Почвы достигающие физической спелости раньше других называют

Плужная подошва, корка, условия их образования и борьба с ними

Физическая спелость почвы

Основные физические, физико-механические и водные показате­ли почвы в совокупности определяют пригодность ее к механичес­кой обработке. Состояние почвы, при котором в процессе механи­ческой обработки она хорошо крошится и не прилипает к орудиям обработки, характеризуется физической спелостью. При таком состоя­нии почва физически спелая, созревшая и пригодна для качествен­ной механической обработки. За пределами физической спелости почва обрабатывается плохо, процесс обработки требует большего тягового усилия, больших затрат труда, времени и средств. Поэтому почву надо обрабатывать только в момент физической спелости.

Физическая спелость почвы определяется гранулометрическим составом, структурой и содержанием гумуса и воды в почве. Эти факторы неравнозначны. На почвах тяжелого гранулометрическо­го состава, с большим содержанием физической глины влажность почвы оказывает первостепенное влияние на «поспевание» — го­товность почвы к качественной обработке. Оптимальная влаж­ность при обработке тяжелых почв составляет 50 % полевой влагоемкости. Незначительное отклонение влажности от этой величи­ны в большую или в меньшую сторону делает почву непригодной для качественной обработки.

С уменьшением содержания в почве глинистых фракций утра­чивает свое значение и влажность почвы. При этом расширяются верхняя и нижняя границы влажности для пригодности почвы к обработке. Оптимальные сроки обработки почвы увеличиваются. Если тяжелоглинистые почвы имеют незначительный период го­товности к обработке, исчисляемый минутами или часами, то с облегчением гранулометрического состава в связи с расширением границ влажности для пригодности к обработке этот период уд­линяется до нескольких дней (табл. 16).

Наряду с гранулометрическим составом и влажностью почвы на физическую спелость большое влияние оказывают содержание гумуса, структура и сложение. Эти факторы значительно расширя­ют границы влажности для пригодности почвы к обработке, так как высокогумусированные, хорошо оструктуренные почвы с вы­сокой порозностью лучше поглощают избыточное количество влаги и медленнее отдают (теряют) ее, чем уплотненные почвы.В практике сельского хозяйства о наступлении физической спелости судят по влажности почвы, а также по посерению греб­ней и по способности смятой в руке и брошенной с высоты 1— 1,5 м почвы распадаться на отдельные комочки.

В результате агротехнического воздействия на почву (лущение, вспашка, культивация, боронование, прикатывание и т. п.) и есте­ственных процессов (осадки, ветер, высушивание и т. д.) происхо­дят изменения физических свойств почвы — образование плужной подошвы, почвенной корки.

Плужная подошва — это уплотненный слой почвы на границе пахотного и подпахотного горизонтов. Она значительно снижает поступление воды в почву, в подпахотные слои ее, вызывает пере­увлажнение верхних слоев и увеличивает сток воды с полей даже при общем дефиците влаги. Образуется плужная подошва в ре­зультате проведения основной обработки почвы в течение дли­тельного времени примерно на одинаковую глубину. Под тяжес­тью почвообрабатывающих машин, в основном плугов, происхо­дит уплотнение почвы на глубине обработки. В то же время в ре­зультате длительной интенсивной обработки наблюдается разрушение структуры почвы. В ней возрастает доля пылевид­ных частиц. Эти частицы под действием воды и других факторов опускаются вниз по профилю, до уровня уплотненного почвооб­рабатывающими машинами слоя, аккумулируются в нем, оконча­тельно закупоривая поры и межагрегатные пустоты этого слоя, и практически превращают его в водоупорный, водонепроницае­мый слой — плужную подошву. Она ухудшает водный, воздушный и пищевой режимы, условия роста и развития культурных расте­ний, снижает их урожайность.

Для предотвращения образования плужной подошвы и ее уст­ранения необходима система дифференцированной обработки почвы, предусматривающая чередование различных (отвальной и без отвальной) разноглубинных технологий обработки почвы. Наряду с отвальной обработкой (вспашкой) следует шире применять бе­зотвальные орудия — чизели, плуги типа «параплау» и т.д., учиты­вая реакцию возделываемых культур на эти способы обработки почвы. Чизели, плуги типа «параплау», имея значительно меньшую площадь соприкосновения с подпахотным горизонтом, значитель­но меньше и не по всей плоскости уплотняют почву и предотвра­щают формирование плужной подошвы.

Почвенная корка — это уплотненный слой самого верхнего го­ризонта почвы. Она служит механическим препятствием на пути появляющихся всходов культурных растений, значительно ухуд­шает газообмен почвы с приземным слоем воздуха, обрекая про­ростки культурных растений на кислородное голодание, способ­ствует развитию болезней и в целом приводит к изреживанию и даже полному уничтожению всходов, резко снижает урожайность сельскохозяйственных культур.

