Физические свойства чернозема обыкновенного почвы

Характеристики и свойства чернозема

Чернозем — это самый плодородный тип почвы. Содержание гумуса и других органических веществ в нем самое высокое. Тем не менее, это не единственная характеристика , по которой оценивают этот грунт.

Характеристик чернозема можно выделить огромное количество. Часть из них можно проверить своими силами, прямо на дачном участке, а часть – только в лаборатории.

Если вы хотите узнать качество чернозема самостоятельно, без сложных вычислений и не имея под рукой специального оборудования, рекомендуем прочитать нашу статью Как определить качество чернозема. Там описано, как можно понять качественные ха р актеристики материала, например, по внешнему виду (цвету, засоренности, структуре).

В этой же статье мы кратко рассмотрим те свойства, которые в основном определяются только в лаборатории. Их показатели прописаны в ГОСТах.

Важными характеристиками чернозема считаются:

• Общая плотность
• Пористость
• Кислотность
• Включения
• Содержание элементов питания
• Содержание органического вещества
• Массовая концентрация пестицидов
• Санитарные показатели

О них мы и поговорим далее.

Помимо этих свойств, существуют совсем сложные и специфические характеристики, такие как:

• Плотность тве р дой фазы
• Плотность скелета
• Массовая доля сухого вещества

О них мы коротко упомянем в самом конце статьи.

Общая плотность

Под общей плотностью понимают соотношение массы образца грунта к его объему. Пробу исследуют при естественной влажности и природном сложении (иными словами, не оказывая на чернозем никакого давления). Показатель учитывает плотность минеральных и органических частиц, воды и воздуха в мате р иале. Измеряется свойство в кг/мᶾ или в г/смᶾ.

Общая плотность меняется в зависимости от влажности, степени обработки почвы. Чем больше в образце органики, тем меньше будет показатель. Например, общая плотность свежевспаханного поля в черноземном районе будет меньше 1000 кг/мᶾ. Если земля уплотнена (целина или поле после зимы), плотность может подняться до 1100-1200 кг/мᶾ.

Этот показатель необходим, чтобы уметь переводить вес материала в объем. Это может понадобиться при расчете количества грунта при заказе.

Пористость

Пористость чернозема – это объем всех пор, которые содержатся в образце. Сюда относятся как микропоры внутри частиц материала, так и свободное пространство между крупинками чернозема. Измеряется показатель в процентах и , согласно ГОСТу, должен составлять 42-60%.

Почему это свойство важно? Дело в том, что пористость прямо влияет на то, получат ли корни растений воздух и влагу. Ведь кислород и вода попадают в грунт именно сквозь поры, задерживаются там. Далее растения получают их через корни.

Если пор в грунте очень много (слишком высокая пористость), влага не будет задерживаться, уходя в нижние слои. Если ситуация обратная, и грунт очень плотный (мало пор), воде и воздуху будет сложно проникнуть в землю. И в том, и в другом случае корням неоткуда будет брать необходимые для роста вещества.

Кислотность

Кислотность грунта зависит от количества свободных ионов водорода. Она определяется способностью материала нейтрализовать растворы щелочей с образованием солей. На показатель влияет мине р альный состав почвы. Так, карбонаты понижают кислотность. А повышенные показатели чаще встречаются в подзольных грунтах и торфе.

Кислотность чернозема, в большинстве случаев, низкая. Реакция в верхних слоях почти нейтральная, в нижних – слабощелочная. В такой среде хорошо растет большинство сельскохозяйственных культур. Если грунт слишком щелочной, его можно подкислить. Например, создать смесь чернозема и торфа.

Подробнее о том, что такое кислотность почвы, как ее определить, а также как повысить или понизить показатель при необходимости, читайте на нашей странице Как определить кислотность почвы.

Включения

Под включениями в черноземе понимаются любые инородные частицы. Они могут быть природными (камни, дерево), а могут иметь антропогенное происхождение (щебень, пластмасса). По сути, все это мусор. Он может попадать в материал при добыче, транспортировке, выгрузке, а также, например, заносится вет р ом. В ГОСТе все это именуют балластными инородными механическими включениями. Они свидетельствуют о загрязнении грунта.

