Почва ее состав и свойства. Общие физические свойства почвы

Все свойства почвы, относящиеся к категории физических, можно разделить на основные и функциональные. К первой группе относятся удельный и объемный вес, пластичность, твердость, пористость, связность, спелость и липкость, а ко второй – воздушные, водные и тепловые характеристики.

Водные свойства отражают способность грунта впитывать, пропускать и удерживать влагу, поступающую в виде осадков или поливной воды, а также переносить ее из глубинных слоев в поверхностные, к растениям. Влага способна оказывать существенное влияние на химические, физические, воздушные и тепловые качества почвы. Физические характеристики грунта, находясь в тесной связи с другими его свойствами, обусловлены процессом почвообразования, который, в свою очередь, изменяется в зависимости от основных и функциональных качеств.

Объемный и удельный вес

Объемным весом почвы принято называть единицу объема сухого грунта в его природном сложении. Для определения этого параметра проводится взвешивание образца почвы, имеющего ненарушенную структуру и определенный объем.

Удельный вес – единица веса твердой массы грунта без пор. Это выражение соотношения веса твердой фазы почвы заданного объема и веса воды, имеющего такой же объем и температуру 40 °C.

Пористость

Пористостью, или скважностью, называется общий объем пор между составляющими твердой фазы почвы, который выражается в соотношении объема грунта к объему пор.

Величина пор, их сочетаемость и форма могут быть разнообразными, поскольку они образуются в результате случайного взаимодействия полидисперсных частиц. Промежутки, образующиеся между ними, обычно различаются также качеством поверхности. Их основные характеристики – форма и размер – способны изменяться с течением времени вследствие биологических, механических и физических процессов, происходящих в толще грунта. При этом одни поры могут вовсе исчезнуть, а другие – только сформироваться. Нередко в почве происходит так называемая уплотненная укладка, которая приводит к заполнению пор агрегатами, имеющими тот же диаметр.

Пластичность

Пластичность почвы – это ее способность при создании определенного влажностного уровня изменять первоначальную форму и сохранять новую, заданную. Такое качество она получает за счет формирования гидратированных уплотненных оболочек, которые образуются вокруг мелких ее частиц. Максимальными показателями пластичности обладает жирная глина, в структуру которой входят тончайшие чешуеобразные частицы, расположенные слоями – одна поверх другой.

Липкость

Липкость – такое свойство почвы, при котором она, находясь во влажном состоянии, прилипает к поверхности соприкасающихся с ней предметов. Показатели этого параметра обусловлены главным образом составом почвы и уровнем ее влажности. Липкость способна проявляться при влажности от 40 до 60% в бесструктурных грунтах и от 60 до 70% – в структурных.

При условии дальнейшего увлажнения она переходит в разряд текучести, а при высушивании материала такое свойство может быть полностью утраченным. Таким образом, можно говорить о том, что липкость – это качество почвы, которое зависит от уровня влажности в соответствующий момент времени.

Связность

Связность – термин, которым обозначено свойство почвы, выражающееся в соединении составляющих ее частиц. Для измерения данной величины используются показатели силы, которая способствует удерживанию и сцеплению частиц друг с другом. Связность зависит от когезии, адсорбции, степени увлажненности грунта и его цементирующей способности, которая, в свою очередь, обусловлена структурой и составом почвы.

Твердость

Твердостью, или плотностью, считается степень сопротивления почвы действию твердого предмета. На основании данного параметра различают почвы следующих видов:

– рыхлые (частицы грунта легко соскальзывают с поверхности воздействующего предмета);
– рыхловатые (обладает несколько меньшей сыпучестью);
– уплотненные (степень сопротивления такого грунта предмету воздействия можно назвать удовлетворительной);
– твердые (частицы грунта прилипают к поверхности действующего предмета, а стенки среза остаются плотными);
– очень твердые (не поддается разрезанию лопатой или ножом).

Структура почвенных горизонтов неоднородна. В ней даже невооруженным глазом легко можно рассмотреть различные ячейки, полости, трещины и поры. Такие составляющие грунта различаются величиной и формой. Одна из классификаций почв основана именно на форме и величине пустот и пор. Таким образом выделяют следующие виды грунтов:

– тонкопористые (диаметр пор не превышает 1 мм; являются признаком лессов и сформировавшихся из них грунтов);
– пористые (диаметр пор составляет от 1 до 3 мм; считаются признаком лессовых пород, сероземов и дерново-подзолистых грунтов);
– губчатые (диаметр пор достигает 5 мм; встречаются в подзолистых горизонтах);
– дырчатые, или ноздреватые (диаметр пор равен 5–10 мм; являются характерным признаком сероземов; образуются вследствие жизнедеятельности землероющих животных);
– ячеистые (диаметр пор составляет не более 10 мм; такие почвы, располагаются в тропических и субтропических зонах);
– трубчатые (диаметр пор превышает 10 мм; образование таких почв обусловлено жизнедеятельностью крупных землероющих животных).

По внешнему виду полости, составляющие структуру почвы того или иного вида, могут быть различными:

– щелевато-вертикальными (пустоты диаметром более 10 мм; располагаются главным образом в столбчатых горизонтах солонцеватых грунтов);
– трещиноватыми (полости имеют вид трещин величиной от 3 до 10 мм; встречаются в столбчатых и призматических почвах);
– тонкотрещиноватыми (полости размером менее 3 мм, имеют вид трещинок, направленных по вертикальным линиям).

Почвенная корка и плужная подошва

Говоря о физических качествах грунта, следует назвать также такие явления, как почвенная корка и плужная подошва. Первая часто образуется после интенсивного увлажнения на поверхности участков с глинистой и суглинистой почвой. Такая корка представляет собой заплывшую прослойку пахотного среза грунта, испещренную вертикально располагающимися трещинами. Она способствует выходу значительного количества влаги из пахотного слоя грунта, что приводит к снижению показателей всхожести высеянных растений, замедлению их роста и развития. В целом, почвенная корка снижает урожайность культур.

Плужная, или пахотная, подошва – это участок, который формируется на уровне подпахотного горизонта на глинистых и суглинистых грунтах. Данное явление также отрицательно влияет на показатели урожайности выращиваемых на подобных участках культур. Для устранения плужной подошвы рекомендуется изменять глубину копки или вспашки, а также проводить мероприятия по гипсованию щелочных почв либо известкованию – кислых.

Водные качества

Воду можно отнести к группе главных факторов, которые оказывают существенное влияние на характер формирования почв. Кроме того, достаточный уровень влажности является важным условием их плодородия. Особое значение вода приобретает как составляющая мелиоративных мероприятий.

Как известно, низкий уровень влажности почвы обусловливает невысокую урожайность выращиваемых на них культур. У культивируемых растений она будет удовлетворительной только при условии, если удастся добиться баланса между содержанием в грунте воды и питательных компонентов, а также создать благоприятный для них температурный и воздушный режим.

Уровень влажности почвы зависит не только от климатических условий того или иного района. В значительной степени он обусловлен также таким качеством грунта, как влагоудерживающая способность. Добиться достаточно высоких показателей качества почвы можно, используя различные методы ее окультуривания. Важным считается насыщение ее не только минеральными и органическими вещества, но и влагой. Для этого следует улучшить такие параметры грунта, как влажность, влагоемкость и водопроницаемость.

Влажность

Уровень влажности в почве может изменяться в пределах от переувлажнения до полного иссушения. Под данным термином следует понимать определенное количество воды, которое отмечается в толще грунта в данный момент времени. Выражается уровень влажности в процентах относительно сухого почвенного комка.

В том случае, если известна степень влажности почвы, установить объем запаса влаги не составит труда. Известно, что на одном участке грунт может иметь разный уровень влажности, что зависит от глубины залегания почвенного слоя. Кроме того, данный показатель обусловлен водонепроницаемостью, капиллярностью, влагоемкостью и прочими факторами, оказывающими влияние на увлажненность.

Регулировать уровень влажности почвы можно с помощью специальных агротехнических методов. При их использовании следует обязательно учитывать скорость изменения степени увлажненности грунта, которая варьируется при переходе от одного слоя к другому.

Существуют также понятия абсолютной и относительной влажности грунта. В первом случае подразумевается количество влаги в почве на том или ином участке в конкретный момент времени. Оно выражается в процентах от объема или веса грунта. А относительная влажность – это показатель увлажненности, зависящий от пористости почвы.

Влагоемкость

Влагоемкость, или влагоудержание, – это свойство грунта, проявляющееся в способности сохранять и поглощать максимальный объем влаги. Данный параметр обусловлен уровнем влажности, температурой почвы, ее структурой, составом и качеством окультуренности. При этом влагоемкость и температура грунта и среды находятся в обратной зависимости. Чем выше последняя, тем ниже уровень влагоемкости. Исключением являются лишь богатые перегноем грунты.

Показатели влагоемкости грунтов, находящихся на разных уровнях, различны. Существует несколько видов влагоемкости:

– максимальная (адсорбционная);
– полная;
– капиллярная;
– минимальная полевая;
– предельная полевая.

Все они преобразовываются в зависимости от характера развития почвенного слоя в естественных условиях и особенностей проводимых мероприятий по его окультуриванию. Было замечено, что однократно выполненное рыхление грунта способно значительно повысить его водные характеристики.

Улучшению водных свойств способствует также обогащение почвы органическими и минеральными удобрениями (торф, навоз, компост), которые отличаются высокими качествами влагоемкости. Кроме того, в этих же целях нередко применяются влагоудерживающие вещества, характеризующиеся высокой степенью пористости. К ним относятся керамзит, перлит и вермикулит.

Теплоемкость

Помимо естественной тепловой энергии, исходящей от солнца, почва получает тепло, источником которого являются вещества, вступающие в физико-химическую, экзотермическую или биохимическую реакцию. Однако это не вызывают изменения температурного уровня грунта.

Как известно, в летний зной происходит значительное повышение температуры предварительно увлажненной почвы. При этом образуется тепловая энергия, получившая наименование «теплота смачивания». Особенно ярко подобное явление выражено на участках с почвой, содержащей большое количество минеральных и органических компонентов.

Незначительному повышению температуры может способствовать так называемая внутренняя теплота планеты. Кроме того, существует такое явление, как скрытая теплота. Она образуется вследствие процессов конденсации, замерзания и кристаллизации воды.

Все почвы условно можно разделить на две группы – теплые и холодные. Величина температурного параметра зависит от ряда факторов, наиболее значимыми среди которых являются состав грунта, количество содержащегося в нем перегноя и уровень влажности. Причем чем выше последний параметр, тем ниже показатели теплоемкости песчаных почв и тем выше – глинистых и торфяных, которые считаются холодными.

Создание оптимальной температуры почвы является одним из главных условий успешного выращивания растительных культур. Температурный режим в толще грунта может быть как положительным (при этом в почве сохраняется больше тепловой энергии, чем выходит), так и отрицательным (отдается больше тепловой энергии, чем удерживается). В настоящее время разработаны способы суточного, сезонного, годичного и даже многолетнего регулирования температуры почвы. Среди таких методик известны не только гидромелиоративные, но и агротехнические, лесо– и агромелиоративные.

