Качество структуры почвы это

Чем богаче почва минеральными и органическими коллоидами, тем шире возможности для ее агрегации.

Процесс образования структуры протекает под влиянием коагуляции коллоидов, склеивания механических элементов коллоидными пленками, а также под воздействием корней растений, гиф грибов оплетающих почвенные комки и зерна и проникающие внутрь них.

Особенно большое значение для образования структуры почв имеет гумус. Как коллоидное вещество, он под влияния катионов Са и Mg способен переходить в нерастворимую форму и давать прочный и нерастворимый в воздухе гель. Этот гель, играющий роль клея, и придает структурным агрегатам водопрочность.

Многолетняя травянистая растительность как фактор почвообразования играет двоякую роль. Во – первых, в результате развития корневой системы почва распадается на комки. Во – вторых, образующийся при разложении травянистых растительных остатков гумус пропитывает почвенные комочки и прочно их скрепляет. Наряду с травами, любая полевая культура оказывает определенное влияние на структурообразование, при этом, тем больше, чем выше урожай. Образованию агрономически ценной структуры, способствуют и органические удобрения. В образовании структуры почв принимают участие и дождевые черви, которые, пропуская через кишечный тракт частицы почвы, выбрасывают их в виде небольших водопрочных комочков – капролитов, которые содержат доступные для растений питательные вещества.

Периодическое увлажнение и высушивание почвы также способствует образованию структуры. При увлажнении почва набухает, увеличивается в объеме, а при высыхании ее объем уменьшается, появляются трещины, по которым она распадается на отдельности.

На образование агрегатов также влияют промерзание и оттаивание почв. Они лучше формируются при промерзании почв с влажностью 60 – 90 % от полной влагоемкости. Однако эти агрегаты не водопрочны.

Большое значение в структурообразовании почвы имеют микроорганизмы, хотя механизм их действия в этом отношении еще недостаточно изучен.

В природе наблюдается и разрушение структурных комочков. Оно может вызываться деятельностью атмосферных осадков, преимущественно в самых верхних слоях почвы. Некоторые разрушения агрегатов происходят в результате механической обработки почвы и особенно многократного дискования и боронования пересохших почв. Заметно портится структура и при пахоте влажной почвы, когда она мажется, залипает, а так же при вспашке пересохшей почвы. Распыление почвы вызывается и биологическими факторами. Под влиянием микроорганизмов в почве происходит разложение органического вещества, особенно интенсивное при развитии аэробных процессов. Минерализации подвергается и гумус – основное цементирующее вещество в образовании почвенной структуры.

4. Структура влияет на ряд важнейших в агрономическом отношении свойств почвы, что сказывается в конечном итоге на урожае сельскохозяйственных культур. Она оказывает положительное влияние на физические свойства – пористость, плотность сложения, водный, воздушный, тепловой, окислительно-восстановительный, микробиологический и питательный режимы; физико-механические свойства – связность, удельное сопротивление при обработке, коркообразование; противоэрозионную устойчивость почв.

При наличии агрономически ценной структуры в почве создается благоприятное сочетание капиллярной и некапиллярной пористости. Между агрегатами преобладают некапиллярные поры, а внутри агрегатов капиллярные. В бесструктурной почве механические элементы лежат плотно, поэтому в ней образуются в основном капиллярные поры. Эти особенности строения и пористости структурных и бесструктурных почв оказывают огромное влияние на водно-воздушный и питательный режимы. Структурные почвы, благодаря наличию некапиллярных пор, хорошо впитывают влагу, которая по мере движения рассасывается комками, промежутки между комками заполняются воздухом.

В такой почве потери воды от поверхностного стока незначительны. Бесструктурной почвой вода поглощается медленно, значит, часть ее может теряться вследствие поверхностного стока. В такой почве нередко наблюдается два крайних состояния увлажнения: избыточное и недостаточное. При избыточном все промежутки заполнены водой, воздух отсутствует. В этих условиях развиваются анаэробные процессы, ведущие к потерям азота в результате денитрификации, образованию вредных для растения закисных форм железа и марганца, накоплению неподвижных не силикатных форм полуторных окислов и к закреплению фосфора в труднорастворимые формы, т.е. создается неблагоприятный питательный режим.

