Понятие почва и ее основные свойства. Почвы, их состав, свойства и типы. Физические свойства почвы

Выполняя посадку той или иной культуры, не стоит обходить вниманием основные свойства используемой почвы, так как от её плодородия зависит качество получаемого урожая. Мы привыкли применять самые различные удобрения, но мало кто задумывается о том, каких именно компонентов не хватает в составе грунта. Разумеется, определить это на глаз не получится, но знать об основных характеристиках субстрата просто необходимо - разберем их далее.

Основные свойства почвы

Почва - это целая система со своим ритмом жизни и правилами развития, поэтому неудивительно, что и свойства у неё могут быть самыми разными. Рассмотрим основные из них.

Плодородность

Под плодородностью грунта принято понимать весь набор его свойств и происходящих внутри процессов, способствующих нормальному росту и развитию растений. Плодородным считается субстрат, содержащий в себе огромное количество питательных составляющих, среди которых особенно стоит выделить азот, калий, магний, медь, фосфор, серу и, конечно же, гумус (в хороших почвах его до 10%).

Все эти составляющие тесно связаны между собой, поэтому не стоит удивляться, если нехватка одного компонента или нарушение какого-либо процесса спровоцирует изменение всех остальных. С незапамятных времён человек оценивает качество почвы именно с точки зрения плодородия, от которого зависит обильность урожая и красота декоративных растений.

Знаете ли вы? Почва выступает вторым по величине хранилищем углерода, уступая первое место океанам.

Механический состав

Механический состав - ещё одно очень важное свойство, позволяющее отнести почву к определённой разновидности. По большому счёту, под данным понятием подразумевается текстура или гранулированный состав субстрата, сформированный из миллионов различных элементарных частиц.
Данная величина выражается в процентном соотношении к весу полностью сухого грунта. Особенности механического состава основываются не только на изначальных характеристиках материнской породы, но и на параметрах процессов образования почвы, постоянно происходящих внутри.

Физические свойства

Механический состав напрямую влияет на физические свойства грунта, такие как водопроницаемость (или плотность), пористость, влагоёмкость. Между тем, все они также выступают очень важными факторами выбора участка при высадке культурных растений. Подробнее об этих характеристиках и их взаимосвязи мы поговорим дальше.

От чего зависит плодородность и как её повысить

Разумеется, для любого агрария или простого дачника, выращивающего различные растения на своём участке, первоочерёдным заданием будет повышение плодородности почвы, что должно увеличить количество урожая выращиваемых культур. Рассмотрим основные факторы поддержания почвы и способы достижения желаемого результата.

Факторы поддержания плодородности

Под факторами плодородия понимают совокупность количества воды, воздуха, тепла, зонального и азотного питания растений, которые непосредственно влияют на их рост и развитие. В то же время, организация подходящих условий плодородия подразумевает комплексный подход к возможности обеспечения растений необходимыми для них земными факторами роста.

К основным таким факторам относят:

• количество воды в грунте;
• количество осадков и ирригацию (повышенное накопление натрия может пагубно сказаться на выращиваемой культуре);
• значение суммарного испарения влаги, которое подтвердит общее увеличение объёма жидкости на протяжении года;
• достаточный уровень питательных веществ.

Знаете ли вы? Процесс образования почвы происходит очень медленно. Так, на формирование всего 0,5–2 см её плодородного слоя уходит практически столетие.

Способы повышения плодородности

К самым важным условиям, от которых и будет зависеть плодородие, стоит отнести температурный, питательный, водно-воздушный, биохимический, физико-химический, солевой и окислительно-восстановительный режимы.
На особенности некоторых из них человек может оказывать влияние, предпринимая следующие меры:

1. Организуя грамотный севооборот путём высадки культур на одно и то же место с пятилетним интервалом. То есть, чтобы вы ни выращивали, желательно менять место произрастания культуры раз в пять лет.
2. Высевая на участке так называемые «растения-лекари», среди которых особенно выделяются чеснок, полынь, пастушья сумка, крапива.
3. Приманивая дождевых червей. Уже давно установлено, что при большом их скоплении грунт даёт более высокие объёмы урожая, а значит, их присутствие очень желательно (повышенной перевариваемостью различной органики отличаются калифорнийские виды).
4. Выполняя термическую обработку для уничтожения всевозможных вредителей и сорных растений. Главный недостаток такого способа - невозможность использования на больших территориях (больше актуально для теплиц и парников).
5. Внося в почву органику, в особенности навоз, золу и компост.
6. Осуществляя смешанную высадку культур. Вместе с культурным растением специалисты рекомендуют высаживать подходящего «соседа», который будет отпугивать вредителей и не допустит истощения субстрата. В этих целях можно высаживать базилик, розмарин, ромашку, бархатцы, которые помимо всего остального будут очень привлекательными для пчёл, тем самым способствуя опылению растений и увеличению объёмов урожая.
7. Организовывая периодический отдых для каждого отдельного участка территории. При постоянном, беспрерывном выращивании одних и тех же культур любая почва устаёт, поэтому в течение выбранного года лучше вообще ничего не садить, выполняя только прополку, мульчирование и внося удобрения. С приходом осени участок перекапывают, стараясь переместить верхний слой вниз.
8. Высевая растения-сидераты, в которых присутствует повышенное содержание белка, крахмала и азота. В этом случае идеальными «жителями» вашего участка станут овёс, рожь, горчица, подсолнечник. В основном их посев выполняется после сбора урожая, хотя в некоторых случаях они выращиваются одновременно с основными культурами.

Повысить плодородие закрытой почвы намного проще, чем добиться аналогичного результата на открытом участке, поэтому неудивительно, что многие дачники обустраивают на своих территориях теплицы и парники, снабжая их системами полива и вентиляции, а иногда даже отопления.

Механический состав и его влияние на почву

Вначале статьи мы уже упоминали о такой характеристике грунта, как механический состав, а сейчас предлагаем вам более детально разобраться в его особенностях и распределении почвы на виды в соответствии с этим критерием.

