Почвоведение с элементами геологии

Почвоведение с элементами геологии

1.	Современные проблемы почвоведения.	3
2.	Понятие о предмете, почве. Разделы почвоведения.	5
3.	Краткая история развития почвоведения в стране.	8
4.	Круговороты веществ в природе.	10
5.	Выветривание и его виды.	11
6.	Почвообразовательный процесс и его составляющие.	12
7.	Строение почвенного профиля.	14
8.	Морфологические признаки почвенного профиля.	17
9.	Типы почвообразующих пород. Главные почвообразующие породы на территории России.	18
10.	Климат как фактор почвообразования. Рельеф как фактор в почвообразования.	20
11.	Роль растений в почвообразовании. Роль животных в почвообразовании.	22
12.	Роль микроорганизмов в почвообразовании. Взаимосвязь факторов почвообразования.	25
13.	Почвообразующие породы, время, производственная деятельность человека как фактор почвообразования.	27
14.	Фазовый состав почв.	34
15.	Минералогический состав почв и почвообразующих пород.	36
16.	Классификация гранул почвы по Н.А. Качинскому.	37
17.	Влияние гранулометрических фракций на свойства почвы.	37
18.	Классификация почв и пород по гранулометрическому составу.	38
19.	Положительные и отрицательные свойства легких и тяжелых почв.	39
20.	Агрономическая оценка почв одинакового гранулометрического состава в разных зонах. Мероприятия по улучшению свойств почв с неблагоприятным гранулометрическим составом.	40
21.	Источники гумуса в разных почвенно - климатических зонах и их состав.	42
22.	Гумус и его состав.	44
23.	Гуминовые и фульвокислоты.	46
24.	Роль гумуса в почвообразовании и плодородии почв.	48
25.	Баланс гумуса пахотных почв и его составляющие.	49
26.	Химический состав почв и пород.	52
27.	Микроэлемены почв.	55
28.	Происхождение, состав, строение почвенных коллоидов. Свойства почвенных коллоидов.	57
29.	Ёмкость катионного обмена. Почвенно - поглощающий комплекс.	59
30.	Виды поглотительной способности.	60
31.	Влияние поглощённых катионов на свойства почв.	65
32.	Кислотность почв, её виды, расчёт доз извести.	64
33.	Щёлочность почв, её виды, расчёт доз гипса.	66
34.	Буферность почв.	67
35.	Реакция среды почвы.	69
36.	Структура почвы. Образование структуры.	70
37.	Утрата и восстановление структуры почвы.	76
38.	Агрономическое значение структуры почвы.	77
39.	Общие физические свойства почв.	79
40.	Физико – механические свойства почв.	80
41.	Приёмы регулирования физических свойств почв.	82
42.	Состояние почвенной влаги, категории почвенной влаги.	83
43.	Водные свойства почв.	84
44.	Доступность почвенной влаги растениям.	84
45.	Водный режим почв, типы водного режима.	87
46.	Водный баланс, полезный запас воды в почве.	89
47.	Регулирование водного режима.	90
48.	Почвенный воздух, его состояние, состав.	91
49.	Воздушные свойства почв.	92
50.	Воздушный режим почв и его регулирование.	93
51.	Источники тепла в почве, тепловые свойства почв.	94
52.	Тепловой баланс почв.	95
53.	Тепловой режим почв, его типы.	95
54.	Регулирование теплового режима.	97
55.	Почвенный раствор.	98
56.	Окислительно – восстановительные процессы почвы.	99
57.	Плодородие почвы и его составляющие.	101
58.	Виды плодородия.	102
59.	Воспроизводство почвенного     плодородия. Факторы, лимитирующие плодородие почвы и меры по его устранению.	103
60.	Принципы построения современной классификации почв.	105
61.	Основные таксономические единицы современной классификации почв.	106
62.	Географическое распределение почв.	107
63.	Деление почвенного покрова России на зоны.	110
64.	Условия образования таежно-лесной зоны.	114
65.	Подзолистые почвы, распространение, генезис, классификация, строение почвенного профиля, свойства, сельскохозяйственное использование.	116
66.	Дерновые почвы.	119
67.	Дерново– подзолистые почвы.	122
68.	Луговые и лугово-чернозёмные почвы.	125
69.	Болотные почвы.	127
70.	Бурые лесные почвы.	130
71.	Условия образования лесостепной зоны.	132
72.	Серые лесные почвы.	134
73.	Чернозёмы лесостепной зоны.	137
74.	Условия почвообразования степной зоны.	140
75.	Чернозёмы степной зоны.	142
76.	Почвы зоны сухих степей.	145
77.	Солончаки.	149
78.	Солонцы.	150
79.	Солоди.	152
80.	Почвы пойм.	154
81.	Дефляция и меры борьбы с ней.	156
82.	Водная эрозия и меры борьбы с ней. Агро производственная группировка и бонитировка почв.	159
83.	Земельный кадастр.	163
84.	Почвенные карты и картограммы.	166
85.	Эколого – экономическая оценка почв.	172
	Словарь используемых терминов.	175