Выращивание растений на том или ином участке способствует эффективной регуляции температурного режима почвенного покрова. При этом наблюдается уменьшение годового теплооборота. Создание благоприятной для культур воздушно-тепловой среды возможно, например, при размещении посевных участков у водоемов либо на грядах и гребнях, где обычно отмечается более высокая температура, чем в низинах.

Теплопроводность

Еще одной важной характеристикой почв является их теплопроводность. Данный термин означает способность грунта проводить тепловую энергию.

Было замечено, что сухая почва отличается меньшей теплопроводностью по сравнению с увлажненной. Такое явление можно объяснить значительным тепловым контактом, происходящим между частичками почвенного комка, разделенными водной пленкой.

Плодородие

Плодородие – это способность грунта снабжать растения необходимыми для их нормального роста и развития питательными веществами, а также водой, теплом и воздухом. Такое его качество напрямую связано с характером процесса почвообразования.

Показатели плодородия почвы обусловлены рядом природных и социально-экономических факторов. Действительно, урожайность зависит не только от условий естественной среды, но также от проводимых мелиоративных и агротехнических мероприятий. Известно, например, что разницу в показателях урожайности на плодородных и неплодородных почвах можно сделать минимальной, если регулярно вносить в бедные грунты органические и минеральные удобрения. Однако следует заметить, что результат возрастает не только вследствие повышения уровня плодородия почвы за счет подкормки. Дело в том, что плодородие можно соотнести со сложной системой, состоящей из нескольких компонентов. В данном случае таковыми являются структура и состав грунта, его физические, химические и биологические качества. Степень плодородия обусловлена также мероприятиями, которые регулируют содержание в почве микроэлементов, азотистых и зольных веществ, а также позволяют оптимизировать воздушный, температурный и водный режимы.

Ученые утверждают, что все почвы являются потенциально плодородными. К факторам, оказывающим влияние на уровень скрытого плодородия, относятся наличие в грунте тех или иных питательных веществ, их количество и сформировавшиеся в данный период времени водные, воздушные, химические, физические и биологические условия. Для повышения урожайности культур и уровня плодородия необходимо учитывать и улучшать параметры всех указанных выше характеристик почвы.

Величина потенциального плодородия грунта формируется в процессе почвообразования и является выражением его состояния в конкретный момент времени. Однако нужно отметить, что не во всех случаях качество плодородия повышается одновременно с процессами природного и искусственного окультуривания. Для достижения ожидаемого результата при проведении агротехнических мероприятий следует обязательно учитывать, анализировать и прогнозировать динамику роста показателей потенциального плодородия. Это позволит активизировать скрытые возможности почвы при освоении.

Плодородие грунта относится к числу непостоянных величин, которые изменяются вместе с трансформацией условий. Его показатели зависят от методов использования почвенного горизонта, воздушного, водного и температурного режимов, характеристик культивируемых растений, состава используемых для обогащения удобрений и т. д.

Более того, плодородие – это характеристика почвы, которая не относится к категории неисчерпаемых ресурсов. При неправильном использовании грунт быстро истощается. Чтобы предотвратить это, важно своевременно проводить специальные мероприятия по его обогащению. При подготовке статьи использовалась литература: Хворостухина С.А. Как повысить плодородие почвы.

Cостав почвы

Состав и свойства почвы

Cостав почвы

Почва - это поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействий, живых микроорганизмов, горных пород и является самостоятельной экосистемой.

Важнейшим свойством почвы является плодородие почвы, т.е. способность обеспечить рост и развитие растений. Это свойство представляет исключительную ценность для жизни человека и других организмов. Почва является составной частью биосферы и энергии в природе и поддерживает газовый состав атмосферы.

Состав и свойства почвы

Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей. Соотношение их неодинаково не только в разных почв, но в различных горизонтах одной и той же почвы. Закономерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов то верхних горизонтов почвы к нижним и увеличение интенсивности преобразования компонентов материнской породы от нижних и горизонтов к верхним. В твердой части преобладают минеральные вещества. Первичные минералы (кварц, полевые шпаты, роговые обманки, слюды и др.) вместо с обломками горных пород образуют крупные фракции; вторичные минералы (гидрослюды, монтмориллонит, каолинит и др.), формирующиеся в процессе выветривания, - более тонкие. Рыхлость сложения почвы обусловливают состава ее твердой части, включающей частицы разного размера (от коллоидов почвы, измеряемых сотыми долями мк, до обломков диаметром в несколько десятков см). Основную массу почв составляет обычно мелкозем - частицы менее 1 мм

Твердые частицы в естественном залегании заполняются не весь объем почвенной массы, а лишь некоторую его часть; др. часть составляют поры - промежутки различного размера и формы между частицами и их агрегатами. Суммарный объем пор называется пористостью почвы. Для большинства минеральных почв эта величина варьирует в пределах от 40 до 60%. В органогенных (торфяных) почвах она возрастает до 90%, в заболоченных, оглеенных, минеральных - уменьшается до 27%. От пористости зависят водные составы почвы (водопроницаемость, водоподъемная способность, влагоемкость) и плотность почвы. В порах находятся почвенный раствор и почвенный воздух. Соотношение их непрерывность меняется вследствие поступления в почву атмосферу осадков, иногда оросительных и грунтовых вод, а также расхода влаги - почвенного стока, испарения (отсасывание корнями растений) и др.

Освобождающееся от воды поровое пространство заполняется воздухом. Этими явлениями определяется воздушный и почвенный режим почвы. Чем больше поры заполнены влагой, тем затруднительнее газовый обмен (особенно О2 и СО2) между почвой и атмосферой, тем медленнее протекают в почвенной массе процессы окисления и быстрее - процессы восстановления. В порах также обитают почвенные микроорганизмы. Плотность почвы (или объемная масса) в ненарушенном сложении определяется пористостью и средней плотностью твердой фазы. Плотность минеральных почв от 1 до 1,6 г/см3, реже 1,8г/см3, заболоченных оглеенных - до 2 г/см3, торфяных - 0,1-0,2 г/см2.

С дисперсностью сопряжена большая суммарная поверхность твердых частиц: 3-5 м2/г у песчаных почв, 30-150 м2/г у супесчаных, до 300-400 м2/г у глинистых. Благодаря этому почвенные частицы, особенно коллоидная и илистая фракции, обладают поверхностной энергией, которая проявляется в поглотительной способности почвы и буферности почвы.

Минеральный состав твердой части почвы во многом определяет ее плодородие. Органических частиц (растительные остатки) содержится немного, и только торфяные почвы почти полностью состоят из них. В состав минеральных веществ входят: Si, Al, Fe, K, N, Mg, Ca, P, S; значительно меньше содержится микроэлементов: Сu, Mo, I, B, F, Pb и др. Подавляющее большинство элементов находится в окисленной форме. Во многих почвах, преимущественно в почвах недостаточно увлажняемых территорий, содержится значительное количество СаСО3 (особенно если почвы образовались на карбонатной породе), в почвах засушливых областей - СаSO4 и др. более легко растворимые соли; почвы влажных тропических областей обогащены Fe и Al. Одна реакция этих общих закономерностей зависит от состава почвообразующих пород, возраста почвы, особенностей рельефа, климата и т.д. Например, на основных изверженных породах формируются почвы более богатые Al, Fe, щелочноземельными и щелочными металлами, а на породах кислого состава - Si. Во влажны тропиках на молодой коре выветривания почв значительно беднее окисями железа и алюминия, чем на более древних, и по содержанию сходны с почвой умеренных широт. На крутых склонах, где эрозионные процессы весьма активны, состав твердой части почвы незначительно отличается от состава почвообразующих пород. В засоленных почвах содержится много хлоридов и сульфатов (реже нитратов и бикарбонатов) кальция, магния, что связано с исходной засоленностью материнской породы, с поступлением этих солей из грунтовых вод или в результате почвообразования.

В состав твердой части почвы входит органическое вещество, основная (80 - 90%) часть которого представлена сложным комплектом из гумусовых веществ, или гумуса. Органическое вещество состоит также из соединений растительного, животного и микробного происхождения, содержащих клетчатку, лигнин, белки, сахара, смолы, жиры, дубильные вещества и т.д. и промежуточные продукты их разложения. При разложении органических веществ в почве содержащийся в них азот переходит в формы, доступные растениям. В естественных условиях они являются основным источником азотного питания растительных организмов. Многие органические вещества участвуют в создании органо-минеральных структурных отдельностей (комочков). Возникающая теоретическая структура почвы во многом определяет ее физические свойства, а также водный, воздушный и тепловой режимы. Органо - минеральные соединения представлены солями, глинисто - гумусовыми комплексами, комплексными и внутрикомплексными (хелаты) соединениями гумусовых кислот с рядом элементов (в их числе Al и Fe). Именно в этих формах последние перемещаются в почву.

Жидкая часть, т.е. почвенный раствор, - активный компонент почвы, осуществляющий перенос веществ внутри нее, вынос из почвы и снабжение растений водой и растворенными элементами питания. Обычно содержит ионы, молекулы, коллоиды и более крупные частицы, превращаясь иногда в суспензию.

Газовая часть или почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Количество и состав почвенного воздуха, в который входят N2, O2, CO2, летучие органические соединения и пр., постоянны и определяются характером множества протекающих в почве химических, биохимических процессов. Например количество СО2 в почвенном воздухе существенно меняется в годовом и суточном циклах вследствие различной интенсивности выделения газа микроорганизмами и корнями растений. Газообмен между почвенным воздухом и атмосферой происходит преимущественно в результате диффузии СО2 из почвы в атмосферу и О2 в противоположном направлении.

Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли и др.) и представлений многих групп беспозвоночных животных - простейших, червей, моллюсков, насекомых и их роющих позвоночных и др. Активная роль живых организмов в формировании почвы определяет принадлежность ее к биокосным природным телам - важнейшим компонентам биосферы.

Химический состав почвы оказывает влияние на состояние здоровья человека через воду, растения и животных. Недостаток или избыток определенных химических элементов в почве бывает столь велик, что приводит к нарушению обмена веществ, вызывает или способствует развитию серьезных заболеваний. Так, широко распространенное заболевание эндемический (местный) зоб связано с недостатком йода в почве. Малое количество кальция при избытке стронция служит причиной уровской болезни. Недостаток фтора приводит к кариесу зубов. При высоком содержании фтора (свыше 1,2 мг/л) нередко возникают заболевания костной системы (флюароз).

Почва представляет собой сложную природную систему, где под влиянием живых организмов и других факторов происходят образование и разрушение сложных органических соединений. Минеральные вещества извлекаются растениями из почвы, входят в состав их собственных органических соединений, затем включаются в органические вещества тела сначала растительноядных, затем насекомоядных, хищных животных. После гибели растений и животных их органические соединения поступают в почву. Под воздействием микроорганизмов в результате сложных многоступенчатых процессов разложения эти соединения переходят в формы, доступные для усвоения растениями. Они частично входят в состав органических веществ, задерживаются в почве или удаляются с фильтрующимися и сточными водами. В результате происходит закономерных круговорот химических элементов в системе "почва - растения - (животные - микроорганизмы) - почва". Этот круговорот В.Р. Вильямс назвал малым, или биологическим. Благодаря малому круговороту веществ в почве постоянно поддерживается плодородие. В искусственных агроценозах такой круговорот нарушен, так как человек изымает значительную часть сельскохозяйственной продукции, используя ее для своих нужд. Из - за неучастия этой части продукции в круговороте почва становится малоплодородной. Чтобы избежать этого и повысить плодородие почвы в искусственных агроценозах, человек вносит органические и минеральные удобрения. Применяя необходимые севообороты, тщательно обрабатывая и удобряя почву, человек повышает ее плодородие столь значительно, что большинство современных обрабатываемых почв следует считать искусственными, созданными при участии человека. Таким образом, в одних случаях воздействие человека на почвы приводит к повышению их плодородия, в других - к ухудшению, деградации и гибели.