Что такое механический состав

В структуре земли присутствуют частички самой разной величины: как камни, остатки горных пород и минеральных соединений (в диаметре нередко достигают 10-12 см), так и совсем мелкие элементы, невидимые невооружённым взглядом. Более того, некоторые из них вы не увидите даже в обычный микроскоп, поэтому при исследовании почвенных смесей приходится использовать специальный электрический аппарат.
Свойства субстрата, его богатство и плодородие в значительной мере зависят именно от размеров указанных составляющих, и если выполнить механический анализ субстрата, то мы сможем отнести его к конкретному виду: к физической глине (размеры частичек составляют примерно 0,01 мм), физическому песку (частицы достигают размеров от 0,01 до 1 мм), коллоидальным компонентам (размером 0,0001 мм). Рассмотрим наиболее типичные виды почв, выделенные на основании механического состава.

Типы почв в зависимости от состава

Даже если у вас нет специального оборудования, а на глаз определить вид почвенной смеси не получается, о её примерном механическом составе сообщат следующие способы диагностики (сухой и мокрый).

Глинистые

Этот субстрат содержит в себе до 50% чистой глины и характеризуется такими определениями, как «сырой», «вязкий», «тяжёлый», «липкий» и «холодный». Глинистые почвы очень медленно пропускают воду, задерживая её на поверхности, из-за чего практически невозможно обрабатывать участок: мокрая глина налипает на садово-огородные инструменты.
В сухом состоянии такую почву очень сложно растереть пальцами, но когда это всё же удаётся, появляется чувство, что у вас в руках однородный порошок. При намокании он начинает сильно мазаться, отлично скатывается в шнурок и без проблем позволяет сформировать из почвы колечко.

Супесчаные

В отличие от первого варианта, сухие супесчаные грунты легко растираются пальцами и в таком состоянии позволяют невооруженным взглядом увидеть мелкие песчинки. Если намочить субстрат и попытаться скачать его в шнурок, получится лишь маленькая часть. В данном случае вместе с глиной в составе субстрата присутствует и песок, которого заметно больше (20% на 80%).

Важно! Если количество песка в почвенной смеси превышает указанное значение, то и качество почвы в целом снизится.

Песчаные

Такие грунты образованы исключительно песчаными зёрнами, с небольшим добавлением глинистых или пылеватых частиц. Этот вид субстрата бесструктурный и не характеризуется связочными свойствами.

Суглинистые

При растирании сухих суглинков в пальцах получается тонкий порошок с прощупывающимися песчинками. После увлажнения его можно скатать в шнурок, разламывающийся при попытке образования кольца. Лёгкие суглинки не позволят вам сформировать колечко, а шнур будет растрескиваться при скатывании. Тяжёлые суглинистые субстраты позволяют получить кольцо с трещинками. Суглинистые грунты уже сами по себе богаты минеральными соединениями, а ещё они отличаются достаточно высокой рыхлостью, не препятствуют прохождению влаги в нижние слои и обеспечивают нормальную циркуляцию воздуха.

Если же земля состоит из мелких частичек ила и более крупных песка, то она отличается повышенным качеством. Чтобы определить пропорциональное соотношение указанных веществ, можно провести небольшое домашнее исследование. Возьмите образец почвы из вашего участка, поместите в ёмкость с водой и размешайте до состояния не очень жидкой массы. Из получившегося раствора сначала сделайте шарик, а потом постарайтесь слепить жгут.
Разумеется, в этом деле главную роль играет конечный результат. То есть если у вас не выйдет ни шарик, ни жгут, тогда перед вами пески, а если удалось сформировать шар, тогда можно предположить наличие супеска. Для формирования жгута подойдёт только суглинок, а если он сложится в кольцо, тогда это, скорее всего, глина. Окончательное и самое верное заключение о механическом составе почвенной смеси можно сделать только на основании результатов лабораторных анализов в камеральный период.

Влияние состава на будущий урожай

Меньшее или большее содержание в почве глины и песка всегда будет сказываться на качестве и количестве урожая, поэтому при выборе участка для высадки рассады выращиваемых культур важно учитывать этот нюанс. На глинистых или полностью песчаных грунтах большинству привычных огородных растений будет довольно неудобно, если они вообще смогут там прижиться. Посадка в суглинистые или супесчаные почвы может принести большую результативность, но и они не смогут сравниться с чернозёмами, удобренными органикой и минеральными составами.

Физические свойства почвы

Основными физическими свойствами грунта, на которые нужно обращать внимание в первую очередь, являются плотность и пористость, причём нельзя сказать, что они никак не влияют друг на друга. Чем плотнее будет грунт, тем меньше его пористость, а значит, и о хорошей водо-, воздухопроницаемости или аэрации говорить не приходится. Разберёмся в этом вопросе более внимательно.

Плотность (объемная масса)

Плотностью почвы называют массу единицы объёма, исчисляемую в граммах на кубический сантиметр, или же абсолютно сухой почвенной смеси в её естественном сложении. Плотность определяет взаимное расположение всех составляющих частиц, учитывая при этом и свободное пространство между ними, а также влияет на влагопоглощение, газообмен и, как следствие, на развитие корней выращиваемых культур.

Что касается уровня плотности почвы, то он зависит от свойства минералов, которые образуют твёрдую фазу, гранулометрических составляющих, содержания и структуры органических компонентов. Оптимальным значением плотности пахотного горизонта для большей части выращиваемых у нас овощных культур принято считать значение 1,0-1,2 г на куб. см.

Если рассматривать плотность почвенных смесей в их сухом состоянии, то можно выделить следующие степени:

1. Слитое или очень плотное сложение, когда грунт практически не поддаётся воздействию лопаты (она может войти в землю не больше чем на 1 см). В основном такой вариант характерен для слитых чернозёмных грунтов и столбчатых солонцов.
2. Плотная структура, при которой лопата входит в землю не больше чем на 4-5 см, а сам субстрат с трудом ломается. Характерно для тяжёлых, глинистых и неокультуренных почв.
3. Рыхлое сложение - сельскохозяйственный инструмент легко углубляется в землю, а сам грунт хорошо структурирован. Такими являются супесчаные грунты и верхние, хорошо структурированные горизонты суглинков.
4. Рассыпчатое сложение характеризуется высокой сыпучестью почвы, отдельные частички которой неплотно связаны друг с другом. Такой вариант свойственен для супесчаных и бесструктурных субстратов.