Разделы почвоведения

Наиболее важными разделами почвоведения являются учение о формировании и развитии (генезисе) почв; учение о почвенном покрове как целостном пространственном образовании, взаимосвязанном с внешней средой (география почв); учение о плодородии почв и почвенного покрова и о принципах его регулирования агротехническими и мелиоративными методами.

 Фундаментальные разделы по свойствам почвенной массы (физика почв, химия почв, биология почв и т. д.) и прикладные разделы по формам использования почв и почвенного покрова (агрономическое, лесное и мелиоративное почвоведение и т. д.). Эти прикладные разделы оказывают огромное влияние на развитие общей теории почвоведения, так как являются источником обширных первичных материалов и базой проверки теоретических концепций.

Особым разделом является классификация почв, которая должна строиться на использовании материалов всех разделов и быть единой таксономической системой для картографирования почв, характеристики и комплексной оценки их плодородия, создания единого земельного кадастра страны и накопления данных (в форме «математических банков») с целью их последующего математического анализа.

Баланс гумуса в почве

Система удобрения в севообороте должна предусматривать не только бездефицитный баланс гумуса, но и расширенное его воспроизводство в почве.

Ежегодные потери гумуса от его минерализации могут достигать 0,4-4,0 т/га. Восполнение потерь его осуществляется за счет гумификации пожнивных и корневых остатков, но главным образом, за счет внесения органических удобрений.

Для расчета баланса гумуса в почве севооборота определяется ежегодная минерализация гумуса и восполнение его за счет пожнивных и корневых остатков по каждому полю севооборота и в среднем по севообороту. Учитывая насыщенность севооборота удобрениями, рассчитывается количество гумуса, образующегося из внесенных органических удобрений. При этом, принято считать, что содержание сухого вещества в подстилочном навозе составляет 30%, а коэффициент гумификации - 25% от сухого вещества. Далее рассчитывается баланс гумуса в килограммах на гектар и восполнение потерь за счет внесенного навоза. При расчете баланса гумуса в процентах, за 100% принимается дефицит гумуса, а возмещение потерь за счет внесения органических удобрений - за X. Рассчитывают насыщенность севооборота органическими удобрениями, которая позволяет получить бездефицитный баланс гумуса в почве севооборота.

Баланс гумуса в севообороте

№ поля	Чередование культур	Минерализация гумуса, т/га	Восполнение гумуса за счет пожнивных и корневых остатков, т/га
1	Люцерна	0	0,6
2	Люцерна	0	0,6
3	Озимая пшеница	1	0,7
4	Озимая пшеница	1	0,7
5	Подсолнечник	2,5	0,1
6	Озимая пшеница	1	0,7
7	Кукуруза на зерно	2,5	0,35
8	Озимая пшеница	1	0,7
Итого		9	3.75
Среднее		1,13	0,47

Дефицит гумуса, кг/га = 1,13 – 0,47 = 0,66 т/га = 660 кг/га

Содержание сухого вещества в органических удобрениях: 30% или 300 кг/т

Коэффициент гумификации органических удобрений: 25% от сухого вещества

Количество гумуса, образующегося от 1 т органических удобрений:

Насыщенность севооборота органическими удобрениями, т/га: 90:10 = 9,0 т/га

Восполнение потерь гумуса за счет вносимых органических удобрений – 9,0×75 = 675,0 кг/га. Баланс гумуса равен – 675 – 870=-195 кг/га. Баланс гумуса, %.