Типы почв по механическому составу

В почвоведении принята классификация почв по механическому составу разработана Качинским, по которой все почвы подразделяются в зависимости от содержания в них физической глины, т.е. частиц, диаметр которых менее 0,01мм. Для каждого типа почвообразования нормы содержания физической глины не однократны.

Классификация почв по механическому составу. (Н.А. Качинский, 1965)

Механический состав почвы является важной характеристикой, необходимой для определения ценности почвы, ее плодородия, способ механические свойства почвы: влажность, водопроницаемость, порозность, воздушный и тепловой режим и др. В полевых условиях определение механического состава производится по степени пластичности - наощупь. При известном навыке почвы можно достаточно четко разделить на глинистые, суглинистые, песчаные:

Песчаные почвы - бесструктурные, не обладают связностью, сыпучи, при большом увлажнении можно скатать в шарик.

Супесчаные почвы - в сухом состоянии сыпучи, бесструктурные, во влажном состоянии легко скатываются в шар, но "шнура" или "колбаски" не образуют.

Суглинистые почвы - в сухом состоянии легко втираются в кожу, во влажном состоянии пластичными пластичны и легко раскатываются в "шнур" или "колбаску". Чем тоньше "шнур" или "колбаска", тем данная почва ближе к глине.

Глинистые - в сухом состоянии при растирании на ладони дают тонкий однородный порошок (пудру), хорошо втираются в кожу, во влажном состоянии раскатываются в длинный тонкий "шнур", легко сворачиваемый в кольцо без трещин.

Окончательное название почвы по механическому составу производится в лаборатории при помощи специального анализа, и на основании этого дается название почвы. Общий анализ почвы по механическому составу дается по данным механического анализа верхнего горизонта (0-25см). Например, чернозем южный глинистый.

Сложение почвы. Под сложением почвы понимают внешнее выражение степени и характера ее плотности. Сложение оказывает большое влияние на сопротивление почвы почвообрабатывающим орудием, но ее водопроницаемость и в значительной степени на глубину проникновения в нее корней растений.

Порозность почвы. Почвенные частички и структурные элементы, входящие в состав почвы, прилегают друг к другу не всеми своими плоскостями, а лишь отдельными точками или гранями, вследствие чего сама почва приобретает характер пористого тела, пронизанного целой системой трещин, пор ячеек, пустот. Общий объем всех воздушных пор, полостей, трещин и пр. в определенном объеме почвы называют порозностью или скважностью почвы. Суммарный объем почвенных пор составляет от 25 до 60% объема почвы.

На порозность почвы большое влияние оказывает, прежде всего, структурное строение почвы: чем почвы структурнее, тем общая порозность больше (поскольку, помимо заключенных в комках пор, эти почвы имеют промежутки, находящиеся между структурными отдельностями). Всякое разрушение почвенной структуры, могущее произойти в результате воздействия на почву природных факторов или вследствие неправильной обработки почв, ведет за собой уменьшение общей порозности почвы. Заметное влияние на порозность почв оказывает также органическое вещество почв: чем органического вещества больше, тем больше порозности (так, например, порозность песка около 30%, а торфа - около 85%). Порозность заметно меняется в зависимости от глубины почвенного слоя в верхних слоях она больше, в нижних - меньше. Объясняется это большим содержанием гумуса и лучшей структурой верхних горизонтов, большим воздействием на верхние слои почвы корней растений и роющих животных, а также меньшим давлением вышележащих слоев.

Размеры почвенных полостей различны, начиная от тончайших, так называемых капилляров, и кончая порами с диаметром 10 мм и крупнее. В связи с этим, помимо общей скважности, различают еще капиллярную и некапиллярную скважность почвы. Во всякой почве всегда есть оба вида скважности, причем преобладание того или иного вида зависит от механического и структурного состава почв.

Каждый вид скважности имеет различное значение в почвообразовательных процессах: капиллярная порозность, обычно заполненная водой, затрудняет свободный доступ воздуха в почву и продвижение атмосферной влаги из верхних горизонтов в нижние. Наличие же некапиллярной скважности устраняет эти нежелательные явления, создавая благоприятные условия как для почвообразовательных процессов, так и для развития растений.

Список использованной литературы

1. Атлас природных условий и естественных ресурсов Украинской ССР, М. 1978 г.

2. Карпачевский Л.О. Зеркало ландшафта. М., Мысль, 1983 г.

3. Ковда В.А. Основные учения о почвах. КН. 1-2, М., 1973 г.

4. Почвоведение (под ред. Ковды Б.Г., Розанова) М., Высшая школа. 1988 г.

5. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова. М., 1972 г.

Поглотительная способность . Во всех почвах содержатся коллоидные частицы (< 0,0001 мм). Они обладают многими специфическими свойствами. Поэтому от их количества зависит плодородие почвы. Содержанием коллоидных частиц прежде всего определяется поглотительная способность почвы - способность поглощать из окружающей среды и удерживать растворимые и взмученные в воде твёрдые вещества, пары воды и газа. Коллоидные и близкие к ним частицы почвы, обладающие способностью поглощения, называют почвенными поглощающим комплексом (ППК).

Учение о поглотительной способности почв разработано русским учёным К. К. Гедройцем (1872-1932). Различают несколько видов поглощения: механическое, физическое (молекулярное), химическое, физико-химическое и биологическое.

Механическое поглощение - способность почвы задерживать при фильтрации частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, превышающее по диаметру почвенные поры. Механически задерживаются также частицы почвы, попадающие в трещины, образующиеся на поверхности почвы. Чем больше в почве тонких фракций механического состава, тем выше механическое поглощение.

Физическое поглощение (или молекулярная адсорбция) основано на способности коллоидов почвы притягивать к поверхности и удерживать на ней молекулы вещества (воды, растворов, газов, например аммиака), не изменяя их свойств.

Химическое поглощение . Вещества, входящие в почвенный раствор и твёрдую фазу почвы, вступают в химическое взаимодействие с находящимися в почве солями с образованием слаборастворимых или нерастворимых в воде соединений.

Физико-химическое поглощение , или обменная адсорбция (обменная поглотительная способность). Она основана на способности почвенных коллоидов поглощать из почвенного раствора и удерживать на поверхности катионы в обмен на другие катионы в ППК.

Энергия поглощения разных катионов зависит от их валентности и атомной массы: чем выше валентность, а в пределах одной валентности чем выше атомная масса, тем выше и энергия поглощения. Исключением является водород (Н). В порядке возрастающей энергии поглощения катионы располагаются в следующей последовательности:

Na < NH < K < Mg < H < Ca < Al < Fe

Количество катионов, которое способна поглотить почва, называется ёмкостью катионного поглощения, или ёмкостью обмена и выражается в миллиграмм-эквивалентах (мг-экв.) на 100 г почвы. Величина ёмкости поглощения (Т) у разных почв неодинакова и зависит от наличия минеральных и органических коллоидов почвы. Так, у супесчаных почв она составляет всего 5-10 мг-экв., у суглинистых малогумусных - 15-20, а у суглинистых чернозёмов - 40-50 мг-экв. и выше.

Чем больше в ночве глинистых частиц и гумуса, тем больше емкость поглощения.

Очень большое значение для плодородия почв имеет и состав поглощенных оснований. В нем могут быть кальций, магний, водород, калий, натрии, аммоний, железо и алюминий. Двухвалентные катионы (Са^, Mg^+) хорошо коагулируют коллоиды, способствуют 1от_(х)1)1^ом^1ию_с11^"кту11ь1, создают нр.йтря.цБную или близкую к ней реакцию почвы. В агрономическом отношении это наиболее ценные катионы.

Одновалентные катионы (К+, _Ма+) диспергир_уют_. цочведные коллоиды, разрушают лочвр"нные. яг.рега_ц)и-.-а_с_ними и структуру, при большом количестве вызывают щелочную реакцию. .

Поглощенный водород разрушает почвенные коллоттТГы и подкисляет почву. Подкисляющее действие может оказывать на почву II алюминий. Будучи вытесненным:.; из поглощенного состояния, îí в почвенном растворе переходит в соединение АlСlз, которое!! результате взаимодействия с водой образует соляную кислоту.

В зависимости от наличия в поглощенном состоянии, с одной стороны, водорода (II) и алюминия (Аl), а с другой-двухвалентных катионов (Са и Mg) различают почвы, насыщенные. основаниями и не насыщенные ими. К первым относятся ночвы, в поглощающем комплексе которых; ".находятся

только катионы кальция, магния, калия и отсутствует водород; ко вторым - почвы, в поглощающий комплекс которых наряду с другими катионами входят водород, алюминий. Насыщены основаниями черноземы, каштановые почвы, сероземы, а не насыщены дерново-подзолистые почвы, красноземы, болотные. Почвами с высокой насыщенностью натрием являются солонцы. Они бесструктурны, расплываются от дождя, а при высыхании сплываются в плотную массу.

Для характеристики агрохимических свойств почвы важное зпачепне имеет сумма поглощенных оснований (S). При ее определении учитывают количество содержащихся в.поглощенном состоянии катионов.. (в подзолистых почвах Са, Mg), за исключением! водорода. Этo количество выражают также в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы. У разных почв оно колеблется от 2 до 50 мг-экв. и выше. Например, на легких дерново-подзолисты.х почвах S может быть всего 2-5 мг-экв., на легкосуглиннстых- 5-10, на тяжелых суглинках-15--20, на лесостепных почвах и чернозема":-от 20 до 50 мг-экв. Чем больше S. тем агрономически ценнее ночва.

С суммой поглощенных оснований связано вычислен не степени насыщенности почвы основаниями (V). Она показывает, какую часть от емкости поглощения почвы занимают поглощенные основания, выражается в процентах от общей емкости поглощения, включающей содержание ионов водорода (Н), и вычисляется по формуле:

Считается, что если насыщенность основаниями меньше 75%, то такую почву надо известковать.

Биологическое поглощение. Этот вид поглощения в почве осуществляется жизнедеятельностью растений и микроорганизмов. Одной из важных особенностей биологического поглощения является избирательная способность микроорганизмов и растений, проявляющаяся в том, что они берут из почвы преимущественно те вещества, которые им необходимы для построения своего тела, для жизни.

Реакция почвы. Формы кислотности. С насыщенностью почвы различными катионами непосредственно связана реакция почвенной среды.

Почвы, насыщенные Са, Mg (черноземы), имеют нейтральную или слабокислую реакцию, благоприятную для большинства сельскохозяйственных культур. Почвы, не насыщенные основаниями, характеризуются кислой реакцией. Таковы почвы дерново-подзолистые. Высокая кислотность их может быть вредной для многих сельскохозяйственных культур.

Кислотность почвы. В почвах, не насыщенных" основаниями, различают две формы кислотности: актуальную и потенциальную.

