Физические свойства почвы p ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВЫ,

Физические свойства почвы p ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВЫ, механический состав почвы, относительное содержание в почве элементарных частиц различной величины. Совокупность элементарных почвенных частиц, диаметр которых лежит в определённых пределах, составляет фракцию гранулометрических элементов, например, камни, гравий, песок и пыль различной крупности, ил и коллоиды. Существует несколько классификаций почв по гранулометрическому составу. В СССР обычно применяют классификацию Н. А. Качинского (1943), в основу которой положено соотношение физической глины (частицы менее 0, 01 мм) и физического песка (частицы от 0, 01 до 1 мм). Частицы крупнее 1 мм составляют скелетную часть почвы, а мельче 1 мм — мелкозём.

Для более полной характеристики почвы по гранулометрич. составу в классификацию Качинского введено понятие преобладающих фракций: гравелистой (3— 1 мм), песчаной (1— 0, 05 мм), крупнопылеватой (0, 05— 0, 01 мм), пылеватой (0, 01 — 0, 001 мм) и иловатой (<0, 001 мм); по содержанию камней (частиц>3 мм) выделяют почвы различной каменистости . В зависимости от Г. с. п. выделяют лёгкие, средние и тяжёлые почвы. В процессе почвообразования Г. с. п. изменяется. Верхние горизонты почвенного профиля обогащаются илистыми частицами в результате накопления глинистых минералов и гумуса; при подзолообразовании, лессиваже и др. процессах происходит перенос ила или продуктов его распада из верхних горизонтов в нижние. По Г. с. п. и особенно по содержанию илистой фракции можно судить о динамике и особенностях почвообразовательного процесса.

Структура почвы

Частички почвы при склеивании образуют агрегаты, разные по величине и форме, и носят название структурных. Под структурой почвы понимают отдельности (агрегаты, комочки) разной величины, формы, на которые она распадается в спелом состоянии при рыхлении. Каждый комочек состоит из гранулометрических элементов, соединенных в макро- и микроагрегаты гумусом, корнями растений и др. Почва может быть структурной и бесструктурной. В последней гранулометрические элементы находятся в раздельночастичном состоянии. Примером бесструктурных почв могут быть песчаные: в них мало глинистых частичек и гумуса. Между структурными и бесструктурными почвами могут встречаться переходные, в которых структура выражена слабо. В зависимости от формы агрегатов различают три типа структуры: кубовидная, призмовидная, плитовидная (рис. ). Кубовидная структура имеет отдельности, одинаково развитые по трем осям. Подразделяется на роды: глыбистая, комковатая, ореховатая, зернистая, пылеватая.

Рис. Структура почвы: 1 – кубовидная: а – комковатая б – ореховатая, в – зернистая, г – глыбистая; 2 – призмовидная: д – столбчатая, е – призматическая; 3 – плитовидная: ж плитчатая, з – чешуйчатая

Призмовидная структура характеризуется преимущественным развитием отдельностей по вертикальной оси. Подразделяется на столбчатую и призматическую. В плитовидной структуре отдельности развиты в основном по двум горизонтальным осям. Подразделяется на плитчатую и чешуйчатую. Наиболее распространена структура комковатая (тип кубовидной). Оптимальный размер комков 3– 5 мм. Они характерны для черноземных почв. Образование структурных агрегатов происходит под влиянием корневой системы, которая уплотняет частицы почв, гумуса и гидрооксидов железа (они склеивают частички), а кальций и магний цементируют их. Структура почвы не всегда прочная, и ее разрушает техника и соединения натрия (в аридном климате). Указанных химических элементов в почвах нашей области очень мало, поэтому структурные агрегаты непрочные.

В зависимости от размеров агрегаты группируются следующим образом. Агрегаты более 10 мм называют глыбами , от 10 до 0, 25 мм – макроагрегатами , менее 0, 25 мм – микроагрегатами. В почвенных горизонтах структурные отдельности обычно не бывают одного размера и формы. Часто структура в них смешанная. Например: комковато-зернистая, комковато- пылеватая и др. Различным почвенным горизонтам свойственна определенная структура. Так, гумусовые горизонты характеризуются комковатой, зернистой (чернозем, дерновая почва) или мелкокомковатой, комковато-порошистой ( дерново-подзолистая почва ) Для подзолистых горизонтов свойственна непрочнолистоватая, пластинчатая структура или вообще ее отсутствие. Иллювиальные горизонты чаще имеют призматическую или ореховатую структуру.

