Структура и сложение почв

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Структура и сложение почв



1.Структура почвы

Частицы почвы могут находиться в обособленном состоянии или быть объединены под влиянием различных причин в структурные отдельности (агрегаты, комки, комочки) разной формы и размера.

Способность почвы распадаться на агрегаты называется структурностью, а совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава называется почвенной структурой.

Под агрегатами понимается сочетание элементарных почвенных частиц, взаимно удерживающихся в силу коагуляции коллоидов, склеивания, слипания, остаточных валентностей и водородных связей, адсорбционных и капиллярных явлений в жидкой фазе, а также с помощью корневых тяжей, гифов грибов и слизи микроорганизмов.

В песчаных и супесчаных почвах элементарные почвенные частицы обычно находятся в раздельночастичном состоянии. Суглинистые и глинистые почвы могут быть структурными и бесструктурными или малоструктурными.

В практике земледелия давно подмечено большое влияние структуры почвы на ее физические свойства, условия обработки, водно-воздушный режим и в целом на плодородие почвы и развитие растений. Уже в работах В. В. Докучаева и особенно П. А. Костычева отмечалось важное значение структуры в формировании агрономических свойств почвы.

Наиболее детально исследовал роль структуры в плодородии почв В. Р. Вильямс. В последующем эти вопросы, а также теория структурообразования получили дальнейшее развитие в работах К. К. Гедройца, А. Г. Дояренко, И. Н. Антипова-Каратаева, Н. А. Качинского, Н. И. Саввинова, П. В. Вершинина, А. Ф. Тюлина, Д. В. Хана, Э. Рассела и других отечественных и зарубежных ученых.



2.Агрономическое значение структуры

В почвоведении структура почвы рассматривается, с одной стороны, как морфологический признак, а с другой -- как агрономическая характеристика.

С морфолого-генетической точки зрения структура почвы -- это, прежде всего, форма физического проявления ее сложения, т. е. естественной организации твердых компонентов почвы и промежутков между ними. Структура почвы характеризует наличие и взаимное расположение в почвенном теле агрегатов определенной формы и размеров.

Если в почве имеются естественные агрегаты какой-то формы, она называется структурной.

Если почва не распадается на естественные структурные отдельности, а имеет сыпучее состояние, как песок или пыль, то она называется бесструктурной раздельно-частичной;

если же почва не распадается на агрегаты, а выламывается большими бесформенными массами, то она будет характеризоваться как бесструктурная массивная.

В почвах редко присутствуют агрегаты какого-то только одного размера, особенно в верхних горизонтах. Все почвы полиагрегатны. Речь может идти лишь о преобладании каких-то форм и размеров.

Распределение структурных агрегатов в массе почвы в соответствии с их размерами называется структурным составом почвы, который может быть определен простым ситовым анализом.

Таким образом, в морфологическом понимании - структура - это форма отдельностей или агрегатов.

В агрономическом смысле роль структуры в формировании агрофизических свойств почвы зависит от размера, формы, прочности и особенности сложения структурных отдельностей.

В зависимости от размера структурные отдельности подразделяются на микро- (<0,25 мм), мезо- (0,25--10 мм) и макроагрегаты-(>10 мм).

Наиболее ценными являются мезоагрегаты, т.е. агрегаты размером 0,25--10 мм.

При этом почва считается хорошо оструктуренной, если содержание в ней мезоагрегатов превышает 55%, а сами мезоагрегаты являются устойчивыми к механическому разрушению.

От устойчивости к разрушению мезоагрегатов во многом зависит способность почвы сохранять агрофизические свойства в благоприятном для растений состоянии при ее увлажнении и многократных обработках.

Для более точной оценки структурного состояния почвы применяется шкала оценки структурного состояния почвы, которую предложили СИ. Долгов и П.У. Бахтин.

Оценка структурного состояния почвы

Содержание агрегатов 0,25--10 мм, % от массы воздушно-сухой почвы	Оценка структурного состояния
сухое просеивание	мокрое просеивание
>80	>70	Отличное
80-60	70-55	Хорошее
60-40	55-40	Удовлетворительное
40-20	40-20	Неудовлетворительное
<20	<20	Плохое

Можно отметить, что при содержании мезоагрегатов около 40% структурное состояние почвы считается удовлетворительным, а менее 40 неудовлетворительным.

В тех же целях, то есть для более полной оценки структурного состояния почв, введено понятие коэффициента структурности почвы.

Под этим коэффициентом понимают отношение процентного содержания в почве мезоагрегатов (т.е. агрегатов размером от 0,25 до 10 мм) к суммарному процентному содержанию структурных отдельностей менее 0,25 мм и более 10 мм. Чем больше коэффициент структурности, тем лучше структура почвы.

