Физические свойства черноземной почвы

Морфологические, химические и физические свойства черноземных почв

Развитие черноземной стадии почвообразовательного процесса находит свое отражение как в морфологических, так и в физических и химических свойствах черноземных почв.

Одним из основных и характерных свойств черноземов является высокое содержание в них перегноя и, как следствие этого; черная окраска, благодаря которой эти почвы и получили свое название. И действительно, большинство разновидностей черноземных почв содержит в среднем 8—12% перегноя, но нередко это количество повышается до 15%, а иногда до 18 и даже до 20% от общего веса почвы.

Накопление столь огромного количества перегноя является наиболее существенной особенностью, свойственной черноземным почвам. Вместе с тем, перегнойный горизонт описываемых почв отличается большой мощностью, достигающей иногда 1 —1,5 м, и, что весьма существенно, количество перегноя в нем убывает книзу постепенно, без тех резких переходов, которые свойственны дерново-подзолистым и подзолистым почвам.

В качестве иллюстрации к сказанному приведем следующее описание профиля типичного чернозема.

Горизонт А — 0—55 см. Окраска почти черная, равномерная; структура зернистая, очень прочная; структурные агрегаты в подавляющем большинстве имеют диаметр 2—3 мм. Густо пронизан корнями травянистой растительности. Горизонт наибольшей аккумуляции перегноя. Содержание перегноя убывает книзу весьма постепенно.

Горизонт В — 55—125 см. Окраска черно-бурая, неравномерная, переходящая книзу в палево-серую. Структура комковатая. Менее густо пронизан корнями. В нижней части изобилует выделениями карбонатов кальция в виде конкреций «белоглазки» и «журавчиков». Бурно вскипает с соляной кислотой. Переход к следующему горизонту незаметный.

Горизонт С — глубже 125 см. Лёсс палевой окраски, пористого сложения, местами вертикально-трещиноватый.

Из приведенного описания наглядно видно, что в профиле черноземных почв нет резкой дифференциации почвенной толщи на горизонты. Постепенность перехода перегнойного горизонта в материнскую породу красноречиво говорит об отсутствии в данных почвах сильного выноса или выщелачивания, а в связи с этим, следовательно, и о богатстве этих почв необходимыми для растений питательными элементами.

Сказанное может быть наглядно проиллюстрировано данными валового анализа черноземных почв (табл. 43).

Из приведенных данных видно что в черноземных почвах только карбонаты кальция в заметной степени подвержены передвижению в нижние слои почвы; об этом говорит явное

возрастание содержания СаО по мере углубления в почву.

Что же касается других составных частей почвы, то, судя по равномерности их распространения по отдельным’ горизонтам, они почти совсем не затронуты процессами выщелачивания.

Из приведенных валовых анализов явствует и большая обогащенность черноземных почв органическими и минеральными соединениями, которые являются основным источником образования питательных веществ для растений.

Поскольку перегнойный горизонт в черноземных почвах достигает большой мощности, то очевидно, что общее содержание зольной и азотной пищи в них очень велико. Среди элементов пищи здесь следует отметить прежде всего азот, общее содержание которого в самом верхнем горизонте описываемых почв равно 0,2—0,5%, но нередко достигает 0,6%. Содержание Р2О5 в верхнем слое колеблется обычно от 0,1 до 0,2%, содержание К₂О — около 2%.

Слабое промывание почв степной черноземной зоны почти не сказывается на их механическом составе. Поэтому в отличие от дерново-подзолистых и подзолистых почв в черноземных почвах не наблюдается сколько-нибудь заметного опесчанивания верхних горизонтов, т. е. передвижения по почвенной толще вниз мельчайших илистых частичек. Наглядной иллюстрацией к сказанному могут служить данные табл. 44.

Сопоставляя между собой различные горизонты, нетрудно убедиться, что существенного различия между ними в отношении механического состава не наблюдается. Как верхние, так и нижние горизонты характеризуются примерно равным содержанием одинаковых механических фракций. Некоторые же различия в механическом составе по горизонтам (табл. 44) должны быть отнесены главным образом за счет неполной однородности самой почвообразующей породы.

Благодаря наличию карбонатов кальция и магния в материнской породе, а также вследствие слабой промываемости атмосферными осадками черноземные почвы обладают высокой степенью насыщенности основаниями (табл. 45).

Из этой таблицы видно, что черноземные почвы насыщены главным образом двумя катионами: кальцием и магнием, причем преобладающее место занимает кальций, относительное содержание которого достигает 90,4% от всей суммы поглощенных оснований. Наибольшая величина емкости поглощения обнаруживается в самом верхнем слое почвы, заключающем максимум гумуса; книзу емкость поглощения постепенно уменьшается, достигая своего минимума на глубине 90—105 см.

Благодаря богатству перегноем и насыщенности кальцием черноземные почвы обладают прочной зернистой структурой, а в связи с этим и благоприятными водными, воздушными и тепловыми режимами (табл. 46).

Зернистая структура, обусловливая свободный газообмен, исключает тем самым возможность образования и накопления в описываемых почвах каких-либо ядовитых для растений недоокисленных или закисных соединений. Будучи насыщенными основаниями, черноземные почвы в большинстве случаев обладают нейтральной реакцией, наиболее отвечающей потребности культурных растений. В более редких случаях реакция почвенного раствора в данных почвах бывает слабокислой или слабощелочной.

Общее количество воднорастворимых соединений в черноземах обычно невелико и редко достигает 0,1%, в большинстве

случаев измеряясь сотыми долями процента. При этом извлекаемые водой вещества наполовину состоят из органических, наполовину из минеральных соединений.

Количество растворимого в воде перегноя в черноземах весьма незначительно и обычно колеблется от 0,02 до 0,05%. Реакция водной вытяжки почти нейтральная, лишь в нижних горизонтах она становится слегка щелочной, что видно из табл. 47.

Обобщая все вышеизложенное, можно сказать, что черноземные почвы как среда для культурных растений обладают высоким содержанием перегноя и мощным перегнойным горизонтом; заключают в себе значительное количество зольной и азотной пищи для растений; будучи насыщены Са и Mg , обладают нейтральной или близкой к ней реакцией, ясно выраженной прочной зернистой структурой; не содержат в себе закис-ных и недоокисленных, ядовитых для растений веществ; обладают весьма благоприятными водными, воздушными и тепловыми свойствами, а вместе с тем и благоприятным пищевым режимом.

Гаркуша, И.Ф. Почвоведение/ И.Ф. Гаркуша.- Л.: Издательство сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1962.- 448 с.

Источник

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