Материал: Почвоведение. Курс лекций
Крайне
важно
,
чтобы
водопрочные
агрегаты
были
пористые
,
имели
рыхлую
упаковку
,
легко
воспринимали
воду
,
допускали
легкое
проникновение
корней
и
микроорганизмов
.
Обычно
такая
структура
у
легких
суглинков
и
связных
супесей
.
В
тяжелых
породах
упаковка
агрегатов
слишком
прочная
,
поры
тонкие
,
то
есть
такая
структура
не
имеет
ценности
в
агрономическом
плане
.
При
наличии
агрономически
ценной
структуры
в
почве
создается
благопри
-
ятное
сочетание
капиллярной
и
некапиллярной
пористости
.
Между
агрегатами
преобладают
некапиллярные
,
внутри
–
капиллярные
поры
.
В
бесстуктурной
почве
механические
элементы
лежат
плотно
,
поэтому
образуются
только
капиллярные
поры
.
Структурные
почвы
благодаря
наличию
некапиллярных
пор
хорошо
впи
-
тывают
влагу
,
которая
по
мере
движения
впитывается
комками
,
а
промежутки
между
комками
заполняются
воздухом
.
Воздух
содержится
и
в
порах
аэрации
внутри
комка
.
Потери
воды
от
поверхностного
стока
в
такой
почве
минимальны
,
а
наличие
некапиллярных
пор
предохраняет
от
испарения
влаги
с
поверхности
.
В
структурных
почвах
создаются
благоприятные
условия
обеспечения
растений
влагой
и
воздухом
.
Даже
при
увлажнении
до
НВ
в
таких
почвах
сохраняется
хо
-
роший
воздухообмен
и
господствуют
окислительные
процессы
.
Достаточная
аэрация
при
наличии
доступной
влаги
создает
хорошие
условия
для
потребления
элементов
питания
растениями
по
сравнению
с
бесструктурной
почвой
,
активнее
идут
микробиологические
и
др
.
процессы
,
нет
процессов
денитрификации
,
накоп
-
ления
несиликатных
форм
полуторных
окислов
.
Бесстуктурная
почва
медленно
поглощает
воду
,
потери
воды
велики
вследст
-
вие
стока
.
Сплошная
капиллярная
связь
вызывает
большие
потери
от
испарения
.
В
такой
почве
часто
бывает
крайнее
положение
увлажнения
:
избыточное
и
недос
-
таточное
.
При
избыточном
увлажнении
все
промежутки
заняты
водой
,
ощущается
недостаток
воздуха
,
развиваются
анаэробные
процессы
,
ведущие
к
потерям
азота
вследствие
денитрификации
,
образованию
токсичных
закисных
форм
железа
и
марганца
,
накоплению
несиликатных
форм
полуторных
окислов
(
что
способству
-
ет
закреплению
фосфора
в
труднодоступной
форме
).
При
недостаточном
увлаж
-
нении
ощущается
недостаток
влаги
.
Агрономически
ценная
структура
,
имея
рыхлое
сложение
,
облегчает
прорас
-
тание
семян
и
распространение
корней
растений
,
уменьшает
энергетические
за
-
траты
на
механическую
обработку
почвы
.
Более
плотное
сложение
и
повышенная
связность
тяжелых
бесструктурных
почв
повышает
удельное
сопротивление
и
ухудшает
развитие
корней
растений
.
Благоприятное
влияние
на
агрономические
свойства
почв
оказывает
и
микро
-
структура
при
условии
ее
пористости
и
водопрочности
.
Наилучшими
являются
микроагрегаты
0,25-0,01
мм
.
Более
мелкие
микроагрегаты
затрудняют
водо
-
и
воздухопроницаемость
,
повышают
испарение
.
Во
влажных
зонах
особенно
важно
иметь
более
крупные
макроагрегаты
для
лучшей
водопроницаемости
и
водоотдачи
.
В
засушливых
условиях
важно
осла
-
бить
испаряемость
,
поэтому
здесь
благоприятнее
мелкие
агрегаты
.