Образование структуры происходит при наличии давления (от воздействия корневых систем растений, животных, замерзания, высыхания почвы и др. ) и клеющего вещества. В качестве последнего выступают коллоиды, главным образом гумусовые. Водопрочная структура образуется в случае коагуляции коллоидов (образование геля) катионами кальция и магния. При такой структуре почва после дождя не заплывает, на ней не образуется корка, затрудняющая поступление кислорода к корням растений. Следует отметить весьма важную роль дождевых червей в образовании почвенной структуры. С агрономической точки зрения почва считается структурной, если комковато-зернистые водопрочные агрегаты размером от 10 до 0, 25 мм составляют более 55%. Плодородная почва – почва структурная. Она легко крошится при вспашке, лучше противостоит водной и ветровой эрозии. В структурной почве хорошо сочетается водный, воздушный и тепловой режимы. А это положительно воздействует на развитие биологических процессов, на режим питания растений.

Бесструктурные суглинистые почвы плохо впитывают воду, а ее сток может вызвать эрозию; вода и воздух в таких почвах антагонистичны. В бесструктурных почвах вода теряется в результате интенсивного капиллярного поднятия, что может привести к пересушиванию почвы, ухудшению обеспечения растений водой, элементами питания. Для получения хороших урожаев на бесструктурных почвах необходимо постоянно заботиться о высоком уровне агротехники. p Почвенную структуру могут разрушить механические факторы (передвижение по полям техники, животных, град и др. ), а также физико-химические процессы, связанные с внесением в почву физиологически кислых удобрений, вытесняющих из почвы катионы кальция и магния. Для образования и сохранения почвенной структуры необходимо систематически и в достаточном количестве вносить органические удобрения, известковать кислые почвы, обрабатывать почву в состоянии физической спелости. Хорошие результаты дают посевы многолетних трав (клевер с тимофеевкой), сидеральных культур

Сложение почвы p ^ Сложение и степень уплотнения почвы характеризуют внешнее проявление порозности почв. Сложение – взаимное расположение почвенных частиц или агрегатов. По характеру пустот или полостей, присутствующих в почвенной массе, почва может иметь следующее сложение: пористое, губчатое, ячеистое, трещиноватое. Пористое сложение — почвенная масса пронизана тонкими круглыми отверстиями диаметром 1 — 2 мм; губчатое сложение — почвенная масса пронизана крупными, преимущественно округлыми отверстиями диаметром до 5 мм; ячеистое сложение — почвенная масса принизана извилистыми пустотами шириной 10 мм и более; трещиноватое сложение — почвенная масса рассечена трещинами — прямыми или извилистыми. По степени уплотненности в полевых условиях почвы разделяют на: рыхлые, рассыпчатые, уплотненные, плотные и слитые. Рыхлая почва — почвенная масса свободно распадается на отдельные гранулометрические элементы (пылинки, песчинки). Рассыпчатая почва — почвенная масса распадается на структурные агрегаты (зерна, орехи, комки), образованные из отдельных сцементированных гранулометрических элементов. Уплотненная почва — лезвие ножа входит в стенку разреза почти полностью с небольшим усилием. Плотная почва — лезвие ножа входит в почвенную массу частично (необходимо большое усилие).

Под сложением почвы обычно понимают внешнее выражение пористости и трещиноватости, т. е. наличие воздушных промежутков в твердой фазе почвы, от которых зависят не только морфологические особенности почвы, но и ее плодородие. Пористость - это наличие полостей в структурных отдельностях (агрегатах) или в сплошной массе бесструктурной почвы. По диаметру пор различают следующие типы сложения: Тонкодисперсное - до 1 мм Пористое - 1 -3 мм Губчатое - 3 -5 мм Ячеистое - более 10 мм Трубчатое - ходы землероев Трещиноватость - наличие воздушных полостей между почвенными агрегатами (комочками) Тонкотрещиноватое - трещины менее 3 мм Трещиноватое - 3 -10 мм Щелеватое - полости более 10 мм