Почвенная корка чаще всего образуется на полях, не занятых культурными растениями, преимущественно весной, до появле­ния всходов или в процессе их появления. Она — результат совме­стного действия антропогенных и естественных факторов: интен­сивная систематическая механическая обработка почвы приводит к ухудшению ее структуры, накоплению пылевидных, илистых фракций, снижению водопрочности почвенных агрегатов. Выпа­дающие на такую почву ливневые осадки усиливают распыление агрегатов, заиливают капилляры и межагрегатные поры верхнего слоя почвы, превращая ее после высыхания в сплошной, непро­ницаемый монолит.

Образованию почвенной корки может способствовать прикатывание почвы до наступления физической спелости, особенно на бесструктурных почвах. Выпадающие сразу после прикатывания осадки также усиливают этот процесс.

Приемы борьбы с почвенной коркой разделяют на долговре­менные и оперативные. К долговременным относятся мероприя­тия, улучшающие структуру и прочность агрегатов, а также спо­собствующие повышению содержания органического вещества (гумуса) почвы.

К оперативным методам борьбы с коркой относятся меха­нические приемы разрушения уплотненного слоя почвы: боро­нование довсходовое и по всходам, обработка почвы и посевов игольчатыми рабочими органами и т д. Формирование на по­верхности почвы рыхлого мульчирующего слоя толщиной 1,5—2 см, прерывающего капилляры, препятствует возникновению почвен­ной корки или по меньшей мере снижает темпы ее образова­ния и вредоносность. Поэтому в агрегате с катками следует применять легкие бороны, которые и формируют этот мульчи­рующий слой.

Источник

ОБЩИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ, ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ

Почва обладает общими физическими свойствами (структура, структурность, водопрочность, плотность твёрдой фазы, плотность сложения, скважность), физико-механическими (связность, прилипание, пластичность, набухание, спелость) и химическими (поглотительная способность, реакция почвенного раствора, плодородие).

Общие физические свойства почв

Структура и структурность.Почва обладаетопределёнными физическими свойствамисреди которых различают структуру и структурность. Структура – это отдельности или агрегаты, на которые распадается почва в спелом состоянии. Структурность – способность почвы распадаться на агрегаты. Различают макро- (диаметр почвенных комочков от 0,25 до 10 мм) и микроструктуру (диаметр комочков 2 за 1 сек. при градиенте температуры в 1º К/м. Она зависит от механического состава, влажности почвы и содержания в ней воздуха.

Теплоёмкость – это способность почвы поглощать тепло и выражается в количестве тепла, которое необходимо для нагревания единицы массы (1 кг) или объёма почвы (1 м 3 ) на 1°С [Дж/(кг · К)]. Теплоёмкость зависит от минералогического и механического составов, влажности почвы и содержания в ней органического вещества.

Отражательная способность– это способность почвы отражать лучистую энергию солнца и выражается через альбедо, которое представляет собой отношение отражённого количества лучистой энергии к общему её количеству. Почвы отражают от 15 до 45% энергии.

Химические свойства почв

К данному явлению можно отнести функции коллоидных частиц, поглотительную способность и реакцию почвенного раствора.

Понятие о коллоидных растворах.Химические свойства почв обусловливаются наличием в ней коллоидных растворов, состоящих из коллоидных частиц чрезвычайно мелких размеров ( 2+ , Мg 2+ , К + , NH₄ + и др.), вносимых человеком в виде минеральных удобрений или освобождающихся при разложении органических удобрений и растительных остатков. Поэтому, чем выше величина обменного поглощения, тем больше катионов удерживает почва, и тем больше, следовательно, в ней запас питательных веществ. Наиболее распространёнными катионами являются Са 2+ , М 2+ , которые присутствуют во всех почвах. Они оказывают положительное влияние на почву. Катионы Са ++ и Mg ++ являются хорошими коагуляторами, способствуют образованию структуры, обеспечивают благоприятные условия для деятельности микроорганизмов.

Органические и минеральные коллоиды вместе с обменно-поглощенными из почвенного раствора катионами называются почвенным поглощающим комплексом.

Биологическая поглотительная способность. Способность почвы накапливать в результате жизнедеятельности растений и микроорганизмов зольные элементы и азот называется биологической поглотительной способностью. Живые организмы избирательно усваивают исходя из физиологической потребности из растворов элементы, переводят их в нерастворимые соединения, тем самым способствуют их аккумуляции в верхних горизонтах почвы.