Главное
,
что
в
любых
условиях
структурная
почва
всегда
имеет
более
благо
-
приятные
условия
для
жизни
растений
,
чем
бесструктурная
.
В
образовании
структуры
участвуют
2
процесса
:
механическое
разделение
на
агрегаты
и
образование
водопрочных
отдельностей
.
Механическое
разделение
идет
при
изменении
давления
вследствие
резких
колебаний
сухих
и
влажных
ус
-
ловий
,
замерзании
и
оттаивании
,
деятельности
почвенных
животных
,
рыхлящем
воздействии
почвообрабатывающих
орудий
.
Водопрочность
агрегаты
приобретают
под
влиянием
коагуляции
и
цемента
-
ции
благодаря
почвенным
коллоидам
,
органическим
и
минеральным
.
Хорошими
коагуляторами
чаще
бывают
2-3-
валетные
катионы
: Ca, Mg, Al, Fe.
При
преобла
-
дании
натрия
и
иных
одновалентных
катионов
прочной
структуры
не
образуется
.
Хорошие
структурообразователи
–
глинистые
минералы
и
гидроокиси
Al, Fe;
гу
-
миновые
кислоты
.
При
временном
избыточном
увлажнении
часто
проявляется
оструктуривающая
роль
железа
.
Водорастворимые
закисные
формы
при
подсы
-
хании
переходят
в
нерастворимые
окисные
,
цементируя
почвенные
агрегаты
.
Из
растений
наиболее
сильное
оструктуривающее
действие
оказывает
много
-
летняя
травянистая
растительность
,
образующая
при
разложении
большое
коли
-
чество
связанного
с
кальцием
гумуса
.
Широко
известна
деятельность
люмбрици
-
дов
,
оструктуривающих
почву
капролитами
.
Наиболее
прочной
структурой
обладают
в
целинном
состоянии
черноземы
,
чуть
меньшей
–
бурые
,
серые
,
каштановые
.
Минимальную
водопрочность
имеют
структуры
почв
тундры
и
пустынь
.
Структура
почв
динамична
.
Разрушение
происходит
под
влиянием
обработ
-
ки
,
передвижения
по
почве
,
ударов
капель
дождя
,
при
замене
двухвалентных
ка
-
тионов
в
ППК
на
одновалентные
(
гипсование
,
известкование
).
Улучшение
струк
-
турного
состояния
почв
осуществляется
агротехническими
методами
:
посев
мно
-
голетних
трав
и
культур
с
мощной
корневой
системой
(
пшеница
,
кукуруза
,
под
-
солнечник
),
обработка
почв
в
спелом
состоянии
,
проведение
химической
мелио
-
рации
,
внесение
органических
и
минеральных
удобрений
.
Физические
свойства
твердой
фазы
почв
характеризуются
удельной
массой
,
объемной
массой
,
пористостью
,
удельной
поверхностью
.
Удельная
масса
(
плотность
твердой
фазы
)
почвы
–
отношение
массы
твердой
фазы
к
массе
воды
в
том
же
объеме
при
4
о
С
.
Для
органических
веществ
плотность
твердой
фазы
изменяется
от
0,2
до
1,4,
для
минеральных
–
от
2,1
до
5,1
г
/
см
3
.
Для
минеральных
горизонтов
почв
этот
показатель
обычно
равен
2,40-2,65,
органогенных
от
1,4
до
1,8
г
/
см
3
.
Плотность
почвы
(
объемная
масса
)
–
масса
единицы
объема
абсолютно
су
-
хой
почвы
,
взятой
в
естественном
сложении
.
Она
зависит
от
минералогического
и
гранулометрического
состава
,
структуры
,
содержания
ОВ
.
Обработка
почвы
уменьшает
плотность
,
проход
техники
–
увеличивает
.
Плотность
почвы
сильно
влияет
на
поглощение
влаги
,
газообмен
в
почве
,
развитие
корней
,
микробиологи
-
ческие
процессы
.