Агрономически рыхлая структура, придавая почве рыхлое сложение, облегчает прорастание семян и распространение корней растений, а также уменьшаются энергетические затраты на механическую обработку почвы. Структурная почва хорошо поглощает воду и резко снижает поверхностный сток, а, следовательно, смыв и размыв почвы. Структурные комочки размером более 1-2 мм устойчиво противостоят развеванию ветром.

Рассмотренное выше агрономическое значение структуры позволяет сделать следующее общее заключение: « во всех случаях на почвах одного типа, одной генетической разности и в одних агротехнических условиях структурная форма всегда характеризуется более благоприятными для с/х культур показателями, нежели бесструктурная или малоструктурная.

5. Структура почвы динамична. Она разрушается и восстанавливается под влиянием различных факторов. Управление ими позволяет поддерживать почву в необходимом структурном состоянии.

Причины утраты структуры: механическое разрушение, физико-химические явления и биологические процессы.

Механическоеразрушение структуры протекает под влиянием обработки почвы, передвижение по ее поверхности машин и орудий, животных, ударов капель дождя. Важнейшие пути уменьшения механического разрушения – обработка почв в состоянии ее спелости, а также минимализация обработок.

Физико-химические причины –связаны с реакциями обмена двухвалентных катионов (Ca, Mg) в ППК на одновалентные (Na и аммоний). При этом коллоиды, прочно цементирующие механические элементы в агрегаты, пептезируются при увлажнении и структурные отдельности разрушаются. Поэтому процессы химической мелиорации почв (известкование, гипсование) приводящие к обогащению ППК обменным Са способствуют улучшению структуры.

Биологическиепричины разрушения структуры связаны с процессами минерализации почвенного гумуса – главного клеящего вещества при образовании структуры.

Восстановление и сохранение структуры в условиях с/х использования почв осуществляется агротехническими методами. Улучшение структурного состояния почв возможно также с помощью искусственных структурообразователей. К агротехническим мероприятиям относят обработку почв в состоянии физической спелости, известкование кислых почв, гипсование солонцов, внесение органических и минеральных удобрений. Прочная структура восстанавливается под действием многолетних трав и однолетних с/х культур.

Лекция № 7 (2 часа)

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Структура почвы, общие физические и механические свойства почв

1. Структура почвы

Совокупность агрегатов различной величины, формы, порозности, механической прочности и водопрочности называют почвенной структурой.

Способность почвы распадаться при обработке на комочки, или агрегаты, различной величины и формы называется структурностью.

Форма, размер и качественный состав структурных агрегатов в разных почвах, а также в одной почве, но в разных ее генетических горизонтах неодинаковы. По форме различают три основных типа структуры:

1. кубовидная – структурные отдельности равномерно развиты по трем взаимно перпендикулярным осям;
2. призмовидная – отдельности развиты по вертикальной оси;
3. плитовидная – отдельности развиты по двум горизонтальным осям.

В свою очередь кубовидная структура делится на:

1. глыбистую – отдельности неправильной формы и имеют неровную поверхность;
2. комковатую – агрегаты неправильной округлой формы, грани не выражены;
3. ореховатую – агрегаты более или менее правильной формы, грани хорошо выражены, поверхность ровная, ребра острые;
4. зернистую – агрегаты более или менее правильной формы, иногда округлой, с выраженными гранями.

Призмовидная структура делится на:

1. столбовидную – отдельности слабо оформлены, с неровными гранями и округлыми ребрами;
2. столбчатую – агрегаты правильной формы с довольно хорошо выраженными гладкими боковыми и вертикальными гранями, с округлым верхним основанием и плоским нижним;
3. призматическую – грани хорошо выражены, с ровной глянцевой поверхностью и острыми ребрами.

Плитовидная структура делится на:

1. плитчатую – агрегаты с более или менее развитыми горизонтальными плоскостями спайности;
2. чешуйчатую – отдельности по форме напоминают чешую рыбы;
3. листоватую;
4. пластинчатую.

В зависимости от размера структурные агрегаты подразделяют на следующие группы:

1. макроагрегаты – >10 мм;
2. мезоагрегаты – 10–0,25 мм;
3. микроагрегаты – 45 %).

Устойчивость структуры к механическому воздействию и способность не разрушаться при увлажнении (водопрочность) определяют сохранение почвой благоприятного сложения при многократных обработках и увлажнении. При отсутствии этих качеств структурные агрегаты быстро разрушаются, и почва становится бесструктурной. Во влажном состоянии такие почвы заплывают, при подсыхании образуют корку.