Устойчивость структуры к механическому воздействию (связность) и способность не разрушаться при увлажнении (водопрочность) определяют сохранение почвой благоприятного сложения при многократных обработках и увлажнении.

При отсутствии этих качеств структурные отдельности быстро разрушаются при обработке и выпадении дождей или орошении и почва становится бесструктурной. Во влажном состоянии такая почва заплывает, при подсыхании образует корку.

Необходимо иметь в виду, что не всякая водопрочная структура агрономически ценная.

С агрономической точки зрения различаются истинные и ложные агрегаты (псевдоагрегаты).

Истинные агрегаты имеют большую пористость и водопрочность,

а псевдоагрегаты малопористые, плотны и нестойки в воде либо, наоборот, абсолютно водостойки вследствие цементации.

Важно, чтобы водопрочные агрегаты имели рыхлую упаковку, были пористые и обладали способностью легко воспринимать воду, чтобы в их поры легко проникали корневые волоски и микроорганизмы.

При плотной упаковке агрегатов пористость их низкая (30--40%), поры тонкие, в них с трудом проникают микроорганизмы и корневые волоски. Водопрочность таких агрегатов обусловлена слабым проникновением в поры воды. Такая структура в агрономическом отношении не является ценной.

Агрономическое значение структуры заключается в том, что она оказывает положительное влияние на ряд свойств и режимы почв:

физические свойства -- пористость, плотность сложения;

водный, воздушный, тепловой,

окислительно-восстановительный, микробиологический и питательный режимы;

физико-механические свойства -- связность, удельное сопротивление при обработке, коркообразование;

противоэрозионную устойчивость почв.

Рассмотрим эти положения более подробно.

При наличии агрономически ценной структуры, то есть при преобладании почвенных агрегатов размером 0,25-10 мм, в почве создается благоприятное сочетание капиллярной и некапиллярной пористости. Между агрегатами преобладают некапиллярные поры, а внутри агрегатов -- капиллярные.

Некапиллярные поры (поры аэрации) имеются также и внутри комка.

В бесструктурной почве механические элементы лежат плотно, поэтому в ней образуются в основном капиллярные поры. Эти особенности строения и пористости структурных и бесструктурных почв оказывают огромное влияние на водно-воздушный и питательный режимы.

Структурные почвы благодаря наличию некапиллярных пор хорошо впитывают влагу, которая по мере движения рассасывается комками, промежутки между комками заполняются воздухом. Воздух содержится и в порах аэрации внутри комка.

В такой почве потери воды от поверхностного стока незначительны, почти вся она поглощается почвой, а наличие некапиллярных пор предохраняет почву от испарения влаги с поверхности.

Следовательно, в структурной почве одновременно создают благоприятные условия обеспечения растений влагой и воздухом. Даже при увлажнении до НВ в таких почвах сохраняется хороший воздухообмен и господствуют окислительные процессы. Достаточная аэрация при наличии доступной влаги обеспечивает лучшие условия питательного режима по сравнению с бесструктурной почвой;

активнее идут микробиологические процессы,

отсутствуют процессы денитрификации, образования и накопления активных несиликатных форм полуторных окислов, что ослабляет связывание фосфатов в труднорастворимые формы.

Бесструктурной почвой вода поглощается медленно, значительная часть ее может теряться вследствие поверхностного стока. Сплошная капиллярная связь в толще почвы вызывает большие потери влаги от испарения.

В такой почве нередко наблюдается два крайних состояния увлажнения: избыточное или недостаточное. При избыточном увлажнении все промежутки заполнены водой, воздух отсутствует. В этих условиях развиваются анаэробные процессы, ведущие к потерям азота в результате денитрификации, образованию вредных для растений закисных форм железа и марганца, накоплению подвижных несиликатных форм полуторных окислов и к закреплению фосфора в труднорастворимые формы, т. е. создается неблагоприятный питательный режим.

При недостаточном увлажнении в почве много воздуха и кислорода, но растения испытывают недостаток в воде.

Агрономически ценная структура, придавая почве рыхлое сложение, облегчает прорастание семян и распространение корней растений, а также уменьшает энергетические затраты на механическую обработку почвы.

Более плотное сложение и повышенная связность бесструктурных почв повышают удельное сопротивление при их обработке и ухудшают развитие корней растений. Как отмечалось выше, структурная почва хорошо поглощает воду и резко снижает поверхностный сток, а следовательно, смыв и размыв почвы, а структурные комочки размером более 1--2 мм устойчиво противостоят развеванию ветром.

Благоприятное влияние на агрономические свойства почв оказывает и микроструктура при условии ее пористости и водопрочности.

