Материал: Курс лекций (общее) (1)

41

0,1 м слое находится в пределах от 1,11 до 1,13 г/см³, наименьшее значение отмечается по мелкой обработке. В слое 0,1-0,2 м плотность увеличивается до 1,15 г/см³ по отвальному способу обработки и до 1,16 г/см³ по безотвальному. По мелкой обработке плотность достигает значения 1,36 г/см³, так как этот слой не обрабатывается. В слое 0,2-0,3 м плотность достигает наибольшее значение по отвальному способу – 1,38 г/см³, по безотвальному – 1,40 г/см³ и по мелкой обработке – 1,41 г/см³, что является характерным для чернозёма выщелочного и указывает на то, что почва слитая и способна уплотнятся и переуплотняться. Равновесная плотность наблюдается в слое 0,2-0,3 м и составляет 1,38-1,41 г/см³. В фазу весеннего кущения значение плотности значительно увеличивается по всем слоям и способам обработки и наибольшего значения достигает в фазу полной спелости.

В течение вегетации растений плотность почвы увеличивается под действием сельскохозяйственных машин и орудий, осадков. После какого-то срока почва приобретает постоянную плотность, которая практически не изменяется в естественном состоянии. Такая плотность называется равновесной. Величина равновесной плотности почвы – важнейшая характеристика условий роста и развития растений. Она, прежде всего, указывает на необходимость воздействия на почву с целью регулирования ее агрофизических свойств. Для большинства культурных растений оптимальная плотность – 1,0-1,25 г/см³. Отклонения от оптимальной величины плотности в любую сторону приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

Пористость – это суммарный объем всех пор между частицами твёрдой фазы почвы. Она выражается в процентах от общего объема почвы (%). Согласно шкале Н. А. Качинского, отличное строение пахотного слоя почвы – 55-65 % общей пористости и 45-35 % твёрдой фазы. Капиллярная пористость равна объему капиллярных промежутков почвы, некапиллярная – объему крупных пор. Соотношение объемов капиллярных и некапиллярных пор определяет водно-воздушные свойства почвы, ее водопроницаемость, влагоёмкость, испаряемость и аэрацию. Если объём капиллярных пор близок к общей пористости, то такая почва будет плохо проницаемой для воды и воздуха, что вызывает сток или застой воды. Такая вода препятствует проникновению в почву воздуха, затрудняет дыхание корней и аэробных микроорганизмов.

42

Весной и в послеуборочный летне-осенний период, когда почва имеет высокую влажность, действует капиллярный механизм передвижения влаги. С момента разрыва капиллярной связи наступает диффузноконвекционный механизм передвижения воды.

К физико-механическим свойствам почвы относят: пластичность, липкость, набухание, усадка, связность, физическая спелость.

Пластичность – это свойство почвы изменять свою форму под влиянием внешней силы без нарушения сложения и сохранять приданную форму после устранения этой силы. Она зависит от механического, химического составов, состава обменных катионов и проявляется при определенном диапазоне влажности, характеризующем верхний и нижний пределы или границы пластичности. В сухом и переувлажненном состоянии почва не обладает пластичностью.

Липкость – способность почвы прилипать к различным поверхностям. Она увеличивает тяговое сопротивление почвообрабатывающих машин и орудий, ухудшает качество обработки почвы. С повышением дисперсности почвы, ухудшением структуры, утяжелением гранулометрическим состава липкость почв увеличивается.

Набухание – увеличение объема почвы при увлажнении. Наиболее набухаемы глинистые почвы, содержащие поглощенный натрий.

Усадка – уменьшение объема почвы при высыхании. Чем больше набухание, тем больше усадка почвы.

Связность почвы – способность сопротивляться внешнему усилию, стремящемуся разъединить частицы почвы. Она вызывается силами сцепления между частицами почвы. Степень сцепления зависит от гранулометрического, минерального составов почвы, ее структуры, влажности.

Физическая спелость – состояние почвы, при котором в процессе механической обработки она хорошо крошится и не прилипает к орудиям обработки. За пределами физической спелости почва обрабатывается плохо, процесс обработки требует большого тягового усилия, больших затрат труда, времени и средств. Поэтому почву надо обрабатывать только в момент физической спелости. Агротехнически доступный интервал влажности спелой среднесуглинистой почвы черноземов – 15-24 % (таблица 2).

43

При вспашке чернозёмной почвы с влажностью выше 25 % хорошего крошения добиться нельзя, пласт замазывается, быстро высыхает. При подготовке такой почвы к посеву требуется дополнительная обработка, чтобы создать мелкокомковатый агрегатный состав. Почву влажностью ниже 13 % также обрабатывать нельзя, так как создаются крупные глыбы, которые требуется раскрошить последующими многократными поверхностными обработками. В этих случаях почва также распыляется, и при выпадении осадков образуется корка.

В отличии от черноземов каштановые солонцеватые почвы имеет более узкий интервал оптимальной влажности вследствие невысокого содержания гумуса и неудовлетворительного структурного состояния. Поэтому весеннюю обработку этих почв можно проводить при влажности от 13 до 20 %, то есть в сжатые сроки, а запаздывание с ней ухудшает технологические свойства почвы.