Актуальная кислотность обусловлена ионом водорода, находящимся в почвенном растворе. Обычно она наблюдается при наличии в почве растворимых органических кислот, углекислого газа или таких соединений алюминия и железа, которые, взаимодействуя с водой, образуют кислоту.

Реакция почвенного раствора (водной вытяжки из почвы) выражается величиной рН, характеризующей в нем концентрацию водородных ионов. Сама величина рН представляет собой отрицательный логарифм концентрации водородных ионов. Чем ниже рН, тем выше кислотность почвы. рН сильнокислых почв 4,0- 4,5; нейтральных 7,0; сильнощелочных 8,0-9,0 *.

Потенциальную кислотность обнаруживают при обработке почвы растворами различных солей, вызывающими вытеснение ионов водорода и алюминия из поглощенного состояния.

Принято различать две формы потенциальной кислотности: обменную и гидролитическую. Обменная кислотность появляется при обработке почвы 1 н. раствором нейтральной соли, например КСl. В этом случае из почвы вытесняются водородные ноны (Н+).

* Для установления реакции почвы все же редко пользуются определением рН почвенного раствора. Чаще устанавливают кислотность в солевых вытяжках из почвы.

Обменную кислотность выражают, как и актуальную, знаком рН, но обязательно указывают «рН солевой вытяжки» (или рН в КСl). Величина рН солевой вытяжки для разных почв следующая:

очень сильнокислые.......... < 4,0

сильнокислые........... 4,1-4,5

среднекислые. ........... 4,6-5,0

слабокислые. .......... 5,1-5,5

близкие к нейтральным........... 5,6-6,0

нейтральные. .......... 6,0

щелочные.......... 7-8

Точнее выражать обменную кислотность почв в миллиграмм-эквивалентах (мг-экв.) водорода и алюминия (в сумме) на 100 г почвы.

Гидролитическая кислотность обнаруживается при обработке почвы гидролитически щелочной солью (солью сильного основания и слабой кислоты). Чаще всего для ее определения пользуются 1 н. раствором уксуснокислого натрия (CHsCOONa).

Величина этой формы кислотности характеризует способность почвы связывать основания из растворов гидролитически щелочных солей. Гидролитическую кислотность выражают в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы.

Гидролитическая кислотность, как правило, больше обменной и включает в себя обменную и актуальную кислотность, а обменная, в свою очередь, включает в себя актуальную кислотность. Гидролитическая кислотность зависит от типа почвы, абсолютная величина ее бывает от 2 до 8-10 и даже до 15 мг-экв. на 100 г почвы.

Наиболее опасна для растений обменная кислотность. В практике определением рН почвенного раствора широко обосновывают применение известкования и установление дозы извести.

Снизить почвенную кислотность можно не только известкованием, но и другими способами, например длительным обильным унавоживанием одним из приемов окультуривания почвы.

Щелочность почвы . Щелочная реакция почвенного раствора появляется при взаимодействии поглощенного натрия с почвенным раствором, в котором находится углекислота или Са(НСОз)2. Щелочность различают также актуальную и потенциальную. Первая обусловлена наличием в почвенном растворе гидролитически щелочной соли.

В зависимости от содержания обменного натрия (в % от суммы поглощенных оснований) различают:

солонцы. ............. 20

солонцеватые почвы......... 10-20

слабосолонцеватые почвы......... 5-10

Почвы, в которых обменного натрия больше 10%, нуждаются в гипсовании и других приемах улучшения.

Буферность почвы- это способность почвы противостоять резкому изменению ее реакции. Буферность зависит от емкости поглощения, состава почвенных коллоидов и наличия в почвенном растворе буферных смесей, например бикарбонатов кальция. Буферность очень ценное свойство почвы.

Песчаные малогумусные почвы имеют очень небольшую буферность, в них легко смещается реакция, например, при внесесении кислых или щелочнных форм минеральных удобрений. Богатые перегноем суглинистые почвы с высокой степенью насыщенности основаниями обладают высокой буферностью: хорошо противостоят влиянию внешних факторов, изменяющих реакцию почвы.

Поглотительная способность почвы, насыщенность основания-ми, кислотность, щелочность играют очень большую роль для агрономической оценки почв и устанавливаются при почвенных обследованиях. Соответствующие показатели (рН, S, Н обм, Н гидр. Т, У) приводятся в характеристиках почв и служат обоснованием äëÿ тех или иных приёмов их улучшения.

Структура почвы. Частицы почвы могут склеиваться между собой, образовывать структурные комочки - агрегаты, не размываемые водой. Почва с большим количеством агрегатов называется структурной. Бесструктурными почвами называются такие, в которых отдельные механические элементы (песок, пыль) не связаны между собой. Свойство почвы образовывать структурные агрегаты называются структурностью.

В агрономическом отношении наиболее ценна мелкокомковатая и зернистая структура пахотного горизонта с размерами комочков от 1 до 5 мм. Очень важное качество почвенной структуры - ее водопрочность, т. е. неразмываемость агрегатов водой.

В структурной почве создается и поддерживается лучший воздушно-водный режим, а следовательно, и микробиологическая деятельность, и питательный режим. Структурную почву легче обрабатывать.

Однако нельзя переоценивать значение структуры почвы. Известно, например, что песчаные почвы бесструктурны, но при достаточном увлажнении и удобрении могут давать очень высокие урожаи.

Физические и физико-механические свойства. К физическим свойствам почвы относятся плотность, плотность твердой фазы почвы, скважность, а также водные, воздушные и тепловые свойства.

Плотность почвы - масса единицы объема (1 см куб) сухой почвы в ее естественном состоянии. Плотность пахотного слоя грубозернистой песчаной почвы 1,8; подзолистой суглинистой 1,2; типичного чернозема 1,0. Исходя из плотности почвы, вычисляют массу пахотного слоя на 1 га. Для подзолистых суглинков он будет 2,5-3 тыс. т (при глубине 20 см).

Величина плотности определяется плотностью твердой фазы почвы и зависит от ее зональных особенностей.

Плотность твердой фазы почвы - отношение массы твердой фазы (почвенных частиц) к массе того же объема воды при 4° С. Наибольшую плотность твердой фазы имеет минеральная почва, например песчаная с высоким содержанием кварца (2,65), у перегноя и торфа 1,6, поэтому почвы с большим количеством гумуса отличаются меньшей плотностью твердой фазы (так у мощного чернозема она 2,37).

Пористость, или скважность . Почва состоит из твердой фазы (почвенных комочков) и промежутков между ними, или пор. Общий объем пор в процентах по отношению ко всему объему почвы называется пористостью, или скважностью, почвы. Поры могут быть заняты водой или воздухом. Наиболее благоприятен в агрономическом отношении такой объем, при котором поры почвы заняты водой примерно наполовину.

Скважность различают капиллярную (объем промежутков капиллярного сечения), некапиллярную (промежутки более широкие, чем капилляры) и общую. Последняя в пахотном слое составляет около 50%.

Физико-механические свойства почвы: связность, пластичность, .липкость, набухание и усадка имеют значение при механической обработке, так как от них зависит удельное сопротивление почвы орудиям обработки.

Для агрономической характеристики состояния почвы применяется термин спелость почвы. Под спелостью почвы понимают ее пригодность для механической обработки. Она зависит от состояния влажности, связности, пластичности, липкости.

Спелая почва легко обрабатывается орудиями, не прилипает к ним, не мажется, не образует глыб, а крошится при обработке на мелкие комки.

Неблагоприятное сочетание перечисленных физических свойств почвы может привести к образованию почвенной корки, ухудшающей условия жизни растений.

В результате систематического уплотнения почвы плугом при вспашке на одну и ту же глубину в верхней части подпахотного слоя образуется плотная прослойка почвы, так называемая плужная подошва. Для предупреждения ее возникновения следует пахать поля на разную глубину и в разных направлениях.

Водные свойства и водный режим почв. Вода может находиться в почве в разных состояниях и в зависимости от этого имеет неодинаковое значение для питания растений. Различают следующие главные формы воды в почве.

Гравитационная вода занимает в почве крупные поры (некапиллярные), передвигается сверху вниз под собственно^ тяжестью. Это самая доступная для растений вода. Однако если она заполняет все поры, то наступает переувлажнение почвы. На песчаных почвах гравитационная вода легко уходит вглубь, в зону, недоступную для корней.

Капиллярная вода занимает капилляры почвы. По ним она продвигается от более влажного слоя к более сухому. По мере испарения воды с поверхности почвы такой восходящий ток ее может иссушить почвы. Капиллярная вода вполне доступна растениям.

Гигроскопическая вода находится в почве в виде молекул в поглощенном состоянии, удерживается поверхностью почвенных частиц, почти недоступна растениям, передвигается между частицами почвы в форме пара.

Названные формы воды не являются постоянными. Вода может из одной категории переходить в другую. При переувлажнении почвы все промежутки между ее частицами заняты водой. При подсыхании почвы расходуется в первую очередь свободная (некапиллярная) вода, а затем капиллярная. Если запасы капиллярной и некапиллярной воды исчерпаны, то растения уже почти не могут получать ее из почвы через корневую систему, так как в почве остается только вода, малодоступная растениям. Степень увлажнения почвы, при которой растения начинают завядать, от недостатка влаги, называется влажностью завядания (ÂÇ). Влажность завядания равна обычно двойной максимальной гигроскопичности на песчаных почвах она ниже 1% на супесчаных" 1-3, на суглинистых 4-10, а на глинистых 15% и выше.

Количество воды, которую почва прочно удерживает, а растения не могут использовать, составляет мертвый запас воды. обычно равный полуторной максимальной гигроскопичности.

В глинистых почвах, водоудерживающая способность которых очень велика, мертвый запас влаги составляет 10-15% массы почвы, а в песчаных почвах- меньше 1 %. Это значит, что при одинаковой влажности (допустим, 20%) глинистая и песчаная почвы имеют разное количество доступной растениям воды: глинистая 5-10%, песчаная 19%.

Воду, которая содержится в почве сверхвлажности завядания (некоторые считают сверх мертвого запаса), т.е. больше двойной максимальной гигроскопичности, называют продуктивной (или доступной) влагой. Процент продуктивной влаги в почве равен приблизительно влажности почвы, выраженной в процентах, за вычетом двойной максимальной гигроскопичности.

Однако более точно количество продуктивной влаги исчислять в весовых единицах Каждый миллиметр осадков соответствует 10 т воды на 1 га.

Запас продуктивной влаги (W) вычисляют с учетом мощности и плотности каждого слоя почвы по формуле: W = 0,1 П h (B - BЗ),

где 0,1-коэффициент перевода в миллиметры водяного слоя; /7 -плотность почвы (в r на 1 см куб); h - мощность слоя почвы, для которого рассчитывается запас влаги (в см); В- влажность почвы и ВЗ- влажность завядания (в % от абсолютно сухой почвы).

Почва способна впитывать и удерживать воду, а затем отдавать ее растениям. Для получения высокого урожая необходимо, чтобы в почве всегда содержалось нужное растениям количество воды. Зерновые культуры расходуют на создание урожая 2-3 тыс. т воды на 1 га, а другие растения и больше.