Наилучшими являются микроагрегаты размером 0,25--0,05 и 0,05 и 0,01 мм. Микроагрегаты размером средней пыли (0,01--0,005 мм) затрудняют водо- и воздухопроницаемость, способствуют повышению испаряющей способности почв.

Оптимальный размер структурных отдельностей связан с зональными особенностями почв и условий земледелия. Так, во влажных зонах более крупные макроагрегаты обеспечивают лучшую водо- и воздухопроницаемость, а в заболоченных почвах и водоотдачу.

В засушливых условиях, где аэрация достаточна, важно ослабить испаряемость, поэтому здесь благоприятнее более мелкий размер агрегатов, но надо иметь в виду, что при наличии в верхнем слое пахотной почвы менее 50% агрегатов крупнее 1--2 мм почва становится податливой к ветровой эрозии.

Рассмотренное выше агрономическое значение структуры позволяет сделать следующее общее заключение:

«во всех случаях на почвах одного типа, одной генетической разности и в сходных агротехнических условиях структурная почва всегда характеризуется более благоприятными для сельскохозяйственных культур показателями, нежели бесструктурная или малоструктурная» (Н. А. Качинский).

3.Образование структуры почвы

В формировании макроструктуры почвы следует различать два основных процесса:

механическое разделение почвы на агрегаты (комки)

и образование прочных, не размываемых в воде отдельностей.

Указанные процессы протекают под воздействием физико-механических, физико-химических, химических и биологических факторов структурообразования.

Физико-механические факторы обусловливают процесс крошения почвенной массы главным образом под влиянием изменяющегося давления или механического воздействия.

К действию этих факторов может быть отнесено разделение почвы на комки в результате изменения объема (и давления) при переменном высушивании и увлажнении, замерзания и оттаивания воды в ней,

давления корней растений, деятельности роющих и копающих животных и рыхлящего воздействия почвообрабатывающих орудий.

На важное значение промораживания почвы в создании ее рыхлого сложения указывал еще П. А. Костычев.

Замерзание воды раньше начинается вкрупных промежутках, примерно при 0°С, а в более тонких капиллярах вода замерзает при более низкой температуре.

При замерзании вода расширяется и давит на стенки комков; при этом участки с незамерзшей водой уплотняются, а часть воды выжимается в более крупные капилляры. В результате неравномерного уплотнения при оттаивании замерзшей воды и при испарении воды почва будет крошиться по линии наименьшего сопротивления.

Промораживание способствует разрыхлению почвы, образованию агрегатов, но водопрочность при этом не создается.

Разрыхляющее воздействие промораживания на почву проявляется только при оптимально влажном ее состоянии (не более 90% полной влагоемкости).

При замерзании воды в переувлажненной почве структурные отдельности разрываются и такая почва при оттаивании приобретает киселеобразную консистенцию и обесструктуривается.

Промерзание сухой почвы не оказывает положительного влияния на ее крошение.

Большое влияние на формирование почвенной структуры оказывает обработка почвы сельскохозяйственными орудиями: наряду с образованием структурных отдельностей происходит и их разрушение.

В зависимости от количества и качества органического вещества, гранулометрического состава почвы, применяемого орудия, влажности почвы и других условий, при которых проводится обработка, могут преобладать процессы или создания, или разрушения структуры. Даже на одной и той же почве применением одного орудия обработки можно получить структурную пашню, глыбистую или слитную.

Благоприятно сказывается на структурообразовании обработка почвы в состоянии ее физической спелости, и, наоборот, при обработке почвы в пересохшем состоянии она сильно распыляется, а при обработке в переувлажненном состоянии образуется глыбистая поверхность.

Следует подчеркнуть, что одной механической обработкой нельзя создать водопрочную структуру почвы.

Физико-химические факторы.

Важная роль в структурообразовании принадлежит физико-химическим факторам -- коагуляции и цементирующему воздействию почвенных коллоидов.

В состав почвенной массы входят частицы самых разных размеров. Самые мелкие из них, размерами от 0,2 до 0.001 мкм относятся к коллоидам.

Почвенные коллоиды образуются в процессе выветривания и почвообразования, в результате дробления крупных частиц, или путем соединения молекулярно раздробленных веществ, размеры от 0,2 до 0.001 мкм.

Коллоиды в почвах представлены сложной системой минеральных, органических и органоминеральных соединений. В большинстве почв преобладают минеральные коллоиды, на долю которых приходится 85--90% их общей массы.

Водопрочность приобретается в результате скрепления частиц почвы и микроагрегатов коллоидными веществами (органическими и минеральными). Но чтобы отдельности, скрепленные коллоидами, не расплывались от действия воды, коллоиды должны быть необратимо скоагулированы. Такими коагуляторами в почвах чаще всего являются двух- и трехвалентные катионы Са2+, Mg2+, Fe3+, Al3+.