Таблица 8 – Границы влажности среднесуглинистых почв, обеспечивающие качественную обработку, % от массы абсолютно сухой почвы

Структурные почвы имеют большее содержание гумуса и катионов кальция в почвенном поглощающем комплексе, что обеспечивает более широкий интервал оптимальной влажности почвы для ее обработки. У глинистой почвы физическая спелость находится в интервале влажности более узком, чем у суглинистой и супесчаной.

Благоприятные физические и физико-механические свойства в большинстве случаев отмечаются в почвах среднего гранулометрического состава. Гранулометрический состав почв учитывается при их бонитировке. Значение гранулометрического состава зависит от соотношения отдельных фракций.

44

Твердая фаза почвы состоит из различных механических элементов. Они представлены обломками горных пород, минералами, гумусовыми и органоминеральными соединениями. Группировка частиц по размерам во фракции называется классификацией механических элементов. Выделяют следующие фракции: более 3 мм – камни; от 3 до 1 мм – гравий; от 0,05 до 1 мм – песок крупный; средний и мелкий; от 0,05 до 0,001 мм – пыль крупная; от 0,001 до 0,0001 – ил; менее 0,0001 – коллоиды. Каждая фракция по-разному влияет на свойства почвы. С уменьшением размеров фракций изменяются их свойства и действие на плодородие почвы. Особенно сильно это проявляется на границе более 0,01 мм и меньше 0,01 мм. В этой связи все механические элементы делятся на две большие группы: больше 0,01 мм – физический песок и меньше 0,01 мм – физическая глина. При таком рассмотрении твердой фазы почвы гранулометрическим составом называется относительное содержание песка и глины, выраженное в процентах. Песок обладает высокой водопроницаемостью и низкой капиллярной влагоемкостью. Пыль, особенно мелкая, способна к коагуляции и структурообразованию, обладает поглотительной способностью, содержит повышенное количество гумусовых веществ. Однако почвы при обилии тонкой пыли имеют низкую водопроницаемость, большое количество недоступной влаги, высокую способность к набуханию, усадке, липкости, трещиноватости и плотному сложению. Илистая фракция обладает высокой поглотительной способностью, содержит много гумуса и элементов зольного и азотного питания растений. Коллоидной части принадлежит особая роль в образовании структуры.

Песчаные почвы легко обрабатываются, водопроницаемы и быстро прогреваются. Однако у них влагоёмкость низкая. Поэтому даже во влажные годы растения страдают от недостатка влаги, низкого содержания элементов питания.

Тяжелые, бесструктурные, засоленные почвы неводопроницаемы, легко заплывают, образуют корку, плотные, липкие. Тяжелосуглинистые и глинистые структурные чернозёмы отличаются наиболее высоким плодородием, так как способны создавать хорошие запасы влаги и элементов питания.

45

3. Факторы улучшения водопрочности структуры почвы

П. А. Костычев считал, что структура почвы создается только на целине и на залежи. Он различал в почве пассивную часть (песок и пыль) и активную, клеющую (гумус и глина). В силу этого образование структуры почвы – следствие взаимного осаждения коллоидов и свертывание коллоидной части почвы с помощью электролитов. Не располагая современным учением о катионах в почвенном растворе и строении коллоидов, П. А. Костычев силой научного предвидения оценил роль известки и кальция. Он был сторонником известкования, фосфорирования кислых почв. Он первый в 1886 г. предложил классифицировать структуру почвы на водопрочную -агрономически ценную – и неводопрочную. Позже на это свойство особое внимание обращали В. Р. Вильямс и К. К. Гедройц. Главная роль в создании водопрочной структуры им отводилась многолетним травам. При бактериальном разложении органических остатков травянистой растительности, по В. Р. Вильямсу, получаются гуминовые и ульминовые кислоты. Оструктуривающее значение их особо возрастает при взаимодействии с ионом кальция. Гумат кальция гуминовой кислоты и особенно ульминовой – цемент почвенной структуры. Однако органические кислоты, а также гумат кальция свёртываются в воде необратимо. Поэтому структура, будучи разрушена, будет воссоздана лишь при наличии новых порций свежих растительных остатков.

К. К. Гедройц динамику структурообразования раскрывает с физико-химических позиций. Различные компоненты твердой фазы и раствора несут и положительные, и отрицательные заряды. Исходным энергетическим моментом для образования структуры почвы являются разноименно заряженные коллоиды и ионы диссоциировавших электролитов. Противоположно заряженные коллоиды взаимно притягиваются, коагулируют, образуя первичные микроагрегаты. Первичные микроагрегаты сами могут сохранять остаточный заряд и в случаях разноименных зарядов будут взаимно притягиваться, образуя микроагрегаты второго, третьего и т. д. порядков. Микроагрегаты и агрегаты, образующиеся в процессе коагуляции, в дальнейшем могут становится механически прочными и водопрочными вследствие