Для ликвидации дефицита необходимо навоза: 195:75=2,6 т/га.

Гумусовое состояние почв – совокупность морфологических признаков, общих запасов, свойств органического вещества и процессов его создания, трансформации и миграции в почвенном профиле. Важнейшими показателями его являются содержание, запасы, тип гумуса, обогащеность азотом, кальцием и уровень варьирования этих показателей. Это состояние зависит от ряда взаимосвязанных факторов, влияющих на характер и скорость гумусообразования. Для накопления гумуса наиболее благоприятна смена оптимального гидротермического режима в сочетании с оптимальным воздушным на некоторое периодически повторяющееся искушение. В этом случае происходит постепенное разложение растительных остатков, достаточно энергичная их гумификация и закрепление гумусовых веществ минеральной частью почвы.

Большое значение имеет характер растительности. Немаловажны для накопления гумуса гранулометрический состав и физико–химические свойства почвы. В легких почвах разложение и минерализация растительных остатков протекают быстро, конечные продукты в почве не закрепляются. В суглинках и глинах, наоборот, процессы трансформации замедлены, образующиеся гумусовые кислоты хорошо закрепляются в почвах, особенно богатых глинистыми минералами и щелочноземельными металлами. В результате содержание гумуса в почвах изменяется в широких пределах и по общему содержанию органического вещества (%) все почвы условно делятся на: безгумусовые - <1; очень низкогумусовые – 1 – 2; низкогумусовые – 2 – 4; среднегумусовые – 4 – 6; высокогумусовые – 6 – 10; очень высокогумусовые тучные – 10 – 15; перегнойные - 15-20.

Баланс гумуса. Плодородие - специфические свойство почвы, определяющее ее ценность как основного средства производства в сельском хозяйстве. Одним из показателей является – содержание гумуса. Вступая в комплексные соединения с глинистыми и другими минеральными частями, гумус улучшает физико-химические свойства почвы. С образованием и накоплением гумуса связаны развитие структуры, поглотительной способности почв, аккумуляции и органической форме фосфора, и других элементов.

Гумусированность почвы определяет все свойства, которые отличают почву от материнской горной породы и которыми обуславливается ее плодородие. В богатой гумусом почве слабее фиксируется фосфорная кислота, активнее становится ее обмен, усиливается мобилизация азота. Растения, произрастающие на бедных почвах, в большей мере подвергаются отрицательному воздействию на неблагоприятные условия внешней среды. Исследованиями многих НИИ установлена прямая зависимость урожаев сельскохозяйственных культур от содержания в почве гумуса. Повышение содержания в почве гумуса до оптимальных параметров являются необходимым условием повышения эффективности применяемых удобрений, получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Расчет баланса гумуса позволяет своевременно принимать меры по восстановлению и подъему плодородия почвы, предотвращать снижение содержания в ней гумуса. В настоящее время предлагается несколько методов расчета баланса гумуса. В основу всех этих методов положено составление расходной и приходной частей.

Расходная часть: минерализация гумуса, вынос его из корнеобитаемого слоя за счет вертикального и поверхностного стока. Приходная часть гумусового баланса складывается из поступления органического вещества с корневыми и пожнивными остатками полевых культур, с органическими удобрениями, семенами и посадочным материалом, а также за счет микроорганизмов.