Таким образом, если почвенные коллоиды насыщаются двух- и трехвалентными катионами, то могут образоваться прочные структурные отдельности, не размываемые водой.

При наличии одновалентных катионов, таких, как Na+, необратимой коагуляции не происходит и прочной структуры не образуется.

Наиболее прочно скрепляющими веществами являются органические коллоиды, в частности гуматы кальция.

Большое значение в образовании водопрочной структуры принадлежит и минеральным коллоидам. Однако почвенные агрегаты, образующиеся при участии только минеральных коллоидов, без гумусовых веществ, не обладают водопрочностью.

Из высокодисперсных минералов наибольшее значение в создании водопрочной структуры имеют глинистые минералы и минералы гидроокисей железа и алюминия.

Наиболее водопрочная структура образуется при взаимодействии гуминовых кислот с минералами монтмориллонитовой группы и гидрослюдами и менее водопрочная -- при взаимодействии с кварцем, аморфной кремнекислотой и каолинитом. Минералы гидроокисей железа и алюминия играют важную роль в оструктуривании многих красноцветных глин и красноземов.

Химические факторы.

Определенное склеивающее и цементирующее воздействие на почвенные комочки могут оказывать и химические факторы.

Сюда относится образование различных труднорастворимых химических соединений (углекислого кальция, гидроокиси железа, силикатов магния и др.), которые при пропитывании агрегатов почвы цементируют их, а также могут агрегировать и раздельночастичные механические элементы.

Так, при временном избыточном увлажнении может проявиться оструктуривающая роль соединений железа. При избыточном увлажнении в почве протекают восстановительные процессы, сопровождаемые образованием водорастворимых форм закисного железа, которые пропитывают почвенные агрегаты.

При подсыхании почвы в ней развиваются окислительные процессы, при этом подвижные формы закисного железа переходят в нерастворимые соединения окисного железа, цементируя почвенные агрегаты.

Однако, по исследованиям Н. А. Качинского, эти агрегаты при высокой водопрочности имеют малую пористость (<40%), так как часть объема пор постепенно заполняется гидратом окиси железа.

Биологические факторы.

Основная роль в структурообразовании принадлежит биологическим факторам, т. е. растительности и организмам, населяющим почву.

Наиболее сильное оструктуривающее влияние на почву оказывает многолетняя травянистая растительность.

Она обладает сильноразветвленной корневой системой, которая образует при разложении большое количество связанного с кальцием гумуса, и там, где создаются благоприятные условия для развития травянистой растительности, формируются хорошо оструктуренные почвы (луговые, лугово-черноземные, черноземы и др.).

Деятельность червей в оструктуривании почв давно известна. Частички почвы, проходя через кишечный тракт дождевых червей, уплотняются и выбрасываются в виде небольших комочков -- капролитов. Эти комочки обладают высокой водопрочностью. Структура, созданная дождевыми червями, по форме легкоотличима -- поверхность агрегатов носит «оплавленный» характер.

Коллоидные продукты жизнедеятельности и автолиза микроорганизмов являются цементирующими веществами в почве и способствуют структурообразованию.

С воздействием биологических факторов связана и определенная сезонная возобновляемость структуры в почвах.

Как видно из характеристики факторов структурообразования, их разделение в определенной мере условно, так как отдельные факторы могут выполнять различную роль по характеру вызываемых ими явлений.

Например, корни растений выступают и как биологический фактор (источник гумуса), и как физико-механический (уплотнение и рыхление).

Промораживание и оттаивание, изменяя давление, выступают как физико-механический фактор, а коагулируя коллоиды, в определенной мере влияют и на действие физико-химических факторов. Совокупное действие факторов структурообразования неразрывно связано с природными условиями почвообразования.

Наибольшей водопрочностью обладают почвы черноземной зоны, где оптимально выражены природные факторы структурообразования (мощное развитие травянистой растительности, большое содержание гумуса с преобладанием в нем гуматов кальция, высокая микробиологическая активность почв и др.).

К северу и югу от указанной зоны наблюдается меньшая водопрочность структуры почвы, что связано с ухудшением условий для развития травянистой растительности, уменьшением содержания гумуса и гуминовых кислот, появлением в поглощающем комплексе каштановых и бурых почв ионов натрия и рядом других причин.



4.Форма и размеры структурных агрегатов почвы

Форма и размеры структурных агрегатов почвы имеют диагностическое значение, а потому систематизированы определенным образом. На территории бывшего СССР была принята классификация почвенной структуры, в которой выделяются три типа (по развитию осей) и несколько родов (по форме) и видов (по размеру).