Важно! Конкретный вид плотности зависит не только от механического, но и от химического его состава и влажности. Данное свойство грунта имеет немалую практическую ценность при ведении сельского хозяйства, по большей части с точки зрения возможности его обработки.

Пористость

Пористость - полная противоположность вышеприведённой плотности, а с научной точки зрения это общий объём всего свободного пространства (пор) между твёрдыми составляющими грунта. Выражается она в процентном соотношении к общему объёму субстрата, и для минеральных разновидностей интервал этих значений будет находиться в пределах 25–80 %. В почвенных горизонтах поры далеко не всегда имеют одинаковую форму и диаметр, поэтому, исходя из их размеров, выделяют капиллярный и некапиллярный тип грунта. Первый равен объёму всех капиллярных пор в почве, а второй - объёму только лишь крупных пор.
Сумма двух значений и будет общей пористостью. Во многом данная характеристика зависит от плотности, структурности и механического состава, о которых мы рассказывали ранее. В макроструктурных субстратах поры будут занимать больше объёма, в микроструктурных - меньшую его часть. При высыхании бесструктурного субстрата на поверхности земли формируется почвенная корка, которая отрицательно сказывается на росте и развитии культур. Разумеется, её следует своевременно убирать, а по возможности поискать другие, более удачные места для высадки растений.

10 раз уже
помогла

Основное и самое важное свойство почв - плодородие . В почве растения закрепляются своими корнями, из нее получают минеральные вещества, воду и кислород.

Если климат определяет возможность возделывания винограда в той или иной местности, влияет на сахари­стость и кислотность сока ягод, в основном определяет производственную специализацию виноградарства и ви­ноделия, то почва формирует урожай и его основные ка­чества: придает ягодам и продуктам их переработки оттенки вкуса и аромата, часто неуловимые химическими анали­зами, но уловимые при органолептической оценке.

Во всех странах мира, где по климатическим условиям можно выращивать виноград, его насаждения встречаются на разных по химическому и механическому составу поч­вах. Он растет на черноземах и дерново-подзолистых поч­вах, на сероземах и буроземах, красноземах и каштановых почвах, на малоплодородных песках и почти бесплодных для других сельскохозяйственных культур каменистых почвах.

В связи с этим иногда считают, что виноград не требо­вателен к почвам и для него вполне подходит любая из них, кроме заболоченных, солончаков и солонцов. На самом деле виноградное растение при всей его пластичности требовательно к почвенным условиям.

Почвы рыхлые, незасоленные, с достаточным количеством питательных веществ и оптимальным увлажнением способствуют сильному росту, обильному плодоношению и долголетию виноградных насаждений.

Присутствие в почве вредных солей или постоянного переувлажнения, наоборот, снижает продуктивность на­саждений и нередко приводит их к гибели.

Наука и практика располагают многочисленными дан­ными, подтверждающими влияние почвы на величину и качество урожая. Так, по данным А. А. Егорова насаждения сорта Тавквери дают виноград, из которого приготовляют прекрасные сто­ловые и десертные вина, а из этого же сорта, выращенного в отделении «Кара-Чанах», вина получаются посредствен­ного качества.

По данным А. П. Чефранова, почвы двух первых отделений серо-каштановые суглинистые, обра­зованные на лёссовидных суглинках, а третьего - серо- каштановые щебенчатые суглинистые, подстилаемые на глубине 80-85 см валунно-галечниковыми наносами. Сорт Ркацители ведет себя противоположно Тавквери. Лучшие десертные вина Кара-Чапах получаются из винограда, выращенного на серо-каштановых щебенчатых суглини­стых почвах.

В этой же стране наилучший виноград столового сорта дают виноградники Апшеронского полу­острова, где почвы песчаные, образованные на морских песках и ракушечниках. Общеизвестно, что на Черно­морском побережье Крыма, Краснодарского края, в до­лине реки Алазани (Кахетия) многолетней практикой для ряда сортов выявлены почвы и участки, на которых полу­чают наиболее высокий и наиболее качественный урожай.

Без преувеличения можно сказать, что все сорта ви­нограда чутко реагируют на смену почвенных условий, особенно сорта-подвои. Из этого, однако, не следует, что независимо от природной зоны или района существуют наиболее ценные почвы только для определенных сортов и определенного качества урожая.

Например, для сортов Пино черный, Шардоне, из кото­рых приготовляют первоклассные шампанские вина, луч­шими почвами считаются бурые горно-лесные и перегнойно-карбонатные почвы, но это справедливо только для определенных районов, имеющих свои специфические природные условия (Абрау-Дюрсо, Шампань).

В зоне распространения таких же почв, но с несколько иными природными условиями (Кахетия) указанные сорта не дают высокоценных шампанских виноматериалов, тогда как другие сорта (Ркацители, Хихви, Саперави, Каберне) дают материал для приготовления первоклассных столовых вин.

Очень хорошие шампанские вина получают в Алма-Атинской области и Киргизии из Пино черного и Рислинга, произрастающих на темно-каштановых почвах и черноземах.

Если сопоставить климат и другие природные условия этих мест, то можно убедиться в том, что они заметно разли­чаются между собой. Отсюда следует, что оценивать ка­чества каждой почвы для виноградного растения, его сор­тов и производственного назначения урожая необходимо но сравнению с другими почвами внутри каждой природ­ной зоны и района, а не по сравнению с почвами дру­гих природных зон. Более того, оценку почвы необходимо проводить во взаимосвязи с другими природными усло­виями.

Поглотительная способность . Во всех почвах содержатся коллоидные частицы (< 0,0001 мм). Они обладают многими специфическими свойствами. Поэтому от их количества зависит плодородие почвы. Содержанием коллоидных частиц прежде всего определяется поглотительная способность почвы - способность поглощать из окружающей среды и удерживать растворимые и взмученные в воде твёрдые вещества, пары воды и газа. Коллоидные и близкие к ним частицы почвы, обладающие способностью поглощения, называют почвенными поглощающим комплексом (ППК).