Размеры включений бывают разными. В черноземе допускается наличие посторонних частиц с диаметром до 0,5 см. Их содержание должно быть не больше 5%. Включения с диаметром больше 0,5 см, тем более антропогенного происхождения, в черноземе крайне нежелательны.

Содержание элементов питания

Элементы питания – это простые химические вещества, которые необходимы растениям для синтеза органических соединений. Самые главные из них – калий, фосфор и азот. Они находятся в грунте в форме растворимых солей, впитываются через корни.

Каждый элемент играет свою роль:

• Азот влияет на рост зеленой массы
• Калий повышает устойчивость к низким температурам
• Фосфор обеспечивает урожайность

Недостаток или избыток элементов питания негативно сказываются на развитии растений. Поэтому важно определить их количество в грунте. Если элементов питания недостаточно, их следует внести в форме удобрений. Но важно строго дозировать все минеральные добавки! Ведь намного труднее б у дет извлечь из почвы лишние элементы.

В достаточном количестве эти элементы содержатся в почвах, богатых органикой. Чернозем здесь занимает первое место. Он от природы имеет уникальный состав и обладает повышенным плодородием. Поэтому материал не нуждается ни в каких удобрениях.

Стоит также отметить, что состав чернозема невозможно повторить искусственным замешиванием компонентов. Можно приблизится к его показателям, но создать точно такой же материал искусственно – нет. В этом состоит уникальность чернозема.

Содержание органического вещества

Органическая часть чернозема – это сложная многокомпонентная система. Она образуется из корней и надземных органов растений, останков живых организмов, микробов. В благоприятных условиях эти остатки подвергаются сложным превращениям и разлагаются. Приблизительно 80% превращаются в минералы, а 2 0% — в гумус.

Гумус состоит из:

• Сложных органических соединений (белков, липидов, углеводов, лигнинов)
• Продуктов полураспада органики (моносахаридов, аминокислот)
• Гуминовых веществ

Органика обеспечивает питание растений, уменьшает плотность и повышает пористость грунта, регулирует накопление воды и ее прохождение через массивы. Чем выше ее содержание, тем плодороднее считается почва.

Самое высокое количество гумуса в типичных черноземах. Важно заметить, что гумус в этом типе почвы состоит, в основном, из гуминовых кислот. В нем нет агрессивных свободных фульвокислот, которые могут повредить корни растений. Таких соединений образуется очень мало, все они связываются с гуминовыми кислотами.

Массовая доля пестицидов

Количество пестицидов в грунте отображает его химическую безопасность. Эти соединения применяются для борьбы с насекомыми, вредителями сельскохозяйственных культур. Случается, что нормы внесения ядохимикатов нарушаются. Кроме того, пестициды имеют свойство накапливаться в почвах , переноситься с одних площадей на другие через подземные воды.

Самыми опасными и в то же время показательными являются соединения ГХЦГ (гексахлорциклогексан) и ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан). Их и определяют, чтобы понять, насколько сильно загрязнен чернозем. Массовая доля этих пестицидов, согласно стандартам, не должна превышать 0,1 мг/кг.

Санитарные показатели

Для определения санитарной безопасности важны такие параметры:

• Содержание бактерий группы кишечной палочки и энтеробактерий (индекс санитарных показателей микроорганизмов)
• Содержание патогенных микробов
• Содержание жизнеспособных яиц гельминтов

Два последних показателя должны быть нулевыми: патогенные организмы и жизнеспособные яйца глистов в черноземе недопустимы. Энтеробактерий и кишечных палочек может быть до 10 клеток в 1 грамме грунта. Тогда почва все еще будет считаться чистой. Если клеток от 10 до 100 штук, грунт условно-чистый, когда больше – он опасный и непригодный для культивации.

Главные источники биологического загрязнения чернозема – канализации и органические удобрения. Поэтому не рекомендуют использовать землю , расположенную вблизи городских стоков. Нельзя применять человеческие экскременты в качестве удобрений. Навоз же перед внесением на поля нужно обязательно обеззараживать. Подробнее об этом вы можете прочитать на нашей странице Правила хранения навоза.