Расчет баланса гумуса представляется в виде таблицы, состоящей из 15 столбцов: 1) культура; 2) площадь, га,3) урожайность основной продукции, ц/ га, 4) вынос азота с урожаем, всего, кг/га; 5)вынес с урожаем азота, фиксированного из воздуха, кг/га; 6)вынос азота с урожаем из почвы, кг/га; 7) минерализация гумуса без поправок, кг/ га; 8) …с поправкой на культуру, т/га; 9) … с поправкой на гран состав; 10) минерализация гумуса всего на всей площади, кг; 11) количество новообразованного гумуса из растительных остатков на 1 га; 12)… на всей площади, кг; 13) количество новообразовательного гумуса из органических удобрений, кг; 14) количество новообразовательного гумуса всего, кг; 15) баланс гумуса; кг. Расчетный метод позволяет контролировать содержание гумуса в почве, моделировать темпы обогащения почвы органическим веществом. Только сочетание двух методов – балансового расчета накопления органического вещества и прямого определения гумуса в почвах может дать полную картину изменения плодородия почвы.

 

Емкость катионного обмена.

Важнейшей характеристикой почвенного поглощающего комплекса и почвы в целом является емкость катионного обмена (ЕКО). По К.К.Гедройцу, емкость поглощения определяется как сумма всех обменных катионов, которые можно вытеснить из данной почвы. Он считал, что для данной почвы — это величина постоянная и может изменяться лишь с изменением природы самой почвы. Позже было установлено, что величина ЕКО существенно зависит от рН взаимодействующего с почвой раствора и несколько варьирует при замене одного вида насыщающего катиона на другой.

Под емкостью катионного обмена будем понимать общее количество катионов одного рода, удерживаемых почвой в обменном состоянии при стандартных условиях и способных к обмену на катионы взаимодействующего с почвой раствора. Величину емкости катионного обмена выражают в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы или ее фракции. Согласно правилам Международной системы единиц (СИ), величина ЕКО, выраженная в сМ(р+) • кг-1 (сантимоли положительных зарядов в 1 кг почвы), численно совпадав с числом миллиграмм-эквивалентов на 100 г почвы.

Емкость обмена не следует отождествлять с суммой обменных катионов. Последняя определяется как общее количество катионов, вытесняемых из незасоленной и бескарбонатной почвы нейтральным раствором соли. Сумма обменных катионов характеризует природное состояние почвы, она может совпадать количественно с ЕКО, но может и существенно от нее отличаться. Поскольку ЕКО зависит от рН, для одной и той же почвы сумма обменных катионов может быть ниже, если почва имеет кислую реакцию, ЕКО — выше, если ее определяют с помощью буферного раствора при рН 8,2. Возможны и обратные зависимости.

Учитывая зависимость емкости обмена от рН и необходимость характеристики почвы не только в условно выбранном стандартном состоянии, но и в природной обстановке, следует различат три вида ЕКО:

• емкость катионного обмена стандартную определяют с помощью буферных растворов при постоянном значении рН. С этой целью почву насыщают ионами Ва2+ из буферного раствора с рН 6,5 После насыщения емкость определяют по количеству поглощенного почвой Ва2+;

• емкость катионного обмена реальную (или эффективную) определяют путем обработки почвы небуферными растворами солей о реальной емкости катионного обмена можно судить с достаточной точностью по сумме обменных катионов;

• дифференциальная (или рН-зависимая) емкость катионного обмена характеризует приращение емкости катионного обмена с увеличением рН равновесного раствора: ∆ЕКО/DрН. Чтобы найти дифференциальную ЕКО, почву насыщают катионами одного рода из буферных растворов с различными значениями рН (например, 6,5 и 8,2), а затем рассчитывают общее приращение ЕКО или её приращение на единицу рН.

Емкость катионного обмена зависит от гранулометрического состава почвы и строения веществ, входящих в состав почвенного поглощающего комплекса. Увеличение ЕКО в тяжелых по механическоскому составу почвах обусловлено не только нарастанием удельной поверхности, но и изменением природы слагающих различные фракции веществ.

Величина ЕКО зависит от числа отрицательных зарядов, приходящихся на единицу массы или поверхности ППК. Обменные катионы компенсируют отрицательный заряд, и в отсутствие внешнего электрического поля каждая частица ППК электронейтральна.