Реакция почвенного раствора.Одним из основных вопросов агрономического почвоведения является учение о реакции почвы. Большинство растений требует для своего развития нейтральной или слабокислой реакции. Почвенный раствор – это свободная почвенная вода. Большая часть соединений находиться в почвенном растворе в виде ионов. Различают актуальную (или активную), потенциальную, обменную и гидролитическую кислотность.

Актуальная кислотность – это кислотность почвенного раствора. Её величина зависит от количества органических и минеральных кислот в растворе. Выражают её величиной водного рН. Реакция почвенного раствора определяется концентрацией находящихся в нем ионов водорода Н + и гидроксила ОН — . При этом концентрация ионов водорода в чистой воде, имеющей нейтральную реакцию, равна 10 -7 г/л H + . Иметь дело с такими малыми величинами неудобно, то оперируют с отрицательным десятичным логарифмом концентрации H + -иона. Этот логарифм обозначают pH. Поэтому, в нейтральных растворах рН = 7, в щелочных — >7 и в кислых — + и Al +++ , находящихся в поглощённом состоянии в почвенном поглощающем комплексе. Так как прочность связи водорода и алюминия с почвенным поглощающим комплексом различна, то потенциальная кислотность подразделяется на обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность – это кислотность раствора, образующаяся при вытеснении H + и Al +++ нейтральной солью (KCl, NaCl, BaCl₂).

Гидролитическая кислотность – это кислотность раствора, образующаяся при взаимодействии почвы с гидролитически щелочной солью (т.е. солью сильного основания и слабой кислоты).

Повышенная кислотность угнетает деятельность микроорганизмов, питательный режим резко ухудшается. В кислых почвах происходит разрушение её структуры.

Сельскохозяйственные культуры, такие как картофель, овёс, рожь, лён лучше всего развиваются в условиях слабокислой или близкой к нейтральной реакции (pH 5,1-6), а горох, пшеница — при pH 6-7.

Основной мерой борьбы с повышенной кислотностью является известкование почв. Многие почвы обладают щелочной реакцией (pH>7) и для ликвидации щёлочности проводят гипсование почвы.

Буферность почвы – это способность почвы сохранять свою реакцию при сравнительно небольшом добавлении кислот или щелочей.

Плодородие.Почвы в отличие от горной породы обладает важнейшим свойством – плодородием. Плодородие – это способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде и воздухе. В зависимости от происхождения выделяют естественное (природное) и искусственное плодородие.

Естественное, или природное плодородие – плодородие, которое создаётся в почве под влиянием природных факторов почвообразования и которое присуще любой почве как природному телу. Создаётся оно медленно.

Искусственное плодородие– плодородие, которое создаётся при воздействии человека на почву. Мощность его зависит от уровня естественного плодородия и характера воздействия человека на почву.

Выделяют также потенциальное и действительное (эффективное) плодородие. Потенциальное плодородие – плодородие, которое определяется общим (валовым) запасом питательных веществ в почве и которое показывает степень богатства почвы элементами питания. Действительное (эффективное) плодородие – плодородие, которое зависит от количества в почве элементов питания в доступных растениям формах, от содержания воды, кислорода, воздуха и других условий, необходимых для роста и развития растений. Показателем степени его является величина урожая. Фактически эффективное плодородие представляет собой суммарное выражение естественного и искусственного плодородия.

Источник

АГРОИНФормация

Агропортал — все для специалистов агропромышленного комплекса

Физико-механические свойства почвы

Проведение технологических операций, их качество тесно связаны с физико-механическими (технологическими) свойствами почв. Сюда относятся: пластичность, липкость, твердость, сопротивление сдвигу, трение, связность и др.

Пластичностью называется способность почвы деформироваться и принимать приданную ей форму, сохранять ее после прекращения внешнего воздействия. Проявляется пластичность в определенных пределах влажности. Верхним пределом пластичности является влажность, при которой почва начинает течь, нижним — при котором почву еще можно раскатать в шнур диаметром 3 мм. Пластичность зависит от гранулометрического, химического и минералогического состава почвы, от формы ее частиц. Наибольшей пластичностью обладают глинистые почвы, наименьшей — песчаные. Увеличение содержания обменного натрия увеличивает пластичность, кальция и магния — уменьшает. Почвы с большим содержанием гумуса обладают меньшей пластичностью. Пластичная почва обладает слабым сопротивлением к механическому воздействию, при проходе по ней машин образуются колеи по ходу колес.

Липкость — способность почвы прилипать к соприкасающимся с ней предметам. Прилипает почва тогда, когда сцепление между почвенными частицами меньше, чем между ее частицами и соприкасающимися с ней предметами. Липкость зависит от гранулометрического, химического и минералогического состава почвы, ее структуры. Она максимально проявляется в определенных пределах влажности. Прилипание почвы к рабочим частям сельскохозяйственных орудий вызывает сильное тяговое сопротивление, при этом ухудшается качество ее обработки.