В почву вода попадает прежде всего с осадками, а также из атмосферы в виде водяных паров. Наибольшее количество воды, которое может удержать (вместить) почва при заполнении всех пор, называется общей, или полной, влагоемкостью (ПВ), Она зависит от механического состава почвы, содержания в ней перегноя и от общей пористости. Например, глинистые почвы отличаются высокой влагоемкостью (60-80 г воды на 100 г почвы), а песчаные-низкой (15-25 г). Особенно велика она в торфяных почвах. При полном насыщении торфа масса ее в несколько раз превышает массу воздушно-сухого торфа. Наиболее благоприятный для растений водный режим создается в минеральных почвах при насыщении их водой на 60-80% полной влагоемкости.

Отличают еще полевую влагоемкость. Величина полевой влагоемкости (в % массы сухой почвы) песчаных почв 3-5, супесчаных 10-12, суглинистых и глинистых 13-22. В гумусовом горизонте чернозема она может быть 40-45%. Влажность почвы более высокую считают избыточной.

Способность почвы пропускать через себя воду носит название водопроницаемости. При плохой водопроницаемости вода осадков стекает по поверхности почвы. В то же время при очень высокой водопроницаемости, какой, например, обладают песчаные почвы, осадки очень быстро проникают через почву и не используются растениями. Наиболее благоприятны условия для водопроницаемости в структурных почвах.

Водный режим почвы зависит прежде всего от количества выпадающих атмосферных осадков и от величины расхода влаги на испарение и транспирацию. Соотношение этих величин и определяет тип водного режима почвы. Он может быть промывным (отношение осадков к испарению больше единицы), переходным (это отношение около единицы) и непромывным (осадков меньше, чем величина испарения). Промывной тип преобладает в лесолуговой зоне, непромывной - в степной зоне, а переходный - в лесостепи. При близком расположении грунтовых вод возникает еще выпотной тип водного режима, а при высоком уровне грунтовых вод - застойный тип.

Воздушные и тепловые свойства почвы. В почве содержится воздух, состав которого отличается от атмосферного большим количеством углекислого газа, меньшим количеством кислорода. При недостатке воздуха в почве замедляется прорастание семян, ненормально развивается корневая система, подавляется микробиологическая деятельность.

Важно, чтобы непрерывно шел интенсивный обмен воздуха между почвой и атмосферой (аэрация), чтобы воздух, более богатый кислородом, поступал в почву, а бедный кислородом удалялся из нее.

Различные почвы имеют неодинаковые тепловые свойства. Почвы темноцветные быстрее прогреваются солнцем, чем светлоокрашенные. Почвы с меньшим содержанием воды скорее прогреваются весной, переувлажненные почвы медленно прогреваются и охлаждаются.

В практике земледелия имеет значение теплопроводность почв. Почвы, бедные органическим веществом, отличаются высокой теплопроводностью, а почвы с большим содержанием его, например торфяные, - низкой.

Плодородие почвы . Растение при своём развитии нуждается в питательных веществах, в воде, воздухе и тепле. Та почва, которая способна удовлетворить эти запросы культурного растения, и будет плодородной почвой.

Плодородие - это главное, основное свойство почвы. Оно в свою очередь зависит от ряда других свойств, которые мы опишем ниже.

Поглотительная способность почвы . Пищу растение берёт своими корнями из почвенных растворов. Но чтобы оно могло забирать необходимые ему вещества, растворы должны быть слабы, то есть на большое количество воды должно быть растворено весьма малое количество солей (не больше 2-3 граммов питательных солей на 1 литр воды). Правда, солей может оказаться слишком мало, и тогда растение голодает, но оно гибнет и в том случае, когда водный раствор излишне крепок. Из такого концентрированного водного раствора корни растений не в состоянии впитывать солей, и растение гибнет, как оно погибло бы от голода.

Но ведь мы знаем, что количество воды в почве постоянно меняется. После дождей её больше, в засуху - меньше. Значит должна меняться и крепость почвенного раствора, а вместе с тем должно страдать растение. Оказывается, на помощь растению приходят свойства питающей его почвы, и главным образом её глинистых частиц и перегноя.

Глинистые частицы и перегной почвы в некоторых пределах регулируют крепость раствора. Когда крепость раствора возрастает, почва поглощает из него часть растворённых веществ. Наоборот, после дождей или искусственного полива почвы, когда в ней значительно увеличивается количество воды, часть веществ, солей, находящихся в твёрдой части почвы, снова переходит в раствор.

Во многих случаях поглощаются как раз те вещества, какие нужны растению, как, например, калий, кальций, фосфорная кислота, известь и некоторые другие. Однако наряду с ними почва поглощает и натрий, который резко ухудшает все её свойства. Натрий содержится в поваренной (пищевой) соли, в глауберовой соли, которую используют как слабительное, и в некоторых других солях.

Способность почвы, твёрдой её части, поглощать из водного раствора и связывать (с тем чтобы потом опять отдать) некоторые вещества и соли называется поглотительной способностью почвы.

Поглотительная способность почвы зависит главным образом от содержания в почве мельчайших коллоидальных частиц - минеральных, органических и совокупности тех и других (органо-минеральных частиц). Эта часть почвы называется поглощающей её частью, или поглощающим её комплексом.

Почва может поглощать даже некоторые газы, например, аммиак, которым так сильно пахнет в конюшнях. Поглощённый почвой аммиак при участии бактерий переводится в селитру.

Но не все вещества поглощаются почвою одинаково хорошо. Например, очень слабо поглощается ею столь ценная для растений селитра, и потому селитра легче, чем другие вещества, вымывается из почвы водою.

Так как поглотительная способность почв увеличивается вместе с содержанием в почве глины и перегноя, глинистые, богатые перегноем почвы можно без опасений удобрять большими количествами питательных веществ, Излишки их поглотятся почвой и не повредят растению, а также не вымоются водой. Не следует этого делать только с селитрой, которая плохо поглощается и глинистыми почвами. Поэтому в практике обычно вносят селитру в две порции: одну - перед посевом и другую - в период наибольшего развития растений.

Совсем иными свойствами обладают песчаные почвы. Глины и перегноя в этих почвах мало. Поглотительная способность их ничтожна. Вода легко вымывает из них питательные соли, и они бесследно пропадают для растений. В засуху же, когда почвенный раствор сильно крепнет, песчаная почва неспособна поглотить излишка солей, и растения, если почва неумеренно удобрена растворимыми в воде веществами, гибнут (выгорают). Поэтому, чтобы не загустить почвенного раствора и не потерять питательных веществ, удобрения в песчаные почвы вносят понемногу, в несколько порций. Рекомендуется также не оставлять песчаные почвы в чистом пару, так как вода вымоет из них образовавшиеся в процессе парования растворимые питательные вещества.

Паровые участки на песчаных почвах следует засевать люпином или сераделлой. Запахивая эти растения в период их цветения, мы обогатим почву ценным перегноем. Сераделлу можно использовать и как прекрасный корм скоту.

Наряду с глинистыми частицами и перегноем значительную роль в поглотительной способности почвы играют населяющие её микроорганизмы, которые то поглощают ряд веществ для построения своего тела, то освобождают их при умирании и петлевании.

Подобное же поглощение и освобождение питательных веществ наблюдается при жизни и отмирании растений.

Реакция почвы . Если в почве много кислот (например, кислого гумуса) или щелочей (например соды), то культурное растение гибнет. Большинство культурных растений любит, чтобы почвенный раствор не был ни кислым, ни щелочным; он должен быть средним, нейтральным.

Оказывается, что реакция почвы в сильнейшей степени зависит от того, какие вещества поглощены почвою. Если почва (твёрдая её часть) поглотила алюминий или водород, она будет кислой; почва, забравшая из раствора натрий, будет щёлочной, а почва, насыщенная кальцием, будет иметь нейтральную, то есть среднюю реакцию. Водород содержится в воде и в различных кислотах. Кроме того, водород в почвенный раствор выделяют, по-видимому, корни живых растений. Кальций содержится в извести, в гипсе и в других солях, алюминия много в глине и других минералах.

В природе разные почвы имеют и разную реакцию: например, болотные и подзолистые почвы, а также краснозёмы отличаются кислотностью, солонцы - щёлочностью, а чернозёмы - средней реакцией.

Скважность, или порозность, почвы . Если в почве будет достаточное количество питательных веществ, но в ней не хватает воды или воздуха, растение гибнет. Поэтому приходится заботиться о том, чтобы наряду с пищей в почве всегда были вода и воздух, которые размещаются в почвенных пустотах, или скважинах. Скважины почвы занимают весьма большой объём, примерно половину всего объёма почвы. Так, если вырезать 1 литр почвы без уплотнения её, то пустоты составят в ней около 500 кубических сантиметров, а остальной объём будет занят твёрдой частью почвы. В рыхлых суглинках и глинистых почвах количество скважин на 1 литр почвы может достигать 600 и даже 700 кубических сантиметров, в торфяных почвах - 800 кубических сантиметров, а в песчаных почвах скважность меньше - примерно 400-450 кубических сантиметров на 1 литр почвы.

Размер пустот и формы их весьма различны как в одной и той же, так тем более в разных почвах. Для культурных растений желательно создавать скважины средних размеров, с просветом от нескольких миллиметров до десятых и сотых долей миллиметра. Слишком мелкие скважины в почве, как, например, в столбчатом горизонте солонца или в уплотнённом горизонте подзолистых почв, а также слишком крупные (трещины) создают неблагоприятные условия для растений. Корневые волоски растений могут проникать лишь в скважины с поперечником не менее 0,01 миллиметра, а бактерии - в скважины не менее 0,003 миллиметра.

Водопроницаемость почвы . Выпадая на поверхность почвы в виде осадков, вода под влиянием силы тяжести просачивается в почву по крупным скважинами рассасывается по тонким скважинам, или капиллярам, окружая сплошным слоем почвенные частички.

В песках поры крупные, и вода проникает по ним легко и быстро. Наоборот, в глинистые почвы с чрезвычайно малыми отверстиями она впитывается с трудом - в десятки и сотни раз медленнее, нежели в пески.

Водопроницаемость структурной почвы . Однако сказанное о глинистых почвах справедливо лишь в отношении почв бесструктурных. Если же глинистая почва богата известью и перегноем, то отдельные мелкие частички в ней свёртываются, склеиваются в пористые зёрнышки и комочки. Эти зёрнышки и комочки, при наличии извести и гумуса, прочны и с трудом размываются в воде. В почве между ними образуются поры средней величины, как в песке, и несколько крупнее. Такая (структурная) глинистая почва обладает хорошей водопроницаемостью, несмотря на то, что она состоит из мельчайших частиц.

Водоудерживающая способность и влагоёмкость почвы . Попадая в почву, вода смачивает частички её, окружая их многими слоями. Вода прилипает к почве, и почва прочно удерживает её своей поверхностью. Чем ближе слой воды к почвенной частичке, тем сильнее удерживается он почвой, тем прочнее он ею связан.

Способность почвы удерживать воду называется водоудерживающей её способностью, а количество воды, которое удерживает почва, - влагоёмкостью почвы. Влагоёмкость различных почв разная: 100 граммов глинистой почвы, богатой перегноем, могут удержать в себе 60-70 граммов воды, в то время как 100 граммов песчаной почвы удерживают в себе только от 10 до 25 граммов воды. В большинстве случаев пахотный слой суглинистых и глинистых почв может удержать на 100 граммов почвы от 30 до 40 граммов воды (30-40 процентов).

