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.