I. Округло-кубовиднаяструктура при более или менее равномерном развитии по трем осям, характерная для верхних гумусовых горизонтов почв;

в пределах этого типа выделяется 7 родов структуры:

глыбистая -- неправильная форма и неровная поверхность агрегатов, характерна для глеевых, слитых, выпаханных горизонтов, а также на переходе к горизонту С на рыхлых породах;

комковатая -- округлая форма с шероховатой поверхностью без выраженных ребер и граней, характерна для гумусовых и метаморфических горизонтов;

--пылеватая -- мельчайшие микроагрегаты, форма которых неразличима невооруженным глазом, характерна для выпаханных и элювиальных горизонтов;

ореховатая -- более или менее правильные острореберные агрегаты, напоминающие буковые орешки, характерна для верхней частииллювиального горизонта и метаморфических горизонтов;

зернистая -- более или менее правильная форма с выраженными гранями и ребрами, напоминающая гречневую крупу, характерна для гумусовых горизонтов лугово-степных почв, особенно черноземов;

конкреционная -- сплошное скопление рыхло располагающихся или частично сцементированных округлых конкреций, как в ортштейне, канкаре или пизолитовом латерите;

икряная -- мелкие разной формы, но хорошо оформленные округлые агрегаты образуют сплошную массу.

II. Призмовидная структура при выраженном развитии по вертикальной оси, характерная для иллювиальных горизонтов и суглинистых почвообразующих пород; выделяются три рода этой структуры:

столбовидная -- правильной формы отдельности с хорошо выраженными вертикальными гранями, округлой «головкой» и неровным основанием, характерна для солонцовых и слитых горизонтов;

призмовидная -- вертикально вытянутые отдельности слабо оформлены, с неровными скорлуповатыми гранями и острыми вершинами, округленными ребрами, характерна для нижней части иллювиальных горизонтов и суглинистых почвообразующих пород;

призматическая -- грани и ребра вертикальных призм четко выражены, характерна для иллювиальных горизонтов.

III.Плитовидная структура при развитии по горизонтальным осям, характерна для элювиальных горизонтов почв; выделяются два рода этой структуры:

плитчатая -- при более или менее четко развитых горизонтальных поверхностях спайности;

чешуйчатая -- при небольших, несколько изогнутых поверхностях спайности.

Во многих случаях почвы имеют смешанную структуру: комковато-зернистую, ореховато-комковатую, комковато-глыбистую, ореховато-призмовидную и т. п., что означает преобладание в том или ином горизонте структурных отдельностей разной формы и размеров.

Тип структуры определяется характером почвообразования, причем обычно имеет место закономерная смена структуры в почвенном профиле.

В образовании почвенной структуры различаются две стадии, обычно протекающие одновременно: во-первых механическое разделение почвенной массы на агрегаты того или иного размера и различной формы и,

во-вторых, упрочнение этих агрегатов и приобретение ими определенного внутреннего строения.

Размеры структурных агрегатов всех 3 типов существенно различаются. Наиболее крупные фракции присущи округло-кубовидному типу. Размеры глыбистых агрегатов составляют от 10 до 200 мм и более. Агрегаты комковатой фракции имеют размеры 0.25-10 мм, ореховатой - 5-10 мм, зернистой - 0.25-5 мм, пылеватой фракции <0.25 мм.

Призмовидный тип структуры занимает среднее положение.

Наименее мелкие фракции у плитовидной структуры, около 1-5 мм.

Для округло-кубовидной и призмовидной структуры измеряются диаметры отдельностей, для плитовидной -- высота (толщина) плиток.

Таблица1.Размеры структурных агрегатов в почвах, мм

Типы и вилы структуры	Размеры агрегатов	Типы и вилы структуры	Размеры агрегатов
Округло-кубовидная		Мелкостолбчатая	<30
Крупноглыбнстая	>200	Крупнопризмовидная	>50
Глыбистая	200--100	Мелкопризмовидная	<50
Мелко глыбистая	100--10	Карандашная	<10>50
Крупнокомковатая	10-3	Крупнопризматическая	>50
Комковатая	3--1	Призматическая
Мелкокомковатая	1--0,25	Мелкопризматическая	10-5
Пылеватая	<0,25	Тонкопризматическая	<5
Крупноореховатая	> 10	Плитовидная
Ореховатая	10-7	Крупноплитчатая	>5
Мелкоореховатая	7--5	Плитчатая	5-3
Крупнозернистая	5-3	Пластинчатая	3-1
Зернистая	3--1	Листоватая	<1
Мелкозернистая (поро цшетая)-	1-0,25	Скорлуповатая	>3
Призмовидная		Грубочешуйчатая	3-1
Тумбовидная	> 100	Мелкочешуйчатая	<1
Крупностолбчатая	100-30

* Для округло-кубовидной и призмовидной структуры измеряются диаметры отдельностей, для пдитовндной--высота (толщина) плиток



5.Утрата и восстановление структуры почвы

почва механический структурный агрономический

Структура почвы динамична. Она разрушается и восстанавливается под влиянием различных факторов. Управление ими позволяет поддерживать почву в необходимом структурном состоянии.