Сложение почвы является агрономически важным признаком. Оно определяет величину и характер ее скважности, а следовательно, водопроницаемость, аэрируемость и сопротивление почвы при обработке. Пропашные культуры требовательны к рыхлому сложению почвы и более высокому уровню плодородия. Поэтому под них целесообразно проводить более глубокие обработки. Относительные количества разных компонентов определяют сложение почвы , в то время как ее структура зависит от того, каким образом эти составные части связаны в почве. Объемный вес в пределах профиля характеризует сложение почвы и также увеличивается с глубиной. Наименьшим объемным весом, колеблющимся около единицы, обладают пахотные горизонты различных почв вследствие рыхлости их сложения после обработки, а также богатые гумусом, хорошо оструктуренные горизонты ряда почв. Наиболее плотными являются иллювиальные горизонты и материнская порода. В ряде случаев объемный вес иллювиальных горизонтов может быть выше, чем в материнской породе, вследствие уплотнения массы почвы в процессе почвообразования. Резко выделяются горизонты лесной подстилки, дернины и торфа, в которых объемный вес обычно значительно ниже единицы.

Лучшими почвами по механическому составу являются легко - и среднесуглинистые, развитые на лессах и лессовидных суглинках. В этих почвах благодаря их высокой микроагрегированности ( 0 25 - 0 01 мм) и значительному содержанию крупной пыли ( 0 05 - 0 01 мм) создается благоприятная капиллярная пористость и хорошая аэрация. Такое строение и сложение почв определяет их высокую влагоемкость, большую мобильность и хорошую отдачу воды. Все это обеспечивает быстрое поступление в зону корней влаги и элементов питания, образующихся при активных аэробных процессах в почве и вносимых с удобрениями.

p Сложение почв влияет на развитие корневой системы растений, глубину ее проникновения и скорость регенерации При глубокой заделке отрезков подземных органов осота снижается их регенерация: чем глубже расположены части корней, тем дольше они отрастают. Особенно плохо отрезки отрастают с глубины 25 см и больше. Осот полевой очень чувствителен к аэрации почвы. В опытах Сиб. НИИСХоза ( 1975 - 1977 гг. ) при плотности сложения почвы 0 9; 1, 1 и 1, 3 г / см 3 отрастание новых побегов осота полевого за вегетационный период составляло соответственно 63 - 57, 30 - 64 и 9 - 19 %, прирост корневой массы в слое 0 - 10 см рыхлой почвы был в 3 - 6 раза больше, чем в уплотненной. Поэтому частое рыхление почвы благоприятно влияет на жизнеспособность подземных органов данного сорняка.

Почва, являясь пористым телом, всегда содержит некоторое количество крупных и мелких пор между твердыми частицами, занятых водой и воздухом. Если при определении удельного веса узнают вес 1 см 3 твердых частиц, то при определении объемного веса нужно узнать вес 1 см 3 почвы в природном сложении со всеми порами в ней. Поэтому-то объемный вес необходимо определять в образцах с ненарушенным сложением. Объемный вес почвы зависит от механического состава, количества органического вещества и сложения почвы. Песчаные почвы, содержащие мало перегноя, с плохо выраженной структурой, имеют объемный вес всегда больше, чем почвы глинистые, с большим содержанием перегноя и хорошо выраженной комковатой или зернистой структурой. Пахотные горизонты, имеющие вследствие обработки более рыхлое сложение, характеризуются меньшим объемным весом по сравнению с нижними горизонтами, имеющими более плотное сложение.

p Новообразования в почвенной массе представляют собой ясно видимые скопления различных веществ, имеющих вторичное происхождение, в пустотах почвы или на поверхности структурных агрегатов. Они генетически связаны с почвой и могут выпадать в осадок из почвенных растворов. Все новообразования можно разделить прежде всего на две разные по характеру и количеству группы — минеральные и органические. Все минеральные новообразования по химическому составу в свою очередь разделяются на несколько групп.