Итак, мы рассмотрели главные свойства чернозема.

Как мы уже сказали, помимо них существуют и совсем специфические:

• Плотность твердой фазы
  Он оценивает свойства минеральной и органической частей грунта. Величина зависит исключительно от состава твердых частиц. Определяют показатель после высушивания и максимального уплотнения пробы. В таком состоянии сопоставляют ее вес и объем.
  Измеряется плотность твердой фазы в кг/мᶾ или в г/смᶾ. В верхних слоях ее величина бывает меньше, чем в нижних. Это связано с большей концентрацией органических веществ. Для выщелоченных и оподзоленных черноземов показатель равен 2,05-2,09 г/смᶾ. В нижних слоях он увеличивается до 2 , 3-2,6 г/смᶾ.
• Плотность скелета
  Это отношение массы сухой пробы к ее объему при исследовании без нарушения пористой структуры. Иначе ее еще называют плотностью сложения. Она зависит от структуры грунта и плотности твердого вещества. Вычисляют показатель по формуле или определяют экспериментальным путем. Измеряется в кг/мᶾ либо в г/смᶾ.
• Массовая доля сухого вещества
  Это отношение массы полностью высушенного образца к весу в его естественном состоянии. Она показывает, сколько в пробе твердых частиц, а какую часть занимает вода. В норме доля должна составлять не меньше 25%.
  В состав сухого вещества входят минеральные и органические компоненты. Они растворяются в воде и превращаются в питательные элементы для растений. Поэтому плодородие во многом зависит от их количества.

Подведем итог.

Чернозем – это универсальная плодородная земля, которую можно применять для выращивания любых растений, повышения урожайности. Она может быть использована как самостоятельно, так и в качестве удобрения. Однако, прежде чем покупать чернозем, изучите его характеристики. Ведь эта земля может не только принести пользу, но и нанести вред. Поэтому мы настоятельно рекомендуем ознакомиться с нашей страницей Чем богат чернозем, его плюсы и минусы.

Как мы уже сказали, на этой странице мы рассмотрели те свойства чернозема, которые практически невозможно определить вне лаборатории. Если же у вас нет возможности отдать пробу на исследования, советуем прочитать нашу ста т ью Как определить качество чернозема. В ней описаны свойства, которые вы сможете определить самостоятельно, не имея под рукой сложного оборудования.

Источник

Черноземы обыкновенные

Условия формирования

Обыкновенные черноземы приурочены к северной части степной зоны с семиаридным климатом. Они формируются на лёссах и лёссовидных суглинках или элюводелювии коренных пород, преимущественно глинисто-суглинистого состава, под разнотравно-дерновиннозлаковыми северными (настоящими) степями. В настоящих степях по сравнению с луговыми в составе растительности снижается количество разнотравья и корневищных злаков и относительно увеличивается количество корней по сравнению с надземной частью растений. Водный режим непромывной, сквозное или глубокое промачивание в этих почвах бывает очень редко.

Морфологическое строение профиля

(О) — Аv — А(са) — ABca — Bca — BCса — Cca

Обыкновенные черноземы имеют хорошо выраженный гумусовый горизонт темно-серого или черного цвета отчетливой зернистой или зернисто-комковатой структуры. Мощность прокрашенной гумусом толщи (А+АВса) обычно 40–80 см. Нижняя граница гумусового горизонта может иметь различный вид. В отличие от постепенного ослабления темной гумусовой окраски в почвах европейской части ареала, в черноземах Западной Сибири граница гумусового горизонта имеет языковатую или карманистую форму. Вскипание от HCl отмечается внизу горизонта А(са) или в верхней части АВса. Карбонатные выделения появляются несколько ниже линии вскипания в виде редкого псевдомицелия или неясных пропиточных пятен, их максимум в форме белоглазки сосредоточен в горизонте Bca. На глубине 300–500 см могут наблюдаться выделения гипса и легкорастворимых солей.