Твердость почвы — это сопротивление ее приложенным силам при разрезании, расклинивании, сдавливании. Существует тесная зависимость между тяговым сопротивлением почвы при обработке и перекатывании машин и твердостью почвы. Высокая твердость почвы снижает всхожесть семян, мешает развитию корней растений.

При проведении обработки большое значение имеют такие свойства почвы, как сопротивление сдвигу и трение. Трение металл — почва— это сила сопротивления скольжению металла по почве. Сопротивление сдвигу — это сопротивление почвы усилиям по смещению одной ее части по отношению к другой. Сопротивление сдвигу складывается из сцепления, обусловленного молекулярными и капиллярными силами, а также сил внутреннего трения. Сопротивление сдвигу зависит от гранулометрического состава, плотности сложения, влажности, а также прилагаемой внешней нагрузки.

Связность — способность почвы оказывать сопротивление усилиям, стремящимся разъединить почвенные частицы. Она зависит от гранулометрического, химического, минералогического состава, оструктуренности почвы. Наибольшей связностью обладают глинистые, насыщенные натрием почвы, наименьшей — песчаные. Более оструктуренные почвы обладают меньшей связностью. Такие технологические операции, как рыхление, крошение, перемешивание, выравнивание поверхности, проводятся наиболее качественно при наименьшей связности почвы.

Состояние почвы, при котором она хорошо крошится, обладает наименьшей связностью и липкостью, наблюдается в определенном интервале влажности и называется физической спелостью. Физическая спелость зависит от всех ее физико-механических свойств и, следовательно, тесно связана с гранулометрическим, химическим, минералогическим составом почв, их оструктуренностью и др. Большинство технологических операций необходимо проводить только в момент физической спелости почвы, при этом в результате крошения достигается наибольший выход агрономических ценных фракций структуры почвы (кроме’ самых легких почв).

Наиболее простой способ определения физической спелости состоит в следующем: горсть почвы слегка сжимается в руке и бросается с высоты груди на землю. Если она рассыпается на мелкие комочки, то считается готовой к обработке. Физическая спелость для большинства почв варьирует в пределах от 60 до 90% относительной влажности почв. Для среднесуглинистых почв физическая спелость наступает при следующей абсолютной влажности (%): дерново-подзолистые—12—21, серые лесные — 15—23, черноземы— 15—24, каштановые— 13—23, каштановые солонцеватые — 13—20.

Интервал оптимальной влажности обработки в значительной мере зависит от гранулометрического состава почвы: чем он тяжелее, тем более узок интервал физической спелости. Особенно важно проводить обработку при ее физической спелости на тяжелых почвах. При пониженной влажности поверхностные силы связывают агрегаты друг с другом, при обработке пласт почвы не крошится, а ломается, образуются глыбы и большое количество пыли. При высокой влажности пласт не крошится, поверхность его становится блестящей (отвал залипается), замазывается, происходит образование корки и плужной подошвы, разрушается структура, при высыхании такая почва сильно затвердевает и требует интенсивной дополнительной обработки.

Обработку песчаных почв можно проводить в очень широком интервале влажности, так как они обладают наименьшей пластичностью, липкостью и связностью, однако образование оптимального размера агрегатов почвы происходит в значительно более узком интервале влажности.

Сроки наступления физической спелости зависят от гранулометрического состава почвы (чем легче почва, тем она раньше поспевает), рельефа (западины просыхают медленнее, чем ровные места и тем более склоны), экспозиции склона (южные просыхают раньше остальных), густоты растительности и др. Интервал оптимальной для обработки влажности почвы зависит от структурного состояния почвы, содержания гумуса и качественного состава обменных катионов. Поэтому при том же гранулометрическом составе этот интервал значительно шире у черноземов, которые лучше оструктурены, содержат больше гумуса и кальция. Состояние физической спелости у них сохраняется более длительный период времени. Это имеет очень большое практическое значение, так как позволяет проводить обработку в оптимальные сроки, что сказывается как на урожае, так и на плодородии почвы.

Состояние физической спелости почвы по-разному оценивается в зависимости от приема обработки почвы, особенностей действия на почву рабочих органов орудий, скорости обработки. Например, интервал влажности, при которой можно обрабатывать почву дисковыми орудиями, уже, чем при обработке фрезой, но шире, чем при обработке плугом. При увеличении скорости обработки возрастает интервал оптимальной влажности.

При состоянии физической спелости почвы тяговые усилия, необходимые для ее обработки, минимальны, в связи с чем уменьшается расход горючего и повышается производительность труда.

Источник