Учение о поглотительной способности почв разработано русским учёным К. К. Гедройцем (1872-1932). Различают несколько видов поглощения: механическое, физическое (молекулярное), химическое, физико-химическое и биологическое.

Механическое поглощение - способность почвы задерживать при фильтрации частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, превышающее по диаметру почвенные поры. Механически задерживаются также частицы почвы, попадающие в трещины, образующиеся на поверхности почвы. Чем больше в почве тонких фракций механического состава, тем выше механическое поглощение.

Физическое поглощение (или молекулярная адсорбция) основано на способности коллоидов почвы притягивать к поверхности и удерживать на ней молекулы вещества (воды, растворов, газов, например аммиака), не изменяя их свойств.

Химическое поглощение . Вещества, входящие в почвенный раствор и твёрдую фазу почвы, вступают в химическое взаимодействие с находящимися в почве солями с образованием слаборастворимых или нерастворимых в воде соединений.

Физико-химическое поглощение , или обменная адсорбция (обменная поглотительная способность). Она основана на способности почвенных коллоидов поглощать из почвенного раствора и удерживать на поверхности катионы в обмен на другие катионы в ППК.

Энергия поглощения разных катионов зависит от их валентности и атомной массы: чем выше валентность, а в пределах одной валентности чем выше атомная масса, тем выше и энергия поглощения. Исключением является водород (Н). В порядке возрастающей энергии поглощения катионы располагаются в следующей последовательности:

Na < NH < K < Mg < H < Ca < Al < Fe

Количество катионов, которое способна поглотить почва, называется ёмкостью катионного поглощения, или ёмкостью обмена и выражается в миллиграмм-эквивалентах (мг-экв.) на 100 г почвы. Величина ёмкости поглощения (Т) у разных почв неодинакова и зависит от наличия минеральных и органических коллоидов почвы. Так, у супесчаных почв она составляет всего 5-10 мг-экв., у суглинистых малогумусных - 15-20, а у суглинистых чернозёмов - 40-50 мг-экв. и выше.

Чем больше в ночве глинистых частиц и гумуса, тем больше емкость поглощения.

Очень большое значение для плодородия почв имеет и состав поглощенных оснований. В нем могут быть кальций, магний, во­дород, калий, натрии, аммоний, железо и алюминий. Двухвалент­ные катионы (Са^, Mg^+) хорошо коагулируют коллоиды, способствуют 1от_(х)1)1^ом^1ию_с11^"кту11ь1, создают нр.йтря.цБную или близкую к ней реакцию почвы. В агрономическом отношении это наиболее ценные катионы.

Одновалентные катионы (К+, _Ма+) диспергир_уют_. цочведные коллоиды, разрушают лочвр"нные. яг.рега_ц)и-.-а_с_ними и структуру, при большом количестве вызывают щелочную реакцию. .

Поглощенный водород разрушает почвенные коллоттТГы и под­кисляет почву. Подкисляющее действие может оказывать на поч­ву II алюминий. Будучи вытесненным:.; из поглощенного состояния, îí в почвенном растворе переходит в соединение АlСlз, которое!! результате взаимодействия с водой образует соляную кис­лоту.

В зависимости от наличия в поглощенном состоянии, с одной стороны, водорода (II) и алюминия (Аl), а с другой-двухва­лентных катионов (Са и Mg) различают почвы, насыщенные. осно­ваниями и не насыщенные ими. К первым относятся ночвы, в по­глощающем комплексе которых; ".находятся

только катионы каль­ция, магния, калия и отсутствует водород; ко вторым - почвы, в поглощающий комплекс которых наряду с другими катионами входят водород, алюминий. Насыщены основаниями черноземы, каштановые почвы, сероземы, а не насыщены дерново-подзолистые почвы, красноземы, болотные. Почвами с высокой насыщенностью натрием являются солонцы. Они бесструктурны, расплываются от дождя, а при высыхании сплываются в плотную массу.

Для характеристики агрохимических свойств почвы важное зпачепне имеет сумма поглощенных оснований (S). При ее опре­делении учитывают количество содержащихся в.поглощенном состоянии катионов.. (в подзолистых почвах Са, Mg), за исключением! водорода. Этo количество выражают также в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы. У разных почв оно колеблется от 2 до 50 мг-экв. и выше. Например, на легких дерново-подзолисты.х почвах S может быть всего 2-5 мг-экв., на легкосуглиннстых- 5-10, на тяжелых суглинках-15--20, на лесостепных почвах и чернозема":-от 20 до 50 мг-экв. Чем больше S. тем агрономиче­ски ценнее ночва.

С суммой поглощенных оснований связано вычислен не степе­ни насыщенности почвы основаниями (V). Она показывает, какую часть от емкости поглощения почвы занимают поглощенные ос­нования, выражается в процентах от общей емкости поглощения, включающей содержание ионов водорода (Н), и вычисляется по формуле:

Считается, что если насыщенность основаниями меньше 75%, то такую почву надо известковать.

Биологическое поглощение. Этот вид поглощения в почве осуществляется жизнедеятельностью растений и микроорга­низмов. Одной из важных особенностей биологического поглоще­ния является избирательная способность микроорганизмов и ра­стений, проявляющаяся в том, что они берут из почвы преиму­щественно те вещества, которые им необходимы для построения своего тела, для жизни.

Реакция почвы. Формы кислотности. С насыщенностью почвы различными катионами непосредственно связана реакция почвен­ной среды.

Почвы, насыщенные Са, Mg (черноземы), имеют нейтральную или слабокислую реакцию, благоприятную для большинства сель­скохозяйственных культур. Почвы, не насыщенные основаниями, характеризуются кислой реакцией. Таковы почвы дерново-подзо­листые. Высокая кислотность их может быть вредной для многих сельскохозяйственных культур.