Причинами утраты структуры являются:

механическое разрушение, физико-химические явления и биологические процессы.

Механическое разрушение структуры происходит под влиянием обработки почвы, передвижения по ее поверхности машин и орудий, людей, животных, под ударами капель дождя.

Важнейшими путями уменьшения механического разрушения почвенной структуры является обработка почвы в состоянии ее спелости, а также минимализация обработки.

Физико-химические причины утраты структуры связаны с реакциями обмена двухвалентных катионов (кальция и магния) в ППК на одновалентные (натрий и аммоний).

При этом коллоиды (главным образом гумусовые вещества), прочно цементирующие механические элементы в агрегаты, пептизируются при увлажнении и структурные отдельности разрушаются. Поэтому приемы химической мелиорации почв (известкование, гипсование и др.), приводящие к обогащению ППК обменным кальцием, способствуют и улучшению структуры.

Биологические причины разрушения структуры связаны с процессами минерализации почвенного гумуса -- главного клеящего вещества при образовании структуры.

Восстановление и сохранение структуры -- непременное условие ведения земледелия. Существуют приемы, способствующие восстановлению почвенной структуры.

К химическим приемам относят известкование кислых почв и гипсование солонцов. В результате известкования почва становится более структурной, в ней увеличивается водопроницаемость и уменьшается плотность.

Известкованные почвы отличаются более благоприятными физико-механическими свойствами.

Гипсование устраняет щелочную реакцию солонцовых почв, улучшает их физические свойства и структурное состояние. Однако применением известкования и гипсования нельзя полностью решить проблему улучшения физико-механических свойств и структуры почвы.

Биологические приемы направлены на повышение содержания органического вещества (гумуса) в почве. Эти приемы универсальны и долговечны. С увеличением содержания гумуса в почве улучшаются не только физико-механические и химические свойства, но и все почвенные режимы: пищевой, водный, воздушный.

С повышением содержания гумуса в почве уменьшается ее плотность и повышается устойчивость к деформациям различного типа.

При содержании гумуса в почве 3,7 % и более равновесная плотность почвы устанавливается на уровне оптимальной величины для культурных растений.

Такие почвы даже после принудительного уплотнения способны к разуплотнению под действием естественных факторов (увлажнение, замораживание, высушивание) и не требуют рыхления с целью регулирования физических свойств. Почвы с содержанием гумуса менее 3,7 % после принудительного уплотнения не восстанавливают исходную плотность.

К биологическим приемам регулирования физико-механических свойств почвы относят совершенствование севооборотов, включающее увеличение доли многолетних трав в структуре посевных площадей; применение сидеральных культур; увеличение объема вносимых органических удобрений.

Прочная структура восстанавливается под воздействием как многолетних трав, так и однолетних сельскохозяйственных культур.

Пшеница, подсолнечник, кукуруза образуют мощную корневую систему и могут оказывать достаточно сильное оструктуривающее влияние на почву.

Лен, картофель, капуста, свекла, овощные культуры, имеющие слабую корневую систему, обычно оказывают небольшое структурообразующее действие на почву.

При высокой урожае многолетние травы (особенно бобово-злаковые травосмеси и бобовые) сильнее оструктуривают почву, чем однолетние сельскохозяйственные культуры.

Это объясняется тем, что многолетние травы образуют мощную и сильноразветвленную корневую систему. Их корневые и пожнивные остатки (4--18 т на 1 га в пахотном слое) содержат значительное количество белков, углеводов и других соединений, наиболее благоприятных для деятельности микроорганизмов и формирования гумусовых веществ.

В корневых остатках однолетних сельскохозяйственных культур к моменту их созревания находится преимущественно клетчатка, малопригодная для гумусообразования.

Так, в одном из определений в дерново-подзолистой почве из-под многолетних трав содержалось 54,2% водопрочных агрегатов, а в почве под однолетними сельскохозяйственными культурами (старопашка) водопрочных агрегатов содержалось 32,7%.

Через агрегаты почвы из-под многолетних трав за один и тот же срок наблюдения прошло почти в 5 раз больше воды, чем через почвенные агрегаты из-под однолетних культур.

Благоприятное оструктуривающее действие на почву оказывают органические удобрения.