Оптимальная
плотность
пахотного
горизонта
– 1,0-1,2
г
/
см
3
,
при
1,2-1,3
г
/
см
3
почва
уплотнена
,
при
1,3-1,4 –
сильно
уплотнена
, 1,4-1,6
г
/
см
3
–
типичные
величины
для
подпахотных
горизонтов
, 1,6-1,8 –
для
иллювиальных
горизонтов
.
Пористость
(
скважность
)
почвы
–
суммарный
объем
всех
пор
между
части
-
цами
твердой
фазы
почвы
.
Выражается
в
%
от
общего
объема
почвы
и
вычисляет
-
ся
по
плотности
(
ОМ
)
и
плотности
твердой
фазы
(
УМ
)
почв
:
Робщ
= (1-
ОМ
/
УМ
)*100
Пористость
зависит
от
гранулометрического
состава
,
структурности
,
содер
-
жания
ОВ
,
приемов
обработки
и
окультуривания
почвы
.
Поры
образуются
между
отдельными
механическими
элементами
,
агрегатами
и
внутри
агрегатов
.
В
мине
-
ральных
горизонтах
она
обычно
составляет
25-60%,
в
торфяных
достигает
90%.
Особенно
низкая
порозность
в
оглеенных
(
су
)
глинистых
горизонтах
– 25-30%.
Различают
общую
пористость
,
капиллярную
и
некапиллярную
.
Поры
могут
быть
заполнены
водой
и
воздухом
.
Некапиллярные
поры
обеспечивают
водопроницае
-
мость
и
воздухообмен
,
капиллярные
поры
создают
водоудерживающую
способ
-
ность
почвы
,
то
есть
обеспечивают
запас
доступной
для
растений
влаги
.
Для
создания
устойчивого
запаса
влаги
в
почве
при
хорошем
воздухообмене
необходимо
,
чтобы
некапиллярная
пористость
составляла
55-65%
общей
.
Если
она
менее
50%,
то
могут
возникнуть
анаэробные
процессы
в
почве
.
В
агрономи
-
ческом
отношении
важно
,
чтобы
почвы
имели
наибольшую
капиллярную
порис
-
тость
,
заполненную
водой
,
и
одновременно
пористость
аэрации
не
менее
15%
объема
в
минеральных
и
30-40%
в
торфяных
почвах
.
При
пористости
более
65%
почва
избыточно
пористая
,
вспушена
;
при
55-65 –
отличная
пористость
,
при
50-55
–
удовлетворительная
,
менее
50 –
неудовлетворительная
, 25-40 –
характерна
для
уплотненных
иллювиальных
горизонтов
.
К
физико
-
механическим
свойствам
почв
относится
пластичность
,
липкость
,
набухание
,
усадка
,
связность
,
твердость
и
сопротивление
при
обработке
.
Эта
группа
свойств
имеет
большое
значение
для
оценки
технологических
свойств
почв
.
Пластичность
–
способность
почв
изменять
свою
форму
под
влиянием
ка
-
кой
-
либо
внешней
силы
без
нарушения
сплошности
и
сохранять
приданную
фор
-
му
после
устранения
этой
силы
.
Пластичность
обусловлена
илистой
фракцией
почв
и
зависит
от
влажности
.
Различают
верхний
(
весовая
влажность
,
при
кото
-
рой
стандартный
конус
под
действием
собственной
массы
погружается
в
почву
на
глубину
10
см
)
и
нижний
(
весовая
влажность
,
при
которой
образец
почвы
можно
раскатать
в
шнур
диаметром
3
мм
без
образования
в
нем
разрывов
)
пределы
теку
-
чести
.
Число
пластичности
–
разность
между
показателями
верхнего
и
нижнего
пределов
.
Глины
имеют
число
пластичности
более
17,
суглинки
7-17,
супеси
1-7,
пески
не
обладают
пластичностью
.
Пластичность
возрастает
при
увеличении
доли
натрия
в
почве
и
уменьшении
доли
кальция
,
магния
,
содержания
гумуса
.
Липкость
(
прилипание
)
–
свойство
влажной
почвы
прилипать
к
другим
те
-
лам
.