Кислотность почвы. В почвах, не насыщенных" основа­ниями, различают две формы кислотности: актуальную и потен­циальную.

Актуальная кислотность обусловлена ионом водорода, находя­щимся в почвенном растворе. Обычно она наблюдается при нали­чии в почве растворимых органических кислот, углекислого газа или таких соединений алюминия и железа, которые, взаимодей­ствуя с водой, образуют кислоту.

Реакция почвенного раствора (водной вытяжки из почвы) вы­ражается величиной рН, характеризующей в нем концентрацию водородных ионов. Сама величина рН представляет собой отри­цательный логарифм концентрации водородных ионов. Чем ниже рН, тем выше кислотность почвы. рН сильнокислых почв 4,0- 4,5; нейтральных 7,0; сильнощелочных 8,0-9,0 *.

Потенциальную кислотность обнаруживают при обработке почвы растворами различных солей, вызывающими вытеснение ионов водорода и алюминия из поглощенного состояния.

Принято различать две формы потенциальной кислотности: обменную и гидролитическую. Обменная кислотность появляется при обработке почвы 1 н. раствором нейтральной соли, например КСl. В этом случае из почвы вытесняются водородные ноны (Н+).

* Для установления реакции почвы все же редко пользуются определением рН почвенного раствора. Чаще устанавливают кислотность в солевых вытяжках из почвы.

Обменную кислотность выражают, как и актуальную, знаком рН, но обязательно указывают «рН солевой вытяжки» (или рН в КСl). Величина рН солевой вытяжки для разных почв следующая:

очень сильнокислые.......... < 4,0

сильнокислые........... 4,1-4,5

среднекислые. ........... 4,6-5,0

слабокислые. .......... 5,1-5,5

близкие к нейтральным........... 5,6-6,0

нейтральные. .......... 6,0

щелочные.......... 7-8

Точнее выражать обменную кислотность почв в миллиграмм-эквивалентах (мг-экв.) водорода и алюминия (в сумме) на 100 г почвы.

Гидролитическая кислотность обнаруживается при обработ­ке почвы гидролитически щелочной солью (солью сильного осно­вания и слабой кислоты). Чаще всего для ее определения пользу­ются 1 н. раствором уксуснокислого натрия (CHsCOONa).

Величина этой формы кислотности характеризует способность почвы связывать основания из растворов гидролитически щелоч­ных солей. Гидролитическую кислотность выражают в милли­грамм-эквивалентах на 100 г почвы.

Гидролитическая кислотность, как правило, больше обменной и включает в себя обменную и актуальную кислотность, а обмен­ная, в свою очередь, включает в себя актуальную кислотность. Гидролитическая кислотность зависит от типа почвы, абсолютная величина ее бывает от 2 до 8-10 и даже до 15 мг-экв. на 100 г почвы.

Наиболее опасна для растений обменная кислотность. В практике определением рН почвенного раствора широко обосновыва­ют применение известкования и установление дозы извести.

Снизить почвенную кислотность можно не только известкованием, но и другими способами, например длительным обильным унавоживанием одним из приемов окультуривания почвы.

Щелочность почвы . Щелочная реакция почвенного раствора появляется при взаимодействии поглощенного натрия с поч­венным раствором, в котором находится углекислота или Са(НСОз)2. Щелочность различают также актуальную и потенци­альную. Первая обусловлена наличием в почвенном растворе гид­ролитически щелочной соли.

В зависимости от содержания обменного натрия (в % от суммы поглощенных оснований) различают:

солонцы. ............. 20

солонцеватые почвы......... 10-20

слабосолонцеватые почвы......... 5-10

Почвы, в которых обменного натрия больше 10%, нуждаются в гипсовании и других приемах улучшения.

Буферность почвы- это способность почвы противостоять резкому изменению ее реакции. Буферность зависит от емкости поглощения, состава почвенных коллоидов и наличия в почвенном растворе буферных смесей, например бикарбонатов кальция. Буферность очень ценное свойство почвы.

Песчаные малогумусные почвы имеют очень небольшую буферность, в них легко смещается реакция, например, при внесесении кислых или щелочнных форм минеральных удобрений. Богатые перегноем суглинистые почвы с высокой степенью насыщенности основаниями обладают высокой буферностью: хорошо противо­стоят влиянию внешних факторов, изменяющих реакцию почвы.

Поглотительная способность почвы, насыщенность основания-ми, кислотность, щелочность играют очень большую роль для аг­рономической оценки почв и устанавливаются при почвенных об­следованиях. Соответствующие показатели (рН, S, Н обм, Н гидр. Т, У) приводятся в характеристиках почв и служат обоснованием äëÿ тех или иных приёмов их улучшения.

Структура почвы. Частицы почвы могут склеиваться между со­бой, образовывать структурные комочки - агрегаты, не размывае­мые водой. Почва с большим количеством агрегатов называется структурной. Бесструктурными почвами называются такие, в ко­торых отдельные механические элементы (песок, пыль) не связа­ны между собой. Свойство почвы образовывать структурные агре­гаты называются структурностью.

В агрономическом отношении наиболее ценна мелкокомковатая и зернистая структура пахотного горизонта с размерами ко­мочков от 1 до 5 мм. Очень важное качество почвенной структу­ры - ее водопрочность, т. е. неразмываемость агрегатов водой.

В структурной почве создается и поддерживается лучший воз­душно-водный режим, а следовательно, и микробиологическая деятельность, и питательный режим. Структурную почву легче обрабатывать.

Однако нельзя переоценивать значение структуры почвы. Известно, например, что песчаные почвы бесструктурны, но при достаточном увлажнении и удобрении могут давать очень высокие урожаи.

Физические и физико-механические свойства. К физическим свойствам почвы относятся плотность, плотность твердой фазы почвы, скважность, а также водные, воздушные и тепловые свойства.

Плотность почвы - масса единицы объема (1 см куб) сухой почвы в ее естественном состоянии. Плотность пахотного слоя грубозернистой песчаной почвы 1,8; подзолистой суглинистой 1,2; типичного чернозема 1,0. Исходя из плотности почвы, вычисляют массу пахотного слоя на 1 га. Для подзолистых суглинков он бу­дет 2,5-3 тыс. т (при глубине 20 см).

