удобрениями (0,25% Р₂О₅ и 2% N на 1 т сухой коры). Компосты из коры обладают высокой пористостью, боль­шой поглотительной способностью, упругостью и высокой фильтрационной

способностью. Их используют в качестве субстрата и улучшителя физиче­ских свойств тепличных грунтов (200—300 т/га). При использовании коры необходимо тщательно следить за содержанием азота в грунте и своевремен­но применять азотные подкормки. Норма азота 0,12% к сухой массе компос­та. Кору можно смешивать с торфом (1: 2; 1: 3), навозом (5—6: 1), птичьим пометом (10: 1).

Одубина — ценный органический материал, древесный отход при получе­нии дубильных экстрактов. Она содержит лигнина 35—45%, целлюлозы 25-35%, водорастворимых веществ 5—7%; ее влажность 65—75%. Для использования в теплицах одубину компостируют 2—3 месяца. Перед компостированием вносят на 1 м³ 3—4 кг извести, 0,7 азота, 0,2 калия, 0,2 кг фосфора. Компост добавляют к фунту для улучшения физических свойств (200—300 т/га). Из-за высокого отношения С: N (35—60: 1) требуются азотные подкормки и агрохимический контроль за уровнем азотного питания.

Гидролизный лигнин — отход гидролизного производства. Возможность использования в теплицах обусловлена его хорошими водно-физическими свойствами и большой поглотительной способностью (100 мэкв на 100 г су­хого вещества). Гидролизный лигнин — рыхлая сыпучая масса (до 90% час­тиц размером менее 5 мм), содержит 60—70% лигнина, 0,5-2,0% легкоразде-ляющихся компонентов (органические кислоты, моносахара, жиры, смолы и неотмытую серную кислоту).

Перед использованием лигнин необходимо нейтрализовать до рН 6,0-7,0. На 1 т лигнина (влажность 65%) требуется 5—8 кг извести (100% СаО). Перед компостированием на 1 т сухой массы вносят 0,75% азота, 0,11% фосфора. Выдерживают в буртах 2—4 месяца. Компостированный лигнин можно ис­пользовать в качестве субстрата и для улучшения физических свойств теплич­ных грунтов в дозе 200—300 т/га.

Важным показателем водных и физических свойств грунта является наи­меньшая влагоемкостъ, которая определяется ежегодно методом затопления площадок водой, зависит от состава грунта и содержания органического ве­щества. Оптимальная влажность грунта для различных культур по периодам роста и развития в зависимости от освещенности и других факторов устанав­ливается в процентах от НВ.

Для правильной оценки физических свойств грунтов необходимо знать и соотношение в них фаз — твердой (ТФ), жидкой (ЖФ) и газообразной (ГФ). Оптимальное соотношение фаз в тепличных грунтах не может быть неиз­менным для всех грунтов. На минеральных грунтах с содержанием органи­ческого вещества менее 10% может быть соотношение фаз 1: 1: 1, но в органических и органоминеральных грунтах жидкая и газообразная фазы пре­обладают, что создает более благоприятные условия для роста и развития тепличных культур.

Уменьшить твердую и увеличить газообразную фазу можно внесением органических материалов, например опилок. Для увеличения жидкой фазы в состав грунта включают торф, так как он обладает высокой водоудерживаю-щей способностью. Добавление в состав грунтов песка способствует умень­шению жидкой фазы, а добавление суглинистой почвы уменьшает газооб­разную и увеличивает твердую фазу (рис. 4.1).

Плодородие тепличных грунтов в значительной степени определяется степенью аэрации. В грунте с хорошей комковатой структурой лучше проис­ходит газообмен, одновременно протекают процессы разложения и синтеза. Углекислый газ свободно поступает в атмосферу, а в почву поступает кисло­род. При плохой структуре (диаметр агрегатов меньше 0,5 мм) и переувлаж­нении газообмен затрудняется. Достаточный газообмен возможен лишь в грунтах, имеющих газообразную фазу не ниже 20% объема, а оптимальный — при 20—30% объема. Оптимальным уровнем влажности для культуры огурца принимают 40—50% объема грунта, а для томата — 30—40%.

Реакция почвенной среды, или ее кислотность, определяет степень усво­ения растениями питательных веществ, рост и развитие растений. Кислые или щелочные почвы не пригодны для теплиц без дополнительной коррек­тировки. При создании тепличных грунтов и внесении удобрений кислот­ность регулируется путем известкования и внесения удобрений с физиологи­чески кислой или щелочной реакцией. В течение вегетационного периода рН изменяется, причем тем сильнее, чем меньше насыщенность почв осно­ваниями. Поэтому внесение доломитовой муки производят не по величине рН водной вытяжки, а по половине гидролитической кислотности.

Концентрация почвенного раствора является одним из основных пока­зателей пригодности тепличных грунтов. Внесение в них необоснованно вы­соких норм удобрений при отсутствии дренажа или при его неудовлетвори­тельной работе резко повышает концентрацию солей. При высокой степени насыщенности основаниями, адсорбция катионов коллоидами ограничена, и минеральные элементы поступают в раствор, повышая осмотическое дав­ление. В корнях тепличных растений осмотическое давление сосущей силы может достигать 490 кПа. Если осмотическое давление почвенного раствора

выше этой величины, прекращается поглощение воды, и растения увядают, могут появиться ожоги на листьях, а при более остром нарушении наступает плазмолиз, приводящий к гибели растения.

Измерить осмотическое давление почвенного раствора трудно, поэтому измеряют его электропроводность, находящуюся с осмотическим давлением в прямой зависимости. Электропроводность зависит главным образом от кон­центрации ионов в растворе; на ее величину не влияют питательные вещес­тва, находящиеся в обменном состоянии. Удельная электропроводность из­меряется в милисименсах на 1 см — мСм/см. Нормальное содержание водо­растворимых солей в грунте составляет 1,0—2,0 мСм/см, что соответствует общей концентрации их 0,7—1,5%.

Уровень обеспеченности тепличных грунтов элементами питания также, является важным условием получения высоких урожаев. С целью оценки потенциального плодородия и рационального управления условиями пита­ния тепличных культур проводится предложенная НИИОХом (С. И. Шуни-чев и Г. М. Кравцова) бонитировка тепличных грунтов. Бонитировка грунта — это сравнительная оценка почв по их производительности, выраженная в количественных показателях (баллах). За бонитировочный стандарт прини­мают грунт со следующими показателями: мощность слоя 25—35 см; содер­жание органического вещества 20—30%; средняя плотность 0,4—0,6 г/см³ нормальный уровень содержания N, Р, К, Са, Mg и общего содержании водорастворимых солей; рН водной вытяжки 6,2—6,5; хорошо работающий дренаж и отсутствие глеевого слоя выше 1 м.