Липкость
отрицательно
влияет
на
технологические
свойства
почв
,
увеличи
-
вая
тяговое
сопротивление
.
Чем
тяжелее
гранулометрический
состав
,
тем
больше
липкость
.
Предельно
вязкие
почвы
имеют
липкость
более
15
г
/
см
2
,
сильновязкие
– 5-15,
средневязкие
2-5,
слабовязкие
–
менее
2
г
/
см
2
.
С
липкостью
связано
важное
агрономическое
свойство
почвы
–
физическая
спелость
,
то
есть
состояние
,
при
котором
почва
хорошо
крошится
на
комки
,
не
прилипая
к
орудиям
обработки
.
Раньше
спеют
легкие
почвы
,
более
гумусиро
-
ванные
.
Набухание
–
увеличение
объема
почвы
при
увлажнении
.
Оно
обусловлено
сорбцией
влаги
почвенными
частицами
и
гидратацией
обменных
катионов
.
Наи
-
большей
набухаемостью
обладают
минералы
монтмориллонитовой
группы
и
вермикулит
,
малой
–
каолинитовые
.
Набухаемость
увеличивает
насыщение
почвы
натрием
или
увеличение
содержания
органического
вещества
.
Набухаемость
вы
-
ражается
в
%
от
исходного
объема
почвы
и
является
отрицательным
качеством
,
способствуя
разрушению
почвенных
агрегатов
.
Усадка
–
сокращение
объема
почвы
при
высыхании
,
то
есть
обратно
высыханию
.
Сильная
усадка
приводит
к
образованию
трещин
,
разрыву
корней
растений
,
повышению
потерь
влаги
от
испарения
.
Связность
почвы
–
способность
сопротивляться
внешнему
усилию
,
стремящемуся
разъединить
частицы
почвы
,
выражают
в
кг
/
см
2
.
Вызывается
силами
сцепления
между
частицами
почвы
,
зависит
от
минералогического
игранулометрического
состава
,
структурности
,
гумусированности
,
влажности
почвы
.
Наибольшей
связностью
обладают
глинистые
почвы
;
при
влажности
,
близкой
к
ВЗ
;
при
насыщении
ионами
натрия
,
что
способствует
диспергированию
почвы
и
увкеличению
удельной
поверхности
;
при
ухудшении
структурного
состояния
.
Удельное
сопротивление
–
усилие
,
затрачиваемое
на
подрезание
пласта
,
его
оборот
и
трение
о
рабочую
поверхность
(
кг
/
см
2
).
Этот
показатель
колеблется
в
пределах
0,2-1,2
кг
/
см
2
.
Зависит
от
гранулометрического
состава
,
угодья
,
влажности
.
В
земледельческой
практике
обычно
регулируют
физико
-
механические
свойства
при
выборе
сроков
и
приемов
обработки
.
Эти
свойства
улучшают
внесением
органических
удобрений
,
посевом
многолетних
трав
,
минимализацией
обработок
,
химической
мелиорацией
,
использованием
машин
-
орудий
с
низкими
уплотняющими
параметрами
.
9.
ВОДА
В
ПОЧВЕ
Вода
играет
огромную
роль
в
жизни
Земли
–
без
нее
нет
жизни
.
Вода
обла
-
дает
большой
подвижностью
,
передвигается
даже
в
твердом
состоянии
.
В
жид
-
ком
состоянии
вода
двигается
под
действием
силы
тяжести
,
в
парообразном
–
за
счет
диффузии
и
пассивно
с
воздухом
.
Благодаря
большой
подвижности
и
спо
-
собности
переносить
различные
вещества
вода
играет
большую
роль
в
обмене
веществ
.
Главный
источник
передвижения
воды
–
энергия
Солнца
.
Вода
на
своем
пу
-
ти
неизбежно
попадает
в
почву
.
Почвенная
влага
–
основной
источник
воды
для
растений
и
заслуживает
большого
внимания
и
изучения
наравне
с
влагой
атмо
-
сферы
,
поверхностных
и
подземных
вод
.