Наибольшей емкостью обладают гумусовые вещества, для которых особенно сильно выражена зависимость ЕКО от рН. В нейтральной и кислой средах в реакциях обмена участвует водород только карбоксильных групп. В щелочной среде диссоциируют также фенольные группы и некоторые другие гидроксилы, что резко увеличивает ЕКО. Надо иметь в виду, что карбоксильные группы гумусовых кислот неодинаковы. Константы диссоциации групп СООН зависят от их положения в молекуле и ближайшего окружения.

В обогащенных гумусом горизонтах почв величина ЕКО обусловлена в значительной мере органическими веществами. По данным М.А. Винокурова, емкость органической части почвы в 10—30 раз превышает ЕКО минеральной части, и при содержании гумуса около 5—6 % на его долю приходится 30—60 % ЕКО

Вопрос 34. Буферность почв.

Буферностью почвы называют способность жидкой и твердой фаз почвы противостоять изменению условий среды. Буферной способностью, или буферностью, называют способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора.

Реакция почвенного раствора может изменяться вследствие накопления кислых продуктов разложения органических остатков, под влиянием выделения корнями растений углекислоты и Н-ионов, образования азотной кислоты при нитрифицирующей деятельности микроорганизмов. Реакция почвенной среды может существенно измениться при внесении физиологически кислых или физиологически щелочных минеральных удобрений. При этом изменение реакции на разных почвах будет неодинаково. На одних действие подкисляющих или подщелачивающих веществ будет проявляться больше, на других меньше вследствие разной буферной способности почв.

Различают буферную способность почв против изменения реакции в сторону подкисления и буферную способность против изменения реакции в сторону подщелачивания. Буферность зависит от химического состава и емкости поглощения почвы, состава поглощенных катионов и свойств почвенного раствора.

Буферные свойства

 - Буферность почвенного раствора связаны главным образом с буферностью твердой фазы почвы, с которой раствор находится в постоянном взаимодействии. Важнейшую роль при этом играют содержание свободных карбонатов, а также количество и состав обменных катионов. При значительном содержании в ППК поглощенных Са²⁺ или Mg²⁺ последние при появлении в растворе Н+ будут обмениваться.

- Буферность зависит от состава и свойств почвы и свойств почвенного раствора. Буферность почвенного раствора зависит от наличия ионов Na+, К+, Са2+, Мg2+, СО32- и НСО3-, растворенного СО2, гуматов, фульватов и некоторых других веществ. Буферность почвенного раствора обусловлена присутствием солей сильных кислот и слабой кислоты, которые и создают буферность. Сильными основаниями являются Nа, К, более слабыми — Са, Мg. Органические слабые кислоты — ГК, ФК.

- Буферность почвенного раствора обусловлена также присутствием в нем буферных систем, представленных смесью слабых кислот и их солей. Наибольшее значение в буферных свойствах почвенного раствора имеет система Н2СО₃ + Са(НСО₃)₂.

- Буферность почвы зависит от механического состава почв. У тяжелых почв, например, глинистых или суглинистых, буферная способность проявляется за счет большего содержания илистых и коллоидных частиц, которые, в свою очередь, содержат значительное количество поглощенных катионов, таких, как Са, Мg. Если в такую почву внести кислоту, то подкисления не произойдет в силу обменной реакции.

Чем выше емкость поглощения почвы, тем больше ее буферная способность. Наиболее высокой буферной способностью характеризуются тяжелые хорошо гумусированные почвы.

Почвы с высокой степенью насыщенности основаниями (черноземы, каштановые, дерновые, перегнойно-карбонатные и другие) обладают высокой буферной способностью против подкисления: весь водород почвенного раствора у них обменивается на поглощенные основания, вследствие чего водородный ион оказывается связанным коллоидными частицами.

Буферность почвы характеризуется числом миллилитров кислоты или щелочи, которое необходимо прибавить, чтобы изменить концентрацию Н-ионов в почвенном растворе.