Величина плотности определяется плотностью твердой фазы почвы и зависит от ее зональных особенностей.

Плотность твердой фазы почвы - отношение массы твердой фазы (почвенных частиц) к массе того же объема воды при 4° С. Наибольшую плотность твердой фазы имеет минераль­ная почва, например песчаная с высоким содержанием кварца (2,65), у перегноя и торфа 1,6, поэтому почвы с большим количе­ством гумуса отличаются меньшей плотностью твердой фазы (так у мощного чернозема она 2,37).

Пористость, или скважность . Почва состоит из твердой фазы (почвенных комочков) и промежутков между ними, или пор. Общий объем пор в процентах по отношению ко всему объ­ему почвы называется пористостью, или скважностью, почвы. По­ры могут быть заняты водой или воздухом. Наиболее благоприя­тен в агрономическом отношении такой объем, при котором поры почвы заняты водой примерно наполовину.

Скважность различают капиллярную (объем промежутков капиллярного сечения), некапиллярную (промежутки более широ­кие, чем капилляры) и общую. Последняя в пахотном слое состав­ляет около 50%.

Физико-механические свойства почвы: связность, пластичность, .липкость, набухание и усадка имеют значение при механической обработке, так как от них зависит удельное сопротивление почвы орудиям обработки.

Для агрономической характеристики состояния почвы приме­няется термин спелость почвы. Под спелостью почвы понимают ее пригодность для механической обработки. Она зависит от состояния влажности, связности, пластичности, липкости.

Спелая почва легко обрабатывается орудиями, не прилипает к ним, не мажется, не образует глыб, а крошится при обработ­ке на мелкие комки.

Неблагоприятное сочетание перечисленных физических свойств почвы может привести к образованию почвенной корки, ухудшаю­щей условия жизни растений.

В результате систематического уплотнения почвы плугом при вспашке на одну и ту же глубину в верхней части подпахотного слоя образуется плотная прослойка почвы, так называемая плужная подошва. Для предупреждения ее возникновения следует па­хать поля на разную глубину и в разных направлениях.

Водные свойства и водный режим почв. Вода может находить­ся в почве в разных состояниях и в зависимости от этого имеет неодинаковое значение для питания растений. Различают следую­щие главные формы воды в почве.

Гравитационная вода занимает в почве крупные поры (некапиллярные), передвигается сверху вниз под собственно^ тяжестью. Это самая доступная для растений вода. Однако если она заполняет все поры, то наступает переувлажнение почвы. На песчаных почвах гравитационная вода легко уходит вглубь, в зону, недоступную для корней.

Капиллярная вода занимает капилляры почвы. По ним она продвигается от более влажного слоя к более сухому. По ме­ре испарения воды с поверхности почвы такой восходящий ток ее может иссушить почвы. Капиллярная вода вполне доступна растениям.

Гигроскопическая вода находится в почве в виде мо­лекул в поглощенном состоянии, удерживается поверхностью поч­венных частиц, почти недоступна растениям, передвигается между частицами почвы в форме пара.

Названные формы воды не являются постоянными. Вода может из одной категории переходить в другую. При переувлажнении почвы все промежутки между ее частицами заняты водой. При подсыхании почвы расходуется в первую очередь свободная (не­капиллярная) вода, а затем капиллярная. Если запасы капиллярной и некапиллярной воды исчерпаны, то растения уже почти не могут получать ее из почвы через корневую систему, так как в почве остается только вода, малодоступная растениям. Степень увлажнения почвы, при которой растения начинают завядать, от недостатка влаги, называется влажностью завядания (ÂÇ). Влажность завядания равна обычно двойной максимальной гигроскопичности на песчаных почвах она ниже 1% на супесчаных" 1-3, на суглинистых 4-10, а на глинистых 15% и выше.

Количество воды, которую почва прочно удерживает, а растения не могут использовать, составляет мертвый запас воды. обыч­но равный полуторной максимальной гигроскопичности.

В глинистых почвах, водоудерживающая способность которых очень велика, мертвый запас влаги составляет 10-15% массы почвы, а в песчаных почвах- меньше 1 %. Это значит, что при оди­наковой влажности (допустим, 20%) глинистая и песчаная почвы имеют разное количество доступной растениям воды: глинистая 5-10%, песчаная 19%.

Воду, которая содержится в почве сверхвлажности завядания (некоторые считают сверх мертвого запаса), т.е. больше двойной максимальной гигроскопичности, называют продуктивной (или доступной) влагой. Процент продуктивной влаги в почве равен приблизительно влажности почвы, выраженной в процентах, за вычетом двойной максимальной гигроскопичности.

Однако более точно количество продуктивной влаги исчислять в весовых единицах Каждый миллиметр осадков соответствует 10 т воды на 1 га.

Запас продуктивной влаги (W) вычисляют с учетом мощности и плотности каждого слоя почвы по формуле: W = 0,1 П h (B - BЗ),

где 0,1-коэффициент перевода в миллиметры водяного слоя; /7 -плотность почвы (в r на 1 см куб); h - мощность слоя почвы, для которого рассчитывается запас влаги (в см); В- влажность почвы и ВЗ- влажность завядания (в % от абсолютно сухой почвы).

Почва способна впитывать и удерживать воду, а затем отдавать ее растениям. Для получения высокого урожая необходимо, чтобы в почве всегда содержалось нужное растениям количество воды. Зерновые культуры расходуют на создание урожая 2-3 тыс. т воды на 1 га, а другие растения и больше.

В почву вода попадает прежде всего с осадками, а также из атмосферы в виде водяных паров. Наибольшее количество воды, которое может удержать (вместить) почва при заполнении всех пор, называется общей, или полной, влагоемкостью (ПВ), Она зависит от механического состава почвы, содержания в ней перегноя и от общей пористости. Например, глинистые почвы отличаются высокой влагоемкостью (60-80 г воды на 100 г почвы), а песча­ные-низкой (15-25 г). Особенно велика она в торфяных почвах. При полном насыщении торфа масса ее в несколько раз превышает массу воздушно-сухого торфа. Наиболее благоприятный для ра­стений водный режим создается в минеральных почвах при насы­щении их водой на 60-80% полной влагоемкости.