Усвояемая и неусвояемая вода в почве . Вода, содержащаяся в почве, неодинакова по своему качеству. Можно выделить пять основных категорий резко отличной воды в почве: 1) воду связанную, несвободную, которая сильно притягивается почвенными частичками и в большей своей части недоступна растениям; 2) воду капиллярную, занимающую средние по величине поры в почве; 3) воду свободную, гравитационную, могущую стекать из почвы; 4) воду парообразную; 5) воду твердую (лёд), которая образуется в почве при её замерзании. Растения могут усваивать своими корнями вторую и третью категорию воды, причём особенно важна в данном случае вода капиллярная, так как она удерживается в корнеобитаемом слое почвы, не стекая из него. Эта же вода обладает способностью передвигаться в почве по капиллярам во всех направлениях: снизу вверх, сверху вниз и в стороны. Это очень важно: когда корень растения выпивает воду вокруг себя, она может подсасываться к нему из соседних, более сырых мест.

Но не нужно забывать, что благодаря этой же способности почва может и излишне просушиваться. Происходит это в том случае, когда поле плохо разрыхлено или совсем не разрыхлено с поверхности. На таких участках почвенные капилляры простираются до самого верха. Вода поднимается по ним и испаряется в воздух.

Усиленно просушивается почва и в том случае, когда пашня покрывается коркой. Бывает это после схода снега и после ливневых дождей. В корке очень хорошо развиты капилляры, сильно засасывающие воду. Если мы стремимся сохранить влагу в. почве, такую корку нужно немедленно ломать с помощью культиваторов или борон.

Чем меньше в почве связанной, неусвояемой растениями воды, тем лучше. В глинистой почве такой воды бывает 10-15 граммов на 100 граммов почвы, тогда как в песчаной - лишь 1-2 грамма. Таким образом, нужно помнить, что хотя глинистые почвы и больше удерживают в себе воды, но и недоступной растениям воды в них больше, нежели в песчаных почвах.

Плохо, когда почва быстро просыхает и в ней нет воды. Растения тогда гибнут. Но они не могут развиваться и: в почве, переполненной водой. Для растения благоприятно среднее состояние почвы, когда часть промежутков в ней заполнена водой, а в других промежутках находится воздух.

Воздухоёмкость почвы . В сухой почве все скважины заняты воздухом. Часть воздуха при этом с силой притягивается поверхностью почвенных частиц. Эта часть воздуха обладает слабой подвижностью и называется поглощённым воздухом. Остальной воздух, размещаемый в крупных порах, будет воздухом свободным. Он обладает значительной подвижностью, может выдуваться из почвы и легко заменяться новыми порциями атмосферного воздуха.

По мере увлажнения почвы воздух из неё вытесняется водой и выходит наружу, а часть его и других газов (например, аммиак) растворяется в почвенной воде.

Из воздуха в почве потребляется главным образом кислород. Как уже указывалось выше, он тратится на дыхание корней растений и населяющих почву животных; соединяется с различными веществами в почве, например с железом, а главным образом потребляется различными бактериями при дыхании, разложении и окислении растительных и животных остатков. Взамен потребляемого живыми существами кислорода воздух в почве обогащается углекислотой, выделяющейся при дыхании их и при тлении органических мёртвых остатков.

Находящийся в почве воздух не остаётся в ней без движения. Он постоянно обменивается с атмосферным воздухом. Этому прежде всего способствует нагревание и остывание почвы, благодаря чему почвенный воздух то расширяется и выходит из почвы, то (при охлаждении) сжимается, и в почву засасываются новые порции атмосферного воздуха («дыхание почвы»).

Почвенный воздух может выдуваться ветрами, может вытесняться из почвы осадками, проникающими в неё (водой); может приходить в движение при смене атмосферного (надпочвенного) давления:, при увеличении атмосферного давления часть воздуха поступает в почву; при уменьшении его - почвенный воздух выходит в атмосферу.

Обновление воздуха может происходить даже при отсутствии ветра, дождя и смены температуры.

При этом почвенный воздух, богатый углекислым газом и водяными парами, постепенно выходит наружу, а более сухой и богатый кислородом атмосферный воздух внедряется в почвенные поры.

Обновление почвенного воздуха в различных климатических зонах будет происходить сильнее то от одних из вышеуказанных причин, то от других. Например, в пустынях больше будет влиять резкая смена температур в течение дня и ночи, а также выдувание почвенного воздуха ветром. В местах, богатых осадками, например, в таёжной зоне, смена воздуха будет заметно происходить при просачивании воды в почву и т. д.

Для «нормального» развития культурных растений необходимо, чтобы почва постоянно проветривалась, «легко дышала», чтобы в ней непрерывно восстанавливался запас кислорода.

Почвенное тепло . Для развития почвы и для жизни растений необходимо тепло. Тепло почва получает от солнца, нагреваясь его лучами. Небольшая доля тепла приходит к поверхности почвы от внутренних, нагретых слоёв земли, а также выделяется при дыхании живых существ и при разложении растительных и животных остатков. Иногда почву согревают теплые источники, вытекающие на поверхность земли из глубоких разогретых её слоёв.

Не все почвы нагреваются солнцем одинаково. Тёмные, богатые перегноем, а главное сухие почвы нагреваются значительно скорее, чем почвы светлые и сырые. Особенно медленно нагреваются мокрые почвы; это происходит потому, что много тепла тратится на нагревание и испарение находящейся в них воды. Песчаные почвы суше глинистых, и потому они нагреваются быстрее.

Помимо цвета, содержания перегноя и воды, большое значение для нагревания почвы имеет расположение местности: лучше других нагреваются почвы, лежащие на южных склонах, несколько слабее - на восточном и западном и хуже всего - на северном склоне.

Полученное почвой тепло постепенно через почвенные частички, воду и воздух передаётся нижним слоям. Ночью почва остынет с поверхности, а тёплая дневная волна передвинется на некоторую глубину. Так одна волна вслед за другой каждый день отправляется в почву. Почвенные частички то расширяются от тепла, то сжимаются от холода. Это способствует большему и скорейшему их выветриванию.

Для развития растений и других живых существ, населяющих почву, благоприятны почвы тёплые.

Зимой, когда почва спрячется под снежным покровом, когда в ней замёрзнет вода, когда вместо тёплых уходят в глубину холодные волны, жизнь почвы в значительной мере замирает. Всё живое в почве впадает в зимнюю спячку и к новой кипучей жизни проснётся лишь следующей весной.

Ещё раз о значении структуры почвы . Все свойства почвы, важные для развития сельскохозяйственных растений, получают наилучшее выражение в структурных почвах. Структурная почва содержит в себе одновременно воду и воздух. Вода в такой почве помещается внутри комочков и в капиллярах между ними, а воздух - в крупных пустотах между комочками, по их поверхности и отчасти в самих комочках - в крупных канальцах и ячейках.

Структурная почва имеет и хорошие тепловые свойства. В ней благоприятно развиваются полезные для растений микроорганизмы. Минеральная часть в такой почве легче выветривается и освобождает питательные вещества. В ней - на поверхности комочков - лучше разлагаются растительные и животные остатки, а внутренняя, менее проветриваемая, часть комочков является «лабораторией», где накапливается высококачественный, нейтральный, «сладкий» перегной. В конечном счёте структурная почва всегда даёт более высокий урожай сельскохозяйственных растений.

Но не во всякой почве от природы бывает хорошая структура. Часто приходится упорно работать, чтобы получить структурную пашню. На всех почвах созданию структуры помогает искусственное увеличение в ней перегноя, а также насыщение почвы кальцием. Для последней цели на кислых почвах применяется известь, на щелочных, например, на солонцах - гипс.

Нужно унаваживать почвы, нужно вводить в севооборот многолетние злаковые и бобовые травы, в смеси друг с другом, а на песках - люпин и сераделлу. При жизни травы расчленяют почву на структурные отдельности своими корнями. Бобовые травы обогащают почву азотом, а все травы - бобовые и злаковые - обогащают её перегноем, так как они имеют мощную корневую систему, в несколько раз большую, чем овёс, рожь, пшеница и другие полевые и огородные растения.

Серьёзное внимание нужно уделять своевременной обработке почвы. При распашке сухой почвы мы разрушаем, распыляем структуру; при распашке почв переувлажнённых - давим структуру, смазываем её. Нужно стремиться вспахивать по возможности среднеувлажнённые почвы, когда они содержат 50-70 процентов влаги от их влагоёмкости. При этом условии получается лучшая по качеству структурная пашня.

Структурная пашня - показатель культурности поля. Структурность почвы повышает урожай и делает его устойчивым в засушливые годы.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Введение………………………………………………………..…………………3

1. Почва……………………………………………………………………………4

2. Виды почв………………………………………………………………………5

3. Состав и свойства почвы………………………………………………………6

4. Общие физические свойства почвы………………………………………….11

4.1 Водные свойства почв………………………………………………………13

4.2 Тепловые свойства почв…………………………………………………….16

4.3 Физико-механические свойства…………………………………………….18

4.4 Воздушные свойства почв…………………………………………………..20

5. Гумусность………………………………………………………………….....22

6. Плодородие почвы………………………………………………………...…..23

7. Виды плодородия почв…………………………………………………..…...25

8. Факторы, лимитирующие плодородие почвы………………………………26

9. Воспроизводство плодородия почв…………………………………………28

Заключение………………………………………………………..……………..32

Список используемой литературы……………………………………………..34

Перечень принятых терминов………………………..…………………………..35

Введение

Первое научное определение почвы дал В.В. Докучаев: «Почвой следует называть «дневные» или наружные горизонты горных пород (все равно каких), естественно измененные совместным воздействием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых». Он установил, что все почвы на земной поверхности образуются путем «чрезвычайно сложного взаимодействия местного климата, растительности и животных организмов, состава и строения материнских горных пород, рельефа местности и, наконец, возраста страны». Эти идеи В.В. Докучаева получили дальнейшее развитие в представлениях о почве как о биоминеральной («биокосной») динамической системе, находящейся в постоянном материальном и энергетическом взаимодействии с внешней средой и частично замкнутой через биологический круговорот.

Развитие учения о плодородии почв связано с именем В.Р. Вильямса. Он детально исследовал формирование и развитие плодородия почвы в ходе природного почвообразования, рассмотрел условия проявления плодородия в зависимости от ряда свойств почвы, а также сформулировал основные положения об общих принципах повышения плодородия почв при их использовании в сельскохозяйственном производстве.

Цель: Изучить общие физические свойства почвы и их роль в плодородии почв

1.Показать значение почвы для растений и живых организмов

2.Выделить основное свойство почвы – плодородие

3.Воспитать бережное отношение к природе в целом

4.Познакомится с процессом образования почвы

5.Изучение видов плодородие почв

6.Изучить роль гумуса для плодородие почв

Почва

Почва– самый поверхностный слой суши земного шара, возникший в результате изменения горных пород под воздействием живых и мертвых организмов (растительности, животных, микроорганизмов), солнечного тепла и атмосферных осадков. Почва представляет собой совершенно особое природное образование, обладающее только ей присущим строением, составом и свойствами. Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Чтобы быть плодородной, почва должна обладать достаточным количеством питательных веществ и запасом воды, необходимым для питания растений, именно своим плодородием почва, как природное тело, отличается от всех других природных тел (например, бесплодного камня), которые не способны обеспечить потребность растений в одновременном и совместном наличии двух факторов их существования – воды и минеральных веществ.