В почвах с низкой буферностью (например, песчаных и супесчаных, дерново-подзолистых) возможны резкие сдвиги реакции почвенного раствора при внесении высоких норм физиологически кислых и физиологически щелочных удобрений, что неблагоприятно сказывается на урожайности сельскохозяйственных культур. Поэтому рекомендуется увеличивать емкость поглощения таких почв для повышения их буферности систематическим внесением больших норм органических удобрений.

Буферная способность дерново-подзолистых почв повышается после внесения извести, органических удобрений и при посеве бобовых культур. Комплекс этих мер нейтрализует почвенную кислотность, повышает емкость поглощения и насыщенности почв основаниями; в результате чего в почвах повышается биологическая активность, улучшаются их агрофизические свойства и питательный режим.

Буферность почв и ее роль в применении удобрений. Способность почвы противостоять повышению кислотности зависит прежде всего от наличия в ней избытка карбонатов кальция и других металлов. Внесенные в такие почвы кислые соединения будут нейтрализованы карбонатами, и реакция почвенного раствора не изменится или изменится очень незначительно. Поэтому карбонатные почвы всегда обладают весьма высокой буферностью в отношении кислот.

Аналогичным образом объясняется буферность почв, в почвенном растворе которых присутствуют свободные слабые кислоты и их кислые соли. Если в эти почвы вносить щелочные соединения, то и здесь реакция почвенного раствора не сдвинется резко в щелочную сторону, поскольку внесенные щелочные вещества будут частично нейтрализованы почвенной кислотностью.

В почве могут накапливаться как кислоты, так и щелочи: кислоты —при разложении органических остатков и внесении в почву физиологически кислых солей, щелочи — главным образом при удобрении почв физиологически щелочными солями. Накопление этих соединении в почве могло бы привести к резким изменениям реакции почвенного раствора до вредных для растений пределов. Но в действительности этого не происходит благодаря буферной способности почв. Следовательно, буферность играет большую роль в плодородии почв.

Песчаные почвы с ничтожным содержанием коллоидных частиц менее буферны, чем почвы суглинистые и глинистые. Почвы, более богатые гумусовыми веществами, обладают и большей буферностью. Поэтому систематическое внесение в почву органических удобрений — один из важнейших агротехнических приемов повышения буферной способности почв.

Практика сельского хозяйства показывает, что в слабоудобренных почвах реакция среды может довольно резко меняться от внесения физически кислых или щелочных удобрений. В почвах, обладающих большой буферной емкостью, этого не происходит.

Буферность почвы можно повысить путем внесения органических и минеральных коллоидов. В кислых почвах буферную емкость по отношению к кислотам можно повысить известкованием. На почвах с малой буферностью рекомендуется вносить минеральные удобрения, особенно физиологически кислые и физиологически щелочные, в несколько приемов и малыми дозами, чтобы предотвратить резкое изменение реакции среды.

При использовании одних минеральных удобрений нередко ухудшаются некоторые свойства почвы. Так, под влиянием систематического применения физиологически кислых удобрений в дерново-подзолистых почвах увеличивается почвенная кислотность, содержание подвижного алюминия, усиливается химическое закрепление фосфатов. От совместного внесения органических удобрений с минеральными повышается буферность почвы и предохраняется фосфор вносимых минеральных удобрений от сильного поглощения в почве.

 

Вопрос 36. Структура почвы. Образование структуры.

Структурность почвы, ее значение и условия образования. Структура почвы оказывает большое влияние на ее агро­номические свойства и плодородие. Она в значительной мере определяет водный, воздушный, тепловой и питательный режи­мы почв, т.е. главные условия, обусловливающие урожай всех сельскохозяйственных растений. Различают структуру почвы и структурность.

Структура почвы —форма, размер и взаимное расположе­ние структурных отдельностей, на которые естественно распа­дается почва.

Структурность — способность почвы распадаться на агрега­ты, размер и форма которых характерны для каждого типа структуры.