Отличают еще полевую влагоемкость. Величина полевой влагоемкости (в % массы сухой почвы) песчаных почв 3-5, супесча­ных 10-12, суглинистых и глинистых 13-22. В гумусовом горизонте чернозема она может быть 40-45%. Влажность почвы бо­лее высокую считают избыточной.

Способность почвы пропускать через себя воду носит название водопроницаемости. При плохой водопроницаемости вода осадков стекает по поверхности почвы. В то же время при очень высокой во­допроницаемости, какой, например, обладают песчаные почвы, осадки очень быстро проникают через почву и не используются растениями. Наиболее благоприятны условия для водопроницае­мости в структурных почвах.

Водный режим почвы зависит прежде всего от количества вы­падающих атмосферных осадков и от величины расхода влаги на испарение и транспирацию. Соотношение этих величин и опреде­ляет тип водного режима почвы. Он может быть промывным (от­ношение осадков к испарению больше единицы), переходным (это отношение около единицы) и непромывным (осадков меньше, чем величина испарения). Промывной тип преобладает в лесолу­говой зоне, непромывной - в степной зоне, а переходный - в ле­состепи. При близком расположении грунтовых вод возникает еще выпотной тип водного режима, а при высоком уровне грунтовых вод - застойный тип.

Воздушные и тепловые свойства почвы. В почве содержится воздух, состав которого отличается от атмосферного большим ко­личеством углекислого газа, меньшим количеством кислорода. При недостатке воздуха в почве замедляется прорастание семян, ненормально развивается корневая система, подавляется микро­биологическая деятельность.

Важно, чтобы непрерывно шел интенсивный обмен воздуха ме­жду почвой и атмосферой (аэрация), чтобы воздух, более бога­тый кислородом, поступал в почву, а бедный кислородом удалялся из нее.

Различные почвы имеют неодинаковые тепловые свойства. Поч­вы темноцветные быстрее прогреваются солнцем, чем светлоокрашенные. Почвы с меньшим содержанием воды скорее прогревают­ся весной, переувлажненные почвы медленно прогреваются и охлаждаются.

В практике земледелия имеет значение теплопроводность почв. Почвы, бедные органическим веществом, отличаются высокой теплопроводностью, а почвы с большим содержанием его, например торфяные, - низкой.

Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97 % продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн. км 2 или 86,5 % площади суши. Общая пахотнопригодность земель оценивается различными исследователями по-разному: от 25 до 32 млн. км 2 .

Представления о почве, как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами появились в конце XIX в, благодаря В.В.Докучаеву ,- основоположнику современного почвоведения. Он создал учение о зонах природы, почвенных зонах, факторах почвообразования.

Почва состоит из твердой (минеральной и органической), жидкой и газообразных фаз. Для всех почв характерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов от верхних горизонтов почв к нижним.

Твердая часть почвы состоит из минеральных и органических веществ. По дисперсности минеральные вещества делятся на две группы: с диаметров более 0,001 мм (обломки пород и минералов, минеральные новообразования) и менее 0,001 мм (частицы выветривания глинистых минералов, органических соединений). Полидисперсность частиц твердой части почвы обусловливает ее рыхлость. Часть объема почвы, заполненного воздухом или водой, называют пористостью почвы, которая составляет 40 – 60 %, иногда до 90 % (торф), бывает до 27,5 (суглинки).

В состав минеральной части почвы входят Si, Al, Fe, K, Na, Mg, Ca, P, S и другие химические элементы, которые, в основном, находятся в окисленном состоянии, а также в виде солей: угольной, серной, фосфорной, хлористо-водородной.

В состав органической части входят и органические вещества (преимущественно в гумусе), где содержится углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера и другие элементы. Многие элементы растворены в почвенной влаге, заполняющей часть пор, а в остальной части пор находится воздух.

Образование почв происходит на Земле с момента возникновения жизни и зависит от многих факторов.

Субстрат, на котором образуются почвы. От характера материнских пород зависят физические свойства почвы (пористость, водоудерживающая способность, рыхлость и т.д.). Они определяют водный и тепловой режим, интенсивность, перемешивания веществ, минералогический и химический составы, первоначальное содержание элементов питания, тип почвы.

Растительность – зеленые растения (основные создатели первичных органических веществ). Поглощая из атмосферы углекислоту, из почвы воду и минеральные вещества, используя энергию света, они создают органические соединения, пригодные для питания животных.

С помощью животных, бактерий, физических и химических воздействий органическое вещество разлагается, превращаясь в почвенный гумус. Зольные вещества наполняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал создает благоприятные условия для действия почвенной фауны и микроорганизмов (устойчивый газообмен, тепловой режим, влажность).

Животные организмы, выполняющие функцию преобразования органического вещества в почву. Сапрофаги (земляные черви и др.), питающиеся мертвыми органическими веществами, влияют на содержание гумуса, мощность этого горизонта и структуру почвы. Из наземного животного мира на почвообразование наиболее интенсивно влияют все виды грызунов и травоядные животные.

Микроорганизмы (бактерии, одноклеточные водоросли, вирусы) разлагающие сложные органические и минеральные вещества на более простые, которые в дальнейшем могут использоваться самими микроорганизмами и высшими растениями.

Одни группы микроорганизмов участвуют в превращениях углеводов и жиров, другие – азотистых соединений. Бактерии, поглощающие молекулярный азот воздуха, называют азотфиксирующими. Благодаря их деятельности, атмосферный азот могут использовать (в виде нитратов) другие живые организмы. Почвенные микроорганизмы принимают участие в разрушении токсических продуктов обмена высших растений, животных и самых микроорганизмов в синтезе витаминов, необходимых для растений и почвенных животных.

Климат, влияющий на тепловой и водный режимы почвы, а значит на биологический и физико-химические почвенные процессы.