Почва – важнейший компонент всех наземных биоценозов и биосферы Земли в целом, через почвенный покров Земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле и в земле организмов (в том числе и человека) с литосферой, гидросферой и атмосферой.

Роль почвы в хозяйстве человека огромна. Изучение почв необходимо не только для сельскохозяйственных целей, но и для развития лесного хозяйства, инженерно-строительного дела. Знание свойств почв необходимо для решения ряда проблем здравоохранения, разведки и добычи полезных ископаемых, организации зеленых зон в городском хозяйстве, экологического мониторинга и пр.

Виды почв

Подзолистая почва образовывается под пологом леса хвойного, на котором незначительная травянистая растительность. В почве находиться небольшой запас гумуса (0,7 – 1,5 %). У верхнего слоя (гумусовый) толщина составляет от 2 до 15 см. Глубже бесструктурный, подзолистый белесый, малоплодородный слой, толщина у которого от 2 до 30 см.

Дерново – подзолистая почва . Является более плодородным видом.

У этой почвы гумусовый слой в 15 – 18 см, под которой малоплодородный другой слой. Гумус содержится 1,5 – 1,8 %. Имеет пылящую и легко разрушаемую комковатую структуру. У почвы раствора кислая реакция.

Торфяная (болотная) почва . Образовывается на переувлажненной почве. У торфяных почв два вида: верховые и низинные, у которых друг от друга большие отличия. Верховые торфяники образовываются на повышенных участках, которые переувлажнены мягкими грунтовыми водами и атмосферными осадками. Растут на нем багульник, клюква, голубика, мох.

Пойменные почвы. Располагаются у рек, для овощеводства считаются лучшими. В их составе содержится небольшое количество гумуса, но обладает мощной перегнойной возможностью и прочной зернистой структурой. Ее недостатком является то, что на пониженных участках происходит застаивание холодного воздуха, в весеннем периоде это особенно вредно. У пойменной почвы кислотность различная. По своему составу почва делятся на глинистую, суглинистую, песчаную и супесчаную.

Глинистая почва состоит из глинистых, мелких частиц, проходимость воздуха и воды очень плохая. После дождей происходит быстрое уплотнение, путем образования корки на поверхности.

Суглинистая почва состоит из крупных песчаных и мелких глинистых частиц. Такая почва является более плодородной, чем глинистая, в ней хорошо удерживается влага накопленная зимой и весной. В годы с недостаточным количеством осадков, меньше страдает от засухи.

Песчаная почва состоит из более крупных частиц. В ней происходит быстрое вымывание питательных веществ. Такая почва легко пропускает воду. Песчаная почва имеет низкую плодородность, но подсыхает и прогревается весной быстро. Посадка и посев осуществляется на большой глубине.

Супесчаная почва состоит преимущественно из крупных частиц, содержание глинистых веществ около 20%. По сравнению с песчаной, в такой почве немного лучше удерживается вода. Отличительной чертой является низкое плодородие. В супесчаной почве мало накапливается гумус и быстро идет процесс разложения органических веществ.

Состав и свойства почвы

Освобождающееся от воды поровое пространство заполняется воздухом. Этими явлениями определяется воздушный и почвенный режим почвы. Чем больше поры заполнены влагой, тем затруднительнее газовый обмен (особенно О2 и СО2) между почвой и атмосферой, тем медленнее протекают в почвенной массе процессы окисления и быстрее - процессы восстановления. В порах также обитают почвенные микроорганизмы. Плотность почвы (или объемная масса) в ненарушенном сложении определяется пористостью и средней плотностью твердой фазы. Плотность минеральных почв от 1 до 1,6 г/см 3 , реже 1,8г/см 3 , заболоченных оглеенных - до 2 г/см 3 , торфяных - 0,1-0,2 г/см 2 .

С дисперсностью сопряжена большая суммарная поверхность твердых частиц: 3-5 м 2 /г у песчаных почв, 30-150 м 2 /г у супесчаных, до 300-400 м 2 /г у глинистых. Благодаря этому почвенные частицы, особенно коллоидная и илистая фракции, обладают поверхностной энергией, которая проявляется в поглотительной способности почвы и буферности почвы.

Общие физические свойства почвы.

Среди физических свойств почвы различают ее общие физические, физико-механические, водные, воздушные и тепловые свойства. Физические свойства влияют на характер почвообразовательного процесса, плодородие почвы и развитие растений.

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

Плотностью почвы называют массу единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении, выраженную в граммах на кубический сантиметр. Плотность почвы, г/см 3 , вычисляют по формуле

d v = m/V.

где m - масса абсолютно сухой почвы, г; V - объем, занимаемый образцом почвы, см 3 .

Плотность почвы зависит от гранулометрического и минералогического составов, структуры, содержания гумуса и обработки. После обработки почва вначале бывает рыхлой, а затем постепенно уплотняется, и через некоторое время ее плотность мало изменяется до следующей обработки. Самую низкую плотность имеют верхние гумусированные и оструктуренные горизонты. Для большинства сельскохозяйственных культур оптимальная плотность почвы составляет 1,0... 1,2 г/см 3 .

Плотность твердой фазы почвы - это масса сухой почвы в единице объема твердой фазы почвы без пор. Ее вычисляют, г/см 3 , по формуле

d = m/V s .

где m - масса сухой почвы, г; V s - объем, см 3 .

В малогумусных почвах и в нижних минеральных горизонтах плотность твердой фазы составляет 2,6...2,8 г/см 3 . С увеличением содержания гумуса плотность твердой фазы уменьшается до 2,4...2,5 г/см 3 , а в торфяных почвах - до 1,4...1,8 г/см 3 . Плотность твердой фазы используют для расчета пористости почвы.

От плотности почвы зависят поглощение влаги, воздухообмен в почве, жизнедеятельность микроорганизмов и развитие корневых систем растений.

Пористость (скважность) почвы - это суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы. Пористость (общую) вычисляют по показателям плотности почвы и плотности твердой фазы и выражают в процентах к общему объему почвы:

P общ. =(1-d v /d)100

где d v - плотность почвы, г/см 3 ; d - плотность твердой фазы почвы, г/см 3 .

Пористость зависит от гранулометрического состава, структурности, содержания органического вещества. В пахотных почвах пористость обусловлена обработкой и приемами окультуривания. При любом рыхлении почвы пористость увеличивается, а при уплотнении уменьшается. Чем структурнее почва, тем больше общая пористость.

Размеры пор, в совокупности образующих общую пористость почвы, варьируют от тончайших капилляров до более крупных промежутков, которые не обладают капиллярными свойствами. Поэтому наряду с общей пористостью различают еще капиллярную и некапиллярную пористость почвы. Капиллярная пористость характерна для ненарушенных суглинистых почв, а некапиллярная - для структурных и рыхлых почв.

Поры могут быть заполнены водой или воздухом. Капиллярные поры обеспечивают водоудерживающую способность почвы, от них зависит запас доступной для растений влаги. Некапиллярные поры увеличивают водопроницаемость и воздухообмен. Устойчивый запас влаги в почве при одновременном хорошем воздухообмене создается в том случае, когда некапиллярная пористость составляет 55...65 % общей пористости. В зависимости от общей пористости в вегетационный период для суглинистых и глинистых почв дают качественную оценку пористости почв. Далее приведена качественная оценка пористости почв по Н. А. Качинскому.

Пористость почвы обеспечивает передвижение воды в почве, водопроницаемость и водоподъемную способность, влагоемкость и воздухоемкость. По общей пористости можно судить о степени уплотнения пахотного слоя почвы. От пористости в значительной степени зависит плодородие почв.

4.1 Водные свойства почв. К важнейшим водным свойствам почв относятся водопроницаемость, водоподъемная способность, влагоемкость почв.

Водопроницаемость - это способность почвы впитывать и пропускать через себя воду. Процесс водопроницаемости включает впитывание влаги и ее фильтрацию. Впитывание происходит при поступлении воды в почву, ненасыщенную водой, а фильтрация начинается тогда, когда большая часть пор почвы заполняется водой. В первый период поступления воды в почву водопроницаемость высокая, затем постепенно уменьшается и к моменту полного насыщения (к началу фильтрации) становится почти постоянной. Впитывание воды обусловлено сорбционными и капиллярными силами, фильтрация - силами тяжести.

От водопроницаемости зависит степень использования водных ресурсов. При слабой водопроницаемости часть атмосферных осадков или оросительной воды стекает по поверхности, что приводит не только к непродуктивному расходованию влаги, но может вызывать эрозию почвы. Хорошо водопроницаемыми считаются почвы, в которых вода в течение первого часа проникает на глубину до 15 см. В средневодопроницаемых почвах вода за первый час проходит от 5 до 15 см, а в слабоводопроницаемых - до 5 см. Наибольшая водопроницаемость характерна для песчаных, также хорошо оструктуренных почв, низкая - для глинистых и бесструктурных плотных почв. Водопроницаемость зависит и от состава поглощенных катионов: натрий уменьшает водопроницаемость, а кальций, наоборот, увеличивает.

Водоподъемная способность - свойство почвы поднимать воду по капиллярам. Вода в почвенных капиллярах образует вогнутый мениск, на поверхности которого создается поверхностное натяжение. Чем тоньше капилляр, тем более вогнут мениск и соответственно выше водоподъемная способность. Самым высоким капиллярным подъемом обладают суглинистые почвы (3...6 м). В песчаных почвах поры крупные, поэтому высота капиллярного подъема в 3...5 раз меньше, чем в суглинистых, и обычно не превышает 0,5...0,7 м. В плотных глинистых почвах этот показатель уменьшается из-за того, что очень тонкие поры заполнены связанной водой.

Скорость капиллярного подъема зависит от размера капилляров и вязкости воды, обусловливаемой ее температурой. В крупных порах вода поднимается быстрее, но достигает небольшой высоты. С уменьшением радиуса капилляров скорость уменьшается, а высота подъема возрастает. С повышением температуры уменьшается вязкость воды, поэтому скорость ее капиллярного поднятия повышается. Растворенные в воде соли оказывают значительное влияние на скорость капиллярного подъема. Минерализованные грунтовые воды в отличие от пресных поднимаются к поверхности по капиллярам с большей скоростью. Засоленные грунтовые воды при их капиллярном подъеме часто приводят к засолению почв.

Влагоемкость - способность почвы удерживать воду. В зависимости от водоудерживающих сил различают максимальную адсорбционную, капиллярную, предельно-полевую и полную влагоемкости.

Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) - это наибольшее недоступное растениям количество влаги, которое прочно удерживается молекулярными силами почвы (адсорбцией). Она зависит от суммарной поверхности частиц, а также от содержания гумуса: чем больше в почве илистых частиц и гумуса, тем выше максимальная адсорбционная влагоемкость.

Капиллярная влагоемкость (KB) - количество воды, которое удерживается в почве при заполнении капиллярных пор над уровнем грунтовых вод. Капиллярная влагоемкость зависит от высоты над зеркалом грунтовых вод. Вблизи грунтовых вод она наибольшая, а с поднятием к поверхности уменьшается.