Основные почвообразовательные процессы

• Подстилкообразование слабое
• Гумусово-аккумулятивный процесс
• Биогенное и коагуляционное
• оструктуривание интенсивное
• Элювиально-иллювиальное
• перераспределение карбонатов

Хозяйственное использование

Обыкновенные черноземы характеризуются высоким естественным плодородием, их распаханность очень высокая (в отдельных регионах до 60–70%). Основное направление сельского хозяйства на этих почвах — зерновое (яровая и озимая пшеница, кукуруза). Значительные площади занимают технические культуры (сахарная свекла, табак, подсолнечник). Развито мясомолочное животноводство. В пахотных почвах широко распространены водная и ветровая эрозия, дегумификация, переуплотнение. При сельскохозяйственном использовании большое значение имеют мероприятия по накоплению и сбережению влаги в почве и защите почв от эрозии. Для получения высоких урожаев эффективно совместное внесение минеральных и органических удобрений.

Аналитическая характеристика чернозема обыкновенного [35]

Свойства

Обыкновенные черноземы близки по свойствам к типичным, но процесс гумусонакопления в них ослаблен, содержание гумуса быстро падает с глубиной. Гумусовый горизонт, с содержанием гумуса 5–8% при тяжелом гранулометрическом составе и 4–5% — при легком, характеризуется прекрасной макро- и микроструктурой. Состав гумуса гуматно-кальциевый (С_гк/С_фк около 2). Почвы характеризуются нейтральной реакцией, высокой емкостью поглощения (40–55 ммоль (экв.)/100 г почвы) и полностью насыщенным основаниями поглощающим комплексом. Распределение по профилю илистой фракции, полуторных оксидов и кремнезема равномерное. Хорошо выраженная водопрочная структура обусловливает благоприятный водно-воздушный режим.

Схематический почвенно-геоморфологический профиль с черноземами обыкновенными в условиях эрозионного рельефа. Степь. Среднерусская возвышенность [1]

Микроморфологическая характеристика

А Характеризуется темно-серым цветом, губчатым микросложением, многопорядковой организацией агрегатов, очень большим количеством экскрементов почвенной мезофауны (дождевых червей, энхитреид и др.), высокой меж- и внутриагрегатной пористостью, преобладанием скоагулированного темноокрашенного гумуса (гумус типа «мулль») и высокого количества мелких сильноразложенных растительных тканей, плазма глинисто-гумусовая, изотропная.

АВса Неоднородный по микростроению, присутствуют зоны и агрегаты с разным содержанием тонкодисперсного темного гумуса, преобладает карбонатно-глинистая плазма с кристаллитовой оптической ориентацией, в отдельных зонах плазма глинисто-гумусового состава, материал пористый, с большим количеством биогенных пор, появляется мелкозернистый кальцит в отдельных порах

Вса Отличается глинисто-карбонатной плазмой с кристаллитовой оптической ориентацией и большим разнообразием карбонатных новообразований — преобладает рассеянный микрозернистый кальцит в основной массе, повышенные его концентрации вокруг и внутри пор, встречаются мелкозернистые новообразования в порах каналах, игольчатая форма кальцита образует кутаны в биогенных порах-каналах.

ВСса Высокопористый микроагрегированный материал с глинисто-карбонатной кристаллитовой плазмой, встречаются округлые карбонатно-глинистые агрегаты-ооиды с концентрической оптической ориентацией глины, в биогенных порах каналах встречаются мелкозернистые кристаллы кальцита [46, 182].

В.М. Колесникова, М.П. Лебедева-Верба

Гель-хроматограмма гуминовых веществ

Молекулярно-массовое распределение системы гуминовых кислот чернозема отражает высокую степень трансформации органических остатков. Процесс гумификации заходит настолько глубоко, что практически полностью исчезают остатки исходных высокомолекулярных биополимеров и протогуминовые вещества. Доминируют молекулярные фракции «зрелых» гуминовых кислот с высоким содержанием углерода (до 60%) и значительной долей ароматических фрагментов в составе молекул. В составе молекул практически отсутствуют алифатические фрагменты полисахаридов и белков, источником которых являются органические остатки.

В.В. Демин, Ю.А. Завгородняя

• Черноземы обыкновенные, масштаб 1:60 000 000

Источник