Структурные отдельности носят название почвенные агре­гаты. Они являются естественной сложной почвенной отдель­ностью, образовавшейся из микроагрегатов или элементарных почвенных частиц в результате их взаимодействия под влия­нием физических, химических, физико-химических и биологи­ческих процессов.

По форме структурных отдельностей выделяют три типа структуры:

1. Кубовидная — структурные отдельности равномерно раз­виты в трех позициях, например, глыбистая, комковатая, ореховатая и зернистая.

2. Призмовидная — развитие вертикальных граней и ребер структурных отдельностей преобладает над горизонтальными, такими как столбовидная, столбчатая, призматическая.

3. Плитовидная — структурные отдельности имеют преоб­ладающее развитие горизонтальных граней и ребер, напри­мер, плитчатая, чешуйчатая.

В зависимости от размера выделяют группы структур (П.В. Вершинин):

1 — мегаструктура (глыбистая) >10 мм;

2 — макроструктура 10-0,25 мм;

3 — грубая микроструктура 0,25-0,01 мм;

4 — тонкая микроструктура <0,01 мм.

С агрономической точки зрения, наиболее ценной являет­ся мелкокомковатая, или зернистая водопрочная структура, с размерами агрегатов в пределах от 0,25 до 1,0 мм. В почве с такой структурой создаются оптимальные воздуш­ные и водно-физические условия для развития корневой си­стемы растений, что способствует интенсивному развитию микробиологической активности и мобилизации питательных веществ.

Структура может нарушиться в результате влияния многих факторов:

1. Изменение внешних условий — действие дождя или вет­ра, колебание температур — постоянно приводит к разруше­нию структурных отдельностей.

2. Обработка почвы плугами и другими сельскохозяйствен­ными орудиями вызывает крошение, распыление почвы.

3. Изменение физико-химических свойств почв может при­вести почву в бесструктурное состояние, например, к измене­нию состава обменных катионов. Так, натрий в ППК вызывает диспергирование почвенных коллоидов, что ведет к разруше­нию агрегатов и структурных отдельностей.

4. Минерализация гумусовых компонент структурных от­дельностей до конечных продуктов СС>2, Н2О и минеральных солей приводит к разрушению гумуса, при этом утрачивается водопрочность структуры.

В результате действия названных выше процессов почва может превратиться в бесструктурную массу.

Бесструктурная почва — это почва, в которой отдельные механические элементы не соединены между собой в почвен­ные агрегаты, а существуют отдельно или залегают одной сплошной сцементированной массой. Типичный пример бес­структурной почвы — рыхлый песок или слитые иллювиаль­ные горизонты тяжелых по механическому составу почв.

Минералогический состав отдельных фракций механиче­ских элементов также сильно различается. В физическом песке преобладают первичные минералы, а в фи­зической глине — вторичные глинистые минералы.

С агрономической точки зрения особый интерес представляет мелковатая и зернистая структура с размером частиц 0,25 – 10 мм. Одновременно эта структура должна быть пористой, механически упругой прочной и водоупорной. Особое значение наряду с водоупорностью приобретает оптимальная пористость структурных агрегатов. Например, в черноземной почве пористость агрегатов находится на уровне 50% их объема.

Большое значение имеет механическое разделение почвенной массы на комки (агрегаты), которое в природных условиях происходит под воздействием корневых систем растений, жизнедеятельности биоты почвы, под влиянием периодических промораживания – оттаивания, увлажнения и высушивания почвы, а в обрабатываемых землях под воздействием почвообрабатывающих орудий.

Состояние структуры почвы непосредственно определяет параметры строения пахотного слоя. Капиллярная пористость агрегатов в структурной почве дополняется высокой некапиллярной пористостью межагрегатных промежутков. В структурной почве поддерживается наиболее благоприятное соотношение между объемом твердой фазы и общей пористостью почвы. Заданное, агрономически наиболее благоприятное строение пахотного слоя устойчиво поддерживается почвой в течение длительного времени. Почва сохраняет наиболее благоприятный интервал оптимальной плотности, который не выходит за пределы равновесной. В такой почве создаются благоприятные условия для поддержания оптимальных для возделывания растений водно-воздушного и теплового режимов. В глубоком пахотном слое количество нитрифицирующих микроорганизмов, а также почвенной фауны значительно больше. В нем увеличивается содержание подвижных форм фосфора и калия. Благоприятный комплекс почвенных условий, создающихся в глубоком пахотном слое, сильно влияетна развитие корневых систем растений, а, следовательно, и на урожай.