Минеральные новообразования. Оксиды кремния — кремнеземистая присыпка — белый мучнистый налет (пудра) на поверхности структурных элементов или на изломе почвы; гнездовые скопления — мелкие белесые мучнистые пятнышки, вьщеляющиеся на фоне горизонта; прослои или целые горизонты, представляющие собой белую мучнистую аморфную массу. ^ Окисное железо — бурые и ржаво-бурые пятна, вьщеляющиеся на общем фоне горизонта или по отдельным пустотам, характеризуют начальную стадию накопления оксидных форм железа; рудяковые зерна — плотные стяжения, конкреции размером до 1 мм, свободно отделяющиеся от основной массы почвенного мелкозема (сцементированы они очень плотно и разрушаются с большим усилием); ортштейны — сцементированные рудяковые зерна, слившиеся в ноздреватую или сплошную массу камнеподобного вида (очень прочные, действию ножа или лопаты не поддаются, пробиваются ломом или киркой); ортзанды — плотные коричнево-бурые прослои, состоящие из песчаных частиц, сцементированных оксидами железа (практически водонепроницаемые, разрушаются с большим трудом); псевдофибры — извилистые мраморовидные тонкие желто-бурые прослойки, выделяющиеся на светлом фоне почвенной массы. Ортзанды и псевдофибры свойственны почвам песчаного гранулометрического состава.

Закисное железо — голубовато-сизые пятна, языки и разводы, выделяющиеся на общем фоне горизонта; сизоватые прожилки закисного железа по мелким порам. Нередко в полевых условиях под действием кислорода воздуха закисное железо окисляется и переходит в форму трехвалентного. Вследствие этого сизый цвет относительно быстро меняется на ржаво-бурый или бурый.

Группа новообразований углекислого кальция и магния (карбонаты). Характерный признак этих новообразований — выделение диоксида углерода при взаимодействии с НС 1, что дает эффект вскипания ( «вскипание карбонатов» ). Карбонатная плесень — белый мучнистый налет на поверхности структурных агрегатов или на изломе почвы; карбонатные трубочки — выделения карбонатов по порам, заметные на общем фоне почвенной массы в виде белых нитей или точек; карбонатный псевдомицелий или карбонатная лжегрибница — массовое скопление карбонатных трубочек, образующих сложную причудливую сетку; карбонатная белоглазка — мучнистые стяжения углекислого кальция и магния, выделяющиеся на фоне горизонта в виде белых пятен, от почвенной массы практически неотделимы; карбонатные журавчики — плотные стяжения причудливой формы размером от 3 — 5 мм и более, свободно отделяющиеся от почвенной массы.

Группа новообразований легко и среднерастворимых солей. Солевые выцветы — белый или желтовато-белый мелкокристаллический налет на поверхности структурных агрегатов или на поверхности почвы; солевая корочка — преимущественно белая тонкая (1 — 2 мм) сплошная или прерывистая корочка на поверхности почвы; кристаллы — обычно желтого или чисто белого цвета, состоящие из сернокислого кальция (гипса); розы или друзы — скопление кристаллов гипса, имеющих причудливую форму и свободно отделяющихся от почвенной массы. Новообразования этой группы в отличие от карбонатных новообразований с НС 1 не реагируют

Органические новообразования. К ним относятся гумусовые потеки — серые или буровато-серые полосы преимущественно вертикального направления, выделяющиеся на общем фоне почвенной массы; гумусовая пленка или гумусовый налет - серая, темно-серая или коричнево-серая пленка или корочка на поверхности структурных агрегатов (во влажном состоянии блестящая — лакированная); копролиты — структурные комочки или зернышки, пропущенные через кишечник дождевых червей и насекомых; кротовины — пятна, резко очерченные или расплывчатые, хорошо выделяющиеся на общем фоне почвенной массы. Образуются в результате перемещений землероев. Включения в почве представлены инородными телами, резко отличающимися по внешнему виду и составу от почвенной массы и не принимающие непосредственного участия в почвообразовании.

Цвет почвы ЦВЕТ ПОЧВЫ, окраска почвы, один из наиболее важных и легкодоступных наблюдению морфологических признаков почвы. Окраска или цвет почвы является важнейшим морфологическим показателем. Это первый признак, на который обращает внимание исследователь. Следует отметить, что впечатление это может быть очень ярким, поскольку почвы различных природных зон отличаются значительной гаммой цветовых оттенков от белесых и серовато-серых тонов до ярко-желтых, красных и коричневых. Большим разнообразием отличается окраска глубинных горизонтов почвы. По цвету почвы можно судить о ее свойствах и плодородии. При всем разнообразии окраски почвы и ее многочисленных оттенков, все они образуются при сочетании трех основных цветов: черного, красного и белого. Черный цвет почвы и все его оттенки в большинстве случаев обусловлены наличием в ней гумуса. Чем выше содержание гумуса, тем чернее почва. Кроме гумуса, темный цвет почве могут придавать и некоторые химические соединения, например, Mn. O 2 - пиролюзит. Именно его присутствием объясняется черный цвет регуров, которые еще носят название черных хлопковых почв Индии. Красный цвет и все его оттенки связаны с наличием в почве оксидов железа - Fe 2 O 3 * n. Н 2 О, (закисные формы железа имеют сизовато-зеленоватую окраску). Белый цвет обусловлен содержанием в почве целого ряда химических соединений, в первую очередь карбонатов (Са. СО 3), кремнезема (Si. O 2), гипса (Ca. SO 4* 2 H 2 O), каолинита (H 2 Al 2 Si 2 O 8* H 2 O), легко растворимых солей (Na. Cl, KCl, Na 2 СО 3, Na. HСО 3, Na 2 SO 4* 8 H 2 O) и др.