Так как в условиях интенсивного ведения сельскохозяйственного производства повсеместно широкое применение травосеяния невозможно, то главенствующая роль при этом должна принадлежать правильной агротехнике, особенно применению удобрений как одному из главных факторов улучшения структурного состояния пашни. Структурообразующим фактором при внесении в почву навоза, компостов, сидератов является органическое вещество.

В краткосрочных опытах лаборатории защиты почв от эрозии Института почвоведения и агрохимии НАН Беларуси изучено действие и последействие органических удобрений (соломистого навоза) на структурно-агрегатный состав почвы. Полученные данные показывают, что органические удобрения, вносимые даже в невысоких дозах, положительно влияют на структурно-агрегатный состав пахотного слоя почвы.

Культура	Вариант опыта*	Содержание агрономически ценных агрегатов, %
Озимая пшеница	N90P70K100	60,4
	N90P60K110 + навоз 40 т/га (последействие)	62,4
Овес	N90P70K100	45,9
	N90P60K-110 + навоз 40 т/га	53,7

В вариантах с применением под озимую пшеницу 40 т/га навоза наблюдалось увеличение содержания агрономически ценных агрегатов на 2,0%.

Положительное влияние органических удобрений на агрономически ценную структуру почвы проявилось в последействии и при возделывании овса. На органоминеральном фоне доля агрегатов размером 0,25--10,0 мм была выше, чем на минеральном фоне на 7,8%.

Однако минеральные удобрения также улучшают структуру почвы, несомненно влияют на структурообразование: стимулируют развитие растений, так как при этом растения развивают более мощную корневую систему и оставляют в пахотном слое много корневых и пожнивных остатков, которые способствуют повышению содержания органического вещества в почве, являющегося энергетическим материалом для развития микроорганизмов и образования структуры.

В лаборатории защиты почв от эрозии Института почвоведения и агрохимии НАН Беларуси в течение нескольких лет в звене севооборота бобово-злаковые травы -- озимая пшеница -- овес изучали влияние минеральных удобрений на структурно-агрегатный состав и водопрочность структуры дерново-подзолистых на мощных моренных суглинках почв разной степени эродированности.

Вариант	Содержание агроном. ценных агрегатов,%	,%
	Бобово-злаковые травы
Без удобрений	59,3
N60P55K65	67	7,7
	Озимая пшеница
Без удобрений	55,1
N90P60K110	60,4	5,3
	Овес
Без удобрений	27,4
N90P70K100	45,9	18,5

Удобрения вносили в дозах, рассчитанных на планируемый урожай зерновых культур -- 45 ц/га, бобово -злаковых трав -- 50 ц/га сена. Формы удобрений: азотные -- карбамид, фосфорные -- суперфосфат аммонизированный, калийные -- калий хлористый.

Было установлено, что наилучшая структура почвы была под бобово-злаковыми травами. Содержание агрономически ценных агрегатов составляло 59-67%, за счет удобрений увеличение количества агрегатов составило 7.7%. Под зерновыми культурами содержание структурных агрегатов уменьшалось под озимой пшеницей до 55-60%, и 27-46% под овсом.

Систематическое применение минеральных удобрений оказало положительное влияние на структурное состояние почвы. Чем более длительный период вносили минеральные удобрения, тем выше была структурность почвы. Различия между неудобренным и удобренным вариантом, на 3 год под овсом, составили 18,5%.

Искусственное оструктуривание почв осуществляется введением в них небольшого количества структурообразующих веществ, по преимуществу органических соединений (П. В. Вершинин).

С 1950 г. в ряде стран в качестве искусственных структурообразующих веществ широко испытывают полимеры и сополимеры, главным образом состоящие из производных акриловой, метакриловой и малеиновой кислот.

В иностранной литературе они получили название «крилиумы». Внесение сополимера из метакриловой кислоты (60%) и метакриламида (40%) только в количестве 0,001% массы почвы существенно увеличивает водопрочность структуры.

Все перечисленные факторы образования почвенной структуры очень динамичны, действуют в едином комплексе, и их разделение носит условный характер.

Таким образом, наиболее важными агротехническими мероприятиями, способствующими образованию почвенной структуры, являются

рациональная система обработки почв с учетом их свойств и особенностей; обработка почв в состоянии их физической спелости;

применение в достаточных количествах органических и минеральных удобрений; известкование кислых почв;

правильное чередование культур в севообороте;

посев многолетних трав;

запрет бессистемного выпаса скота на пастбищных угодьях.



6.Сложение почвы

Сложение почвы -- физическое состояние почвенного материала (в профиле почвы в целом или в ее отдельном горизонте), обусловленное взаимным расположением и соотношением в пространстве твердых частиц и связанных с ними пор (геометрия пространства, занятого почвенным материалом).