Способность почвы к устойчивому обеспечению растений водой зависит от агрофизических факторов плодородия. Конкретное действие агрофизических факторов по отношению к воде проявляется через водные свойства почвы: водоудерживающую способность, влагоемкость, водопроницаемость и водоподъемную способность.

Одним из приемов, уменьшающих непроизводительные потери воды из почвы, является мульчирование поверхности почвы, широко применяющееся в овощеводстве. Для мульчирования применяют торф, солому, навоз, опилки и др.

Образование почвенной структуры происходит за счет двух обычно одновременно протекающих процессов. Один из них заключается в механическом разделении почвенной массы на агрегаты различного размера и формы. Второй процесс представляет собой формирование внутреннего строения и свойств агрегатов — пористости, водопрочности, связности. Процессы структурообразования осуществляются под влиянием физико-механических, физико-химических химических и биологических факторов.

Физико-механические факторы. С ними связано разделение почвенной массы на структурные отдельности в результате изменения объема, давления и механического воздействия. формирование агрегатов происходит вследствие чередующихся процессов увлажнения и иссушения, замерзания и оттаивания почвы, деятельности роющих животных, под воздействием давления, оказываемого растущими корнями растений, а также почвообрабатывающих орудий.

Важным структурообразующим фактором служит чередование процессов увлажнения и иссушения почвы. При увлажнении почва набухает и увеличивается в объеме. Чем выше степень дисперсности почвенных частиц, тем сильнее изменяется объем. При иссушении почвы происходит обратный процесс, т. е. ее усадка.

Поскольку процесс усадки не равномерен во всех направлениях, то образуются трещины, расчленяющие почвенную массу на отдельности различного размера. На характер усадки и образования трещин сильно влияет гумусированность почв. увеличение содержания гумуса сопровождается нарастанием трещиноватости, но лишь до определенного предела. При содержании гумуса в почве выше 10% во многих случаях количество трещин уменьшается.

Процессы увлажнения и иссушения в почвах происходят достаточно часто. Особенно сильно влажность изменяется в самой верхней части почвы, где и выражено в наибольшей мере образование трещин и структурных отдельностей. В почвах, богатых минералами группы монтмориллонита, эффект попеременного увлажнения и иссушения проявляется в глубоком растрескивании почв с обособлением крупных полигональных отдельностей. Образующиеся трещины достигают нескольких сантиметров в ширину и уходят в глубь почвы на м и более. По этим трещинам активно поглощаются ливневые воды, ко в то же время из них легко выдуваются пары воды, что приводит к иссушению почвы.

Широко распространено вертикальное и горизонтальное растрескивание почв при их периодическом замерзании и оттаивании. При замерзании объем воды увеличивается, связи в почвенной массе разрываются и образуется сеть трещин. При этом вода замерзает неравномерно. В крупных порах лед начинает образовываться при температуре 0-2⁰С, в мелких порах - при температуре - 4-5⁰С. В результате образуются трещины разных размеров и по различным направлениям, что приводит к образованию структурных отдельностей в процессе оттаивания почвы. При этом важное значение имеет степень увлажнения почвы.

 

 

Если при наступлении отрицательных температур почва была близка к полному иссушению, то образование льда будет незначительным. Его влияние на объемные изменения в почве проявляется слабо или не выражено вообще.

В переувлажненной почве, когда все поры заполнены водой, образование льда происходит практически одновременно во всем объеме. Это ведет к фиксации почвенной массы, благодаря чему трещины не образуются. В этом случае при оттаивании почва приобретает киселео