Рельеф, перераспределяющий на земной поверхности тепло и влагу.

Продолжительность процесса почвообразования для различных материков и широт составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч лет.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия. Под влиянием человека меняются параметры и факторы почвообразования – рельефы, микроклимат, создаются водохранилища, проводится мелиорация.

Основное свойство почвы – плодородие. Оно связано с качеством почв. В разрушении почв и снижении их плодородия выделяются следующие процессы:

Аридизация суши – комплекс процессов уменьшения влажности обширных территорий и вызванное этим сокращение биологической продуктивности экологических систем. Под действием примитивного земледелия, нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодьях почвы превращаются в пустыни.

Эрозия почв, разрушение почв под действием ветра, воды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия – смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 1 - 2˚. Водной эрозии способствует уничтожение лесов, вспашка по склону.

Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.

Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воздействием транспорта, землеройных машин и техники.

Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими нарушениями. В настоящее время не менее 50 % площади орошаемых земель засолено, потеряны миллионы ранее плодородных земель. Особое место среди почв занимают пахотные угодья, т.е. земли, обеспечивающие питание человека. По заключению ученых и специалистов, для питания одного человека следует обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Рост численности жителей Земли напрямую связан с площадью пахотных земель, которая неуклонно сокращается. Так в РФ за последние 27 лет площадь сельскохозяйственных угодий сократилась на 12,9 млн. га. Причинами этого являются нарушение и деградация почвенного покрова, отвод земель под застройку городов, поселков и промышленных предприятий.

На больших площадях происходит снижение продуктивности почв из – за уменьшения содержания гумуса, запасы которого за последние 20 лет сократились в РФ на 25 – 30 %, а ежегодные потери составляют 81,4 млн.т. Земля сегодня может прокормить 15 млрд человек. Бережное и грамотное обращение с землей сегодня стало самой актуальной проблемой.

Любая почва имеет свои характерные свойства - физические, химические, а также биологические. У каждого грунта своя структура и способность связывать между собой физические и химические элементы; отличаются почвы и своими генетическими свойствами. Нередко студентам экологических факультетов приходится искать ответ на экзаменационный вопрос: «Назовите основные свойства почв». В таком случае можно перечислить несколько характеристик грунта.

Поглотительная способность

Главным свойством любой почвы является плодородие. Но оно зависит также и от других ее характеристик. Поглотительная способность - одно из основных свойств почвы, без которого питание растений было бы невозможным. Под термином «поглотительная способность» понимается способность грунта поглощать разнообразные вещества из того раствора, который через нее проходит. К. К. Гедройц различал несколько типов данной способности:

• Биологическая . Она непосредственно связана с жизнедеятельностью растений, а также тех микроорганизмов, которые обитают в толщах почвы. Биологическое поглощение всегда является избирательным - ведь микроорганизмы, которые обитают в почвах, не могут поглощать все химические элементы, а лишь те, что соответствуют их физиологическим потребностям.
• Химическая. Благодаря этому типу в почве накапливаются химические элементы из внешней среды. Данный вид поглотительной способности играет большую роль в накоплении кальция, натрия, марганца, алюминия и других веществ.
• Физическая . Значение данного типа поглотительной способности невелико - благодаря этому свойству в почве могут накапливаться различные газы, вода и т. д. Физическая поглотительная способность - это удерживание на поверхности грунта различных веществ за счет абсорбционных сил.
• Обменная. Особенно важна при удобрении почв. К данному типу поглощения относится способность мелкодисперсных частиц грунта поглощать из внешней среды катионы.
• Механическая. Как и всякое другое пористое тело, почва задерживает мелкие частицы из фильтрующихся растворов. Благодаря этому типу поглощения в грунте распределяются илистые частицы и нерастворимые удобрения (например, или известь).

Питательность

Поглотительная способность является одним из основных свойств почвы, которая влияет на то, насколько почва является питательной. Ведь растения всасывают только растворы нужных веществ. Для того чтобы вещества могли быть усвоены растением, необходима их низкая концентрация. Конечно, в некоторых случаях раствор может быть слишком слабым, и тогда питательных веществ не хватит. Но растение погибнет и в том случае, если концентрация солей слишком высока.

Увеличивается поглотительная способность при повышении в перегноя. Те почвы, которые богаты перегноем, всегда можно удобрять без опасений. Их излишки будут хорошо поглощены и не нанесут вреда растениям.

Основные физические свойства почвы

К данной категории относятся структура, воздушные, тепловые, физические и физико-механические свойства. Физические свойства - это плотность и пористость. Плотность почв во многом зависит от их минерального состава, содержания тех или иных химических веществ. Пористостью называется общий объем всех пор между частицами твердой почвы. Между показателями плотности и пористости почвы есть обратная зависимость - чем выше плотность, тем меньше пористость.

Основные характеристики и свойства почв давно были изучены агрономами, и эти знания успешно применяются для повышения урожайности. Одним из существенных свойств почвы является ее тепло. Грунт получает его от солнца, из нижележащих слоев, от дыхания животных. При этом не все типы почв нагреваются одинаково быстро. Светлый и сырой грунт нагревается медленнее, чем темная почва. Быстрее поглощают солнечное тепло и песчаные почвы, в отличие от глинистых.

Этот показатель также принадлежит к основным свойствам почвы. На территориях различных природных зон содержание гумуса может быть разным. Самые большие его запасы характерны для черноземного типа почв. Содержание гумуса относится к генетическим признакам, поскольку увеличение или уменьшение содержания перегноя в почве - это крайне длительный процесс. Он не является результатом временных явлений; напротив, повышенное содержание гумуса всегда представляет собой результат сложного почвообразовательного процесса.

Наличие и количество тех или иных химических элементов также является одним из основных свойств почвы. Любой грунт представляет собой четырехфазную систему - в него входит твердая, жидкая, газообразная и живая составляющие. При этом каждый из этих компонентов имеет собственный химический состав - один из важнейших показателей, так как основным свойством почвы является плодородность. Урожайность напрямую зависит от того, какие химические элементы содержатся в почве.