Сложение отражает две стороны физического состояния почвенной массы: характер расположения отдельных механических частиц и агрегатов и характер пористости, которая при этом образуется.

Отдельные частицы и агрегаты могут прилегать друг к другу по-разному, обусловливая тем самым различную степень плотности почвы.

По степени плотности различают:

слитное (очень плотное), плотное, рыхлое и рассыпчатое сложение почвы.

При слитном сложении почва не поддается копке лопатой;

при плотном сложении лопата входит в почву с большим трудом;

при рыхлом сложении она входит легко,

а при рассыпчатом -- без всяких усилий.

По характеру пористости различают следующие типы сложения почвы:

тонкопористое -- диаметр пор меньше 1 мм;

пористое -- поперечник нор колеблется в пределах 1--3 мм;

губчатое -- много пор диаметром 3---5 мм;

ноздреватое -- почва имеет полости от 5 до 10 мм;

ячеистое -- характеризуется полостями крупнее 10 мм;

трубчатое -- полости соединяются в канальцы.

Кроме различного рода пор и полостей, которые обычно пронизывают структурные отдельности, пористость почв характеризуется системой трещин, образующихся в сухое время года.

По этому признаку различают

тонкотрещиноватое сложение -- ширина трещин но превышает 3 мм;

трещиноватое -- трещины достигают 10 мм ширины;

щелеватое -- ширина трещин более 10 мм.

Во влажные периоды года, когда почва, впитывая воду, набухает, щели сильно уменьшаются или совсем исчезают.

Различные горизонты почвенного профиля характеризуются разным сложением.

Верхним горизонтам свойственно более рыхлое сложение.

Характер сложения во многом зависит от механического темпа и структуры почвы, а также от деятельности корней растении и населяющих почву червей, насекомых и землероев.

Сложение почвы оказывает значительное влияние на ее воздухо- и водопроницаемость и на глубину проникновения корней растений. Уплотненные горизонты препятствуют проникновению корневой системы. Со сложением связана величина сопротивления, которое оказывает почва обрабатывающим орудиям.

Плотность сложения почв.

Сложение почвы определяется взаимным расположением ее частиц и комков. Плотностью сложения (или просто плотностью) почвы (dv) называется масса единицы объема абсолютно сухой почвы в естественном состоянии.

При ее определении учитывается не только объем твердой фазы почвы, но и объем пор.

Как и плотность твердой фазы, она выражается в граммах на сантиметр кубический (г/см3). У минеральных почв плотность колеблется от 0,9 до 1,8 г/см3, у торфяно-болотных -- от 1,15 до 0,40 г/см3.

Этот показатель довольно динамичен и зависит от минералогического состава почвы, размера почвенных частиц, содержания органического вещества, структурного состояния и пористости.

Большое влияние на его значение оказывает обработка почвы. Как правило, наименьшую плотность почва имеет сразу же после культивации, которая способствует ее разрыхлению и увеличению объема пор.

Со временем плотность увеличивается до состояния, которое называется равновесной плотностью. При таком состоянии плотность сложения почвы длительное время почти не изменяется, что в первую очередь объясняется равновесием сил, вызывающих уплотнение почвы и увеличение объема пор.

Уменьшение плотности почвы может происходить в результате ее набухания при увлажнении и последующей усадки в засушливый период, замерзания и оттаивания воды в почве, развития корневой системы растений, деятельности обитающих в почве животных, внесения органических удобрений.

Каждая сельскохозяйственная культура предъявляет свои требования к плотности почвы.

Наиболее благоприятная для того или иного растения плотность сложения почвы называется оптимальной. Для большинства сельскохозяйственных культур она составляет 1,0--1,2 г/см3.

В целом для оценки плотности сложения почвы можно использовать данные, представленные в табл. 1.

Плотность сложения почвы -- не основной, но довольно важный показатель, характеризующий ее плодородие. От нее зависят водные, воздушные и тепловые свойства, развитие корневых систем растений, интенсивность микробиологических процессов, а в конечном итоге -- урожайность сельскохозяйственных культур.

К основным агротехническим мероприятиям, направленным на достижение оптимальных параметров плотности сложения почвы, относятся ее глубокое рыхление и внесение органических удобрений.



Оценка плотности сложения (dv) суглинистых и глинистых почв (Н.А. Качинский)

dvt г/см3	Оценка	r/cV	Оценка
< 1,0	Почва вспушена или богата органическим веществом	1,3-1,4	Пашня сильно уплотнена
1,0-1,1	Свежевспаханная почва	1,4-1,6	Типичные величины для подпахотных горизонтов (кроме черноземов)
1,2-1,3	Пашня уплотнена	1,6-1,8	Сильно уплотненные иллювиальные горизонты

Размещено на Allbest.ru