Необходимо знать, что не всякая водопрочная структура является агрономически ценной. Важно, чтобы водопрочные агрегаты имели рыхлую упаковку, были пористые и обладали способностью легко воспринимать воду, чтобы в их поры легко проникали корневые волоски и микроорганизмы. При плотной упаковке агрегатов пористость их низкая (30–40 %), поры тонкие, в них с трудом проникают микроорганизмы и корневые волоски. Такая структура в агрономическом отношении не является ценной.

Оптимальные размеры структурных агрегатов связаны с зональными особенностями почв и условиями земледелия. Во влажных зонах более крупные агрегаты обеспечивают лучшую водо- и воздухопроницаемость, в засушливых районах благоприятен более мелкий размер агрегатов.

Для оценки структурного состояния почвы пользуются градацией, приведенной в таблице 1.

Наилучшие агрономические свойства почв степной зоны складываются при размере агрегатов 0,25–3 мм, дерново-подзолистых – 0,5–5 мм. При оценке противодефляционной устойчивости почв учитывают содержание агрегатов более 1 мм в слое 0–5 см. Важнейшее условие агрономической ценности структуры – ее водопрочность и пористость.

Содержание водопрочных агрегатов в пахотном слое черноземов колеблется преимущественно в пределах 50–70 %, что определяет устойчивость сложения и оптимальные значения плотности почвы для многих культур. Уменьшение содержания водопрочных агрегатов в типичных черноземах ниже 40% отрицательно сказывается на ряде физических свойств и в первую очередь на водопроницаемости. При снижении количества водопрочных агрегатов с 45–55 до 30 % водопроницаемость снижается в 3 раза.

Таблица 1 – Оценка структурного состояния почвы

Плотность почвы связана с содержанием в ней пор различного размера, или порозностью.

Плотность почвы после обработки в течение вегетационного периода изменяется до равновесной. Чем лучше структурное состояние, тем меньше величина дрейфа. При близких значениях оптимальной и равновесной плотности расширяются возможности минимизации обработки почвы, вплоть до отказа от нее (таблица 3).

Таблица 3 – Оптимальная и равновесная плотность средне- и тяжелосуглинистых почв и ее изменение (дрейф) в течение вегетационного периода, г/см 3 (по А.Ф. Бондареву и В.В. Медведеву)

Пористость почвы. Это объем почвенных пор в почвенном образце по отношению к объему всего образца. Рассчитывается по данным плотности почвы и твердой фазы почвы.

Н.А. Качинский предложил выделять следующие диапазоны пористости почвы (в долях единицы):

• отличная (культурный пахотный слой) 0,65–0,55
• удовлетворительная для пахотного слоя 0,55–0,50
• неудовлетворительная для пахотного слоя 2. Деградация физических свойств почв

Физическая деградация почв, особенно суглинистого и глинистого гранулометрического состава, является следствием дегумификации, осолонцевания, переувлажнения, уплотняющего и разрушающего воздействия сельскохозяйственной техники (таблица 5).

Таблица 4 – Оценка плотности и пористости суглинистых и глинистых почв в вегетационный период по Н.А. Качинскому

К основным показателям деградации физического состояния почв относятся:

• ухудшение структурного состояния почв тяжелого гранулометрического состава, характеризуемое повышением содержания глыбистой фракции (агрегаты крупнее 10 мм при сухом просеивании) и снижением содержания агрономически ценных агрегатов (10– 0,25 мм);
• снижение пористости почвенных агрегатов размером 5–7 мм;
• увеличение равновесной плотности пахотного слоя;
• снижение водопроницаемости.

Эти показатели используют для оценки степени деградации пахотного слоя основных почв. При слабой степени деградации дерново-подзолистых и серых лесных почв урожайность зерновых культур снижается на 5–10 %, при средней – на 10–30 %. при сильной – на 30–40 %. При слабой степени деградации черноземов обыкновенных и южных урожайность зерновых культур снижается на 10–25 %, при средней – на 25–50 %, при сильной – на 50 % и более.

Таблица 5 – Оценка степени деградации пахотного слоя почв по физическим свойствам (Бондарев, Кузнецова, 1988)