Предельно-полевая влагоемкость (ППВ) - количество воды, которое удерживается в полевых условиях после полного увлажнения почвы с поверхности и свободного стекания избыточной воды. Грунтовые воды в этом случае не оказывают влияния на влажность почвы . Предельно-полевая влагоемкость зависит от гранулометрического состава, плотности и пористости почвы. Она соответствует количеству капиллярно-подвешенной воды. Синоним предельно-полевой влагоемкости - наименьшая влагоемкость (НВ).

Полной влагоемкостью (ПВ) называют такое состояние влажности почвы, когда все поры заполнены водой. Полная влагоемкость наблюдается над водоупорными горизонтами, на которых находятся грунтовые воды. В условиях полного насыщения почвы водой отсутствует аэрация, что затрудняет дыхание корней растений.

Влажность почвы подразделяют на абсолютную и относительную.

Абсолютная влажность - это общее количество воды в почве, выраженное в процентах по отношению к массе почвы.

Относительная влажность - отношение абсолютной влажности данной почвы к ее предельно-полевой влагоемкости.

По относительной и абсолютной влажности почвы определяют доступность почвенной влаги культурным растениям.

Влажность завядания растений - влажность почвы, при которой у растений появляются признаки завядания, не исчезающие при помещении растений в атмосферу, насыщенную водяными парами, то есть это нижний предел доступности растениям влаги. Зная абсолютную влажность и влажность завядания растений, можно рассчитать запас продуктивной влаги.

Продуктивная (активная) влага - количество воды сверх влажности завядания, используемое растениями для создания урожая. Так, если абсолютная влажность данной почвы в пахотном слое составляет 43 %, а влажность завядания - 13 %, то запас продуктивной влаги равняется 30 %.

Для удобства определения количество продуктивной влаги выражают в миллиметрах водяного столба. В таком виде продуктивную влагу легче сопоставлять с количеством осадков. Каждый миллиметр воды на площади 1 га соответствует 10 т воды.

4.2 Тепловые свойства почв. К основным тепловым свойствам почвы относят теплопоглотительную способность, теплоемкость и теплопроводность.

Теплопоглотительная способность - свойство почвы поглощать лучистую энергию Солнца. Показатель теплопоглотительной способности связан с величиной альбедо.

Альбедо - это отношение отраженной радиации к суммарной, поступающей на Землю, выраженное в процентах. Чем меньше альбедо, тем больше почва поглощает солнечной радиации. Этот показатель зависит от цвета почвы, влажности, структуры, содержания гумуса и гранулометрического состава. Высокогумусированные почвы имеют темную окраску, поэтому они поглощают лучистой энергии на 10... 15 % больше, чем малогумусированные. По сравнению с песчаными почвами глинистые характеризуются высокой теплопоглотительной способностью . Сухие почвы отражают лучистую энергию на 5... 11 % больше, чем влажные.

Теплоемкость - способность почвы удерживать тепло. Различают удельную и объемную теплоемкость почвы.

Удельная теплоемкость - количество тепла, необходимое для нагревания 1 г сухой почвы на 1 °С (Дж/г на 1 °С).

Объемная теплоемкость - количество тепла, затрачиваемое для нагревания 1 см 3 сухой почвы на 1 °С (Дж/см 3 на 1 °С).

Теплоемкость почвы зависит от минералогического и гранулометрического составов, а также от содержания в ней воды и органического вещества.

Для сухих почв небольшой интервал колебания теплоемкости - 0,170...0,200. При увлажнении теплоемкость песчаных почв возрастает до 0,700, глинистых - 0,824, торфянистых - до 0,900. Песчаные и супесчаные почвы менее влагоемки, поэтому быстрее прогреваются и их называют «теплыми». Глинистые почвы содержат больше воды, на нагревание которой требуется много тепла, вследствие чего их называют «холодными».

Теплопроводность - способность почвы проводить тепло. Она измеряется количеством тепла в джоулях, которое проходит в 1 с через 1 см 3 почвы. Теплопроводность основных частей почвы сильно варьирует. Так, теплопроводность кварца составляет 0,00984; гранита - 0,03362; воды - 0,00557; воздуха - 0,00025 Дж см 3 /с.

Поскольку тепло в почве передается в основном через твердые частицы, воду и воздух, а также при контакте частиц между собой, то теплопроводность в значительной степени зависит от минералогического и гранулометрического составов, влажности, содержания воздуха и плотности почвы. Чем крупнее механические элементы, тем больше теплопроводность. Так, теплопроводность крупнозернистого песка при одинаковой пористости и влажности в два раза больше, чем крупнопылеватой фракции. По теплопроводности твердая фаза почвы примерно в 100 раз превышает воздух, поэтому рыхлая почва имеет более низкий коэффициент теплопроводности, чем плотная.

4.3 Физико-механические свойства. К наиболее важным физико-механическим свойствам почвы относят пластичность, липкость, набухание, усадку, связность, твердость и удельное сопротивление (сопротивление при обработке). От этих свойств зависят условия обработки почвы, работа посевных и уборочных агрегатов.

Пластичность и липкость почвы обусловлены наличием в ней глинистых частиц и воды.

Пластичность - это способность почвы изменять свою форму под влиянием силы без нарушения сложения и сохранять ее после устранения этой силы. Чем больше в почве илистых частиц, тем сильнее выражена ее пластичность. Наибольшая пластичность характерна для глинистых почв. У песчаных почв пластичность отсутствует. Пластичность зависит также от состава поглощенных катионов и содержания гумуса. Так, при значительном содержании в почве поглощенных катионов натрия ее пластичность увеличивается, а при насыщении кальцием - уменьшается. С увеличением содержания гумуса пластичность почвы уменьшается.
Липкость находится в непосредственной связи с пластичностью и также обусловлена наличием в почве глинистых частиц и воды. Сухие почвы не обладают липкостью. По мере увлажнения примерно до 80 % наименьшей влагоемкости липкость повышается, а затем начинает уменьшаться.

Липкость определяется силой, которая требуется для отрыва металлической пластинки от почвы, и выражается в граммах на квадратный сантиметр. По липкости почвы подразделяют на предельно вязкие (>15 г/см 2), сильновязкие (5... 15), средневязкие (2...5) и слабовязкие (<2г/см 2). Наибольшую липкость имеют глинистые почвы, наименьшую - песчаные. Почвы высокогуму-сированные и структурные не имеют липкости даже при увлажнении до 30...35 %. С липкостью связана физическая спелость почвы, то есть состояние влажности, при котором почва хорошо крошится на комки, не прилипая к орудиям обработки. Весной в первую очередь поспевают к обработке песчаные и супесчаные почвы, а при одинаковом гранулометрическом составе - более гумусированные.

Набухание - это увеличение объема почвы при увлажнении. Наиболее набухаемы глинистые почвы с высоким содержанием коллоидов, на поверхности которых происходит сорбция влаги. Песчаные почвы с очень низким содержанием коллоидов совсем не набухают. Обменные катионы натрия сильно повышают набухаемость почв, поэтому солонцы отличаются высокой набухаемостью. При значительной набухаемости разрушается почвенная структура.

Усадка - процесс, обратный набуханию. При высыхании почвы образуются трещины, разрываются корни растений, повышаются потери влаги за счет испарения. Чем больше набухаемость почвы, тем сильнее ее усадка.

Связность - это способность почвы оказывать сопротивление внешнему усилию, стремящемуся разъединить частицы почвы. Связность выражают в граммах на квадратный сантиметр. Наибольшую связность в сухом состоянии имеют глинистые бесструктурные почвы, наименьшую - песчаные. При оструктуривании глинистых и суглинистых почв резко снижается их связность.

Твердость - способность почвы сопротивляться сжатию и расклиниванию. Твердость и связность зависят от гранулометрического состава, содержания гумуса, состава обменных катионов, структурности и степени увлажнения. Почвы с высоким содержанием гумуса, насыщенные кальцием и имеющие хорошую комковато-зернистую структуру, не обладают высокой твердостью и связностью. На их обработку требуется меньше энергозатрат.

Удельное сопротивление - это усилие, которое затрачивается на подрезание пласта, его оборот и трение о рабочую поверхность плуга. Оно характеризуется сопротивлением почвы в килограммах, приходящимся на 1 см 2 поперечного сечения пласта почвы, поднимаемого плугом. Удельное сопротивление зависит от физико-механических свойств почвы и колеблется в пределах 0,2...1,2 кг/см 2 .

Для улучшения физических и физико-механических свойств почвы применяют комплекс мероприятий: внесение органических удобрений, возделывание многолетних трав, посев сидератов, выбор сроков и приемов обработки почвы в зависимости от состояния ее влажности. При известковании кислых почв и гипсовании щелочных изменяется состав поглощенных катионов и улучшаются физико-механические свойства. Этому способствуют также мероприятия, снижающие уплотнение почвы машинами (минимизация обработок, глубокое рыхление и др.).

4.4 Воздушные свойства почв. Почва – пористое тело, в котором практически постоянно в тех или иных количествах присутствует воздух. Он обычно состоит из смеси газов и заполняет свободные от воды поры почв. Источниками почвенного воздуха является атмосферный воздух и газы, образующиеся в самой почве.

Большинство растений не может существовать без постоянного притока кислорода к корням и выведения углекислого газа из почвы – должен быть постоянный обмен с атмосферным воздухом. Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным называют газообменом, или аэрацией .

При недостатке кислорода и избытке углекислого газа в почвенном воздухе развитие растений угнетается, снижается усвоение веществ питания, воды, замедляется рост корней. Отсутствие кислорода ведет к гибели растений. Все это обусловливает необходимость постоянной аэрации почв. Почвенный воздух может находиться в различных состояниях – свободном, адсорбированным поверхностью почвенных частичек и растворенном в жидкой фазе почвы . Большое значение почвы в аэрации имеет свободный почвенный воздух. Он обычно находится в некапиллярных и капиллярных порах, обладает подвижностью и может обмениваться с атмосферным воздухом.

По составу почвенный воздух отличается от атмосферного меньшим содержанием кислорода и большим углекислого газа.

Кроме трех основных газов (N2, О2, СО2) в почвенном воздухе находятся в незначительных количествах СН4, Н2 и др.

На протяжении вегетационного периода состав почвенного воздуха постоянно меняется в результате деятельности микроорганизмов, дыхания растений и газообмена с атмосферой. В пахотных, хорошо аэрируемых почвах с благоприятными физическими свойствами содержание СО2 в почвенном воздухе на протяжении вегетации не превышает 1–2 % , а содержание О2 не бывает ниже 18 %.

Главные факторы, влияющие на газообмен – диффузия, изменение температуры почвы, барометрического давления, влажность почвы, ветер. Все эти факторы действуют в природных условиях совокупно, но основным необходимо считать диффузию. В результате ее происходит перемещение газов в соответствии с их парциальным давлением.

Состояние газообмена определяется воздушными свойствами почв. К ним относят воздухопроницаемость и воздухоемкость .

Почва ее состав и свойства. Общие физические свойства почвы

Cостав почвы

Состав и свойства почвы

Типы почв по механическому составу

Список использованной литературы

Последние

Это нужно знать