С
поверхности
океана
испаряется
ежегодно
1240
мм
осадков
,
выпадает
в
среднем
670
мм
(
таблица
«
Круговорот
воды
в
природе
»).
Именно
почва
играет
огромную
роль
в
круговороте
воды
,
преобразуя
ее
в
парообразную
воду
,
поверхностный
сток
,
подземный
сток
,
испарение
(
транспира
-
цию
),
т
.
е
.
водный
режим
почв
территории
–
одно
из
важнейших
звеньев
водного
режима
всей
суши
.
Основатель
гидрологии
почв
Г
.
Н
.
Высоцкий
сравнивал
почвенную
влагу
с
кровью
организма
,
так
как
она
обеспечивает
передвижение
веществ
и
снабжение
растений
влагой
.
Водный
режим
–
совокупность
явлений
поступления
,
передвижения
,
уда
-
ления
влаги
из
почвы
и
изменения
состояния
почвенной
влаги
.
Режим
влажности
почвы
–
явления
увеличения
и
уменьшения
влаги
в
почве
.
Водный
баланс
–
совокупность
количественных
характеристик
поступле
-
ния
и
расхода
влаги
из
почвы
.
Воды
как
поверхностные
так
и
грунтовые
,
играют
огромную
роль
в
процес
-
сах
почвообразования
.
Эта
роль
заключается
в
первую
очередь
в
формировании
окислительно
-
восстановительного
режима
почвы
.
При
глубоком
залегании
грун
-
товых
вод
и
отсутствии
застоя
поверхностных
вод
в
почвенном
профиле
создают
-
ся
аэробные
условия
и
протекают
окислительные
явления
,
которые
сопровожда
-
ются
интенсивной
минерализацией
органического
вещества
.
В
таких
условиях
формируются
автоморфные
почвы
,
не
имеющие
признаков
заболачивания
.
Авто
-
морфные
почвы
всегда
содержат
значительно
меньше
гумуса
,
различия
их
с
полу
-
гидроморфными
могут
достигать
2
раз
.
Например
,
в
автоморфных
дерново
-
подзолистых
легкосуглинистых
почвах
на
лессовидных
суглинках
обычное
со
-
держание
гумуса
составляет
1,5-2,0%,
а
в
глееватых
и
глеевых
– 3,0-4,0%.
В
дер
-
ново
-
подзолистых
песчаных
эти
показатели
составляют
соответственно
1,0-1,5
и
2,0-2,5 %.
При
избыточном
увлажнении
,
обусловленном
близким
залеганием
грунто
-
вых
вод
и
застоем
поверхностных
вод
в
пониженных
элементах
рельефа
,
развива
-
ется
болотный
процесс
почвообразования
.
Особенностью
болотного
процесса
почвообразования
являются
анаэробные
условия
и
восстановительные
процессы
.
В
анаэробных
условиях
уменьшается
активность
окислительных
процессов
,
что
приводит
к
ослаблению
минерализации
органического
вещества
.
На
поверхности
почвы
накапливаются
полуразложившиемся
органические
останки
в
виде
торфа
,
которому
свойственна
высокая
гидрофильность
и
влагоемкость
,
а
также
низкая
аэрация
при
избыточном
увлажнении
,
ведет
к
дальнейшему
развитию
процессов
заболачивания
.
В
условиях
Беларуси
процессы
заболачивания
протекают
временно
и
по
-
стоянно
.
Временные
процессы
заболачивания
обычно
обусловлены
понижением
рельефа
,
что
способствует
избыточному
увлажнению
и
сквозному
промачиванию
почвы
только
весной
в
период
снеготаяния
,
летом
после
обильных
длительных
дождей
,
реже
после
осенних
дождей
.
При
избыточном
увлажнении
в
почвах
развивается
процесс
оглеения
мине
-
ральной
породы
,
характерной
особенностью
которого
является
превращение
окисного
железа
в
закисное
,
более
подвижное
соединение
,
которое
окрашивает