По цвету судят о многих процессах, проходящих в почве, о ее принадлежности к тому или иному типу. Окраска почвы, ее оттенки и переходы отражают сложный комплекс почвообразовательных процессов. Цвет — первый морфологические признак, который лежит в основе выделения генетическими горизонтов и диагностики почв. Значение Ц. п. настолько велико, что многие типы почв названы в соответствии с их окраской, например, чернозем, подзол, краснозем, серозем и др. ЦВЕТ ПОЧВЫ имеет и большое агрономических значение. С давних времен земледельцы судили о качестве и плодородии почв по их окраске. Поскольку последняя чаще рассматривается в зависимости от содержания гумуса, то черный или темно-серый цвет почвы свидетельствует о высоком ее плодородии. Окраска почвы определяется ее химических и минералогич. составом (гумусом, соединениями железа, кремнекислотой, углекислой известью). Количество и качественный состав гумуса, содержание в почве окислов марганца, древесного угля, роговой обманки, магнетита обусловливают черный цвет; кремнезем, углекислый кальций, каолинит и воднорастворимые соли придают почве белую и белесую окраску; соединения окисного железа окрашивают почву в красный, оранжевый или желтый цвета; соединения закисного железа определяют зеленоватый или голубоватый цвет глеевых горизонтов. Различное соотношение этих соединений в почвах обусловливает наличие в них многообразия цветов и оттенков. На Ц. п. влияет и структурное состояние (структурные почвы кажутся темнее, чем распыленные, бесструктурные), и влажность (влажные почвы всегда темнее, чем сухие

Окраску почвы трудно охарактеризовать каким-нибудь одним цветом, поэтому выделяют несколько преобладающих цветов, указывают степень их выраженности, отмечают наличие тех или иных оттенков. При этом на последнее место ставится преобладающий цвет (например, серо-бурый — означает, что преобладает бурый цвет, в меньшей степени выражен серый). Ц. п. оказывает влияние на развитие и плодоношение виноградного растения косвенным путем, через температуру почвы. Более темные почвы, при прочих равных условиях, лучше прогреваются, а следовательно, на них до определенного предела лучше поглощаются корнями питательные вещества из почвенного раствора, интенсивнее протекает дыхание.

Основные цвета, получающиеся в результате сочетания всех перечисленных соединений черной, красной и белой окраски, сведены С. А. Захаровым в очень удобную схему (рис. 12), отражающую постепенный переход из одного цвета в другой. Для определения цветов и оттенков почвы используются специальные таблицы и атласы, а также эталонные образцы с набором почв определенного цвета. Применяются и специальные приборы - фотометры, фиксирующие степень отражения или поглощения почвой световых волн.

p Рис. Треугольник С. А. Захарова

Визуальное определение цвета почвы должно производиться при нормальном дневном освещении, как в полевых условиях, так и в лаборатории. Известно, что в лучах восходящего и заходящего солнца все предметы имеют красноватый оттенок. В этих условиях дерново- подзолистую или серую лесную почву вполне можно принять за дерново-карбонатную, которая имеет коричневую окраску. При освещении почвы лампами накаливания она также приобретает красноватый оттенок, а в лучах лампы дневного света - сиреневатый. При определении цвета почва должна быть в воздушно-сухом состоянии, так как влажная почва всегда темнее. Особенно важно это в полевых условиях - после дождя дерново-подзолистую почву по цвету можно принять за светло-серую. Поэтому при описании почвы обязательно указывается степень ее увлажнения.