Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Структурность почвы

1 Структурность почвы. Ее значение для растений и меры восстановлению, сохранению и улучшению

Структура почвы – важный показатель физического состояния плодородия почвы. Она определяет благоприятное строение активного слоя почвы, ее водные и водно-гидрологические константы. Частицы твердой фазы почвы, как правило, склеиваются в комочки (агрегаты). Способность почвы распадаться на агрегаты различной величины называется структурностью.

С агрономической точки зрения особый интерес представляет мелковатая и зернистая структура с размером частиц 0,25 – 10 мм. Одновременно эта структура должна быть пористой, механически упругой прочной и водоупорной. Особое значение наряду с водоупорностью приобретает оптимальная пористость структурных агрегатов. Например, в черноземной почве пористость агрегатов находится на уровне 50% их объема.

Большое значение имеет механическое разделение почвенной массы на комки (агрегаты), которое в природных условиях происходит под воздействием корневых систем растений, жизнедеятельности биоты почвы, под влиянием периодических промораживания – оттаивания, увлажнения и высушивания почвы, а в обрабатываемых землях под воздействием почвообрабатывающих орудий.

Основную роль в образовании водопрочной структуры почвы играют биологические факторы. Структурное состояние –

наиболее достоверный, интегральный показатель плодородия почвы (его агрофизических факторов).

Состояние структуры почвы непосредственно определяет параметры строения пахотного слоя. Капиллярная пористость агрегатов в структурной почве дополняется высокой некапиллярной пористостью межагрегатных промежутков. В структурной почве поддерживается наиболее благоприятное соотношение между объемом твердой фазы и общей пористостью почвы. Заданное, агрономически наиболее благоприятное строение пахотного слоя устойчиво поддерживается почвой в течение длительного времени. Почва сохраняет наиболее благоприятный интервал оптимальной плотности, который не выходит за пределы равновесной. В такой почве создаются благоприятные условия для поддержания оптимальных для возделывания растений водно-воздушного и теплового режимов.

С другой стороны скорость и высота капиллярного поднятия воды в бесструктурной почве значительно выше, чем в структурной почве. Структурные почвы, по сравнению с бесструктурными, содержат больше гумуса, азота и фосфора. Причина этого – более активные процессы в условиях оптимального физического состояния структуры почвы. Пахотные почвы в условиях экстенсивного земледелия, как правило, в течение нескольких лет теряют хорошую структуру.

Глубокий пахотный слой обеспечивает более благоприятный водно-воздушный и тепловой режимы почвы. Глубокий пахотный слой – своеобразный регулятор влажности почвы, как при недостатке, так и при избытке выпадающих осадков. Лучшие условия увлажнения почвы обеспечивают благоприятный питательный режим почвы, обусловленной, в свою очередь, нормально протекающими процессами разрушения – синтеза органического вещества. Установлено, что глубокий пахотный слой обеспечивает благоприятную минерализацию органического вещества при эффективной одновременной его гумификации и при благоприятном качественном состоянии.

В глубоком пахотном слое количество нитрифицирующих микроорганизмов, а также почвенной фауны значительно больше. В нем увеличивается содержание подвижных форм фосфора и калия. Благоприятный комплекс почвенных условий, создающихся в глубоком пахотном слое, сильно влияет на развитие корневых систем растений, а, следовательно, и на урожай.

Способность почвы к устойчивому обеспечению растений водой зависит от агрофизических факторов плодородия. Конкретное действие агрофизических факторов по отношению к воде проявляется через водные свойства почвы: водоудерживающую способность, влагоемкость, водопроницаемость и водоподъемную способность.

Одним из приемов, уменьшающих непроизводительные потери воды из почвы, является мульчирование поверхности почвы, широко применяющееся в овощеводстве. Для мульчирования применяют торф, солому, навоз, опилки и др.

Почвенный воздух необходим для дыхания корней растений, почвенных организмов, биохимических процессов превращения питательных элементов. В бесструктурной почве воздух и вода – антагонисты, на структурных почвах создаются условия для одновременного оптимального обеспечения почвы воздухом и водой. Оптимальное содержание воздуха в пахотном слое почвы для отдельных культур следующее: для зерновых – 15 - 20 % общей пористости, пропашных – 20-30 %, многолетних трав – 17 - 21 %.

Структурность почвы

Структура почвы

Soil structure

Структурность почвы - способность почвы распадаться на комочки различной формы и величины. Почвенные комочки удерживают влагу, в них происходят обменные реакции, в структурной почве достаточно воздуха.

Для образования структурности почвы необходима деятельность корневой системы растений, разрыхляющих почву, а также наличие почвенных коллоидов, способствующих слипанию частиц почвы (гуминовых кислот, свежеосажденных оксидов железа и др.)

Структурные почвы в отличие от бесструктурных проницаемы для воздуха и воды и могут обеспечивать корни растений кислородом.

5 Структура и физические свойства почвы

Структурой называют отдельности ( агрегаты) различной величины и

формы, на которые может распадаться почва. Способность почвы

распадаться на такие отдельности называется структурностью. Структура

влияет на ряд важных в агрономическом отношении свойства почвы, что

сказывается на плодородии и других экологических свойствах. В

структурных почвах по сравнению с бесструктурными, создаются более

благоприятные условия водного, воздушного, теплового и питательного

режимов. Наиболее благоприятная в агрономическом смысле комковато-

зернистая структура с размером агрегатов 0,25-10,0 мм. Важным свойством

структуры является ее водопрочность. Водопрочность – это способность

агрегатов противостоять размывающему действию воды. Водопрочная

структура под действием воды или не разрушается, или лишь частично

распадается на микроагрегаты. Неводопрочная структура под действием

воды распадается на составляющие ее частицы. Если водопрочная структура

имеет рыхлую упаковку и, следовательно, высокую пористость (больше

45%), то почва легко воспринимает воду, а в их поры свободно проникают

корневые волоски и организмы. При плотной упаковке пористость почв

низкая (30-40%), поры тонкие, в них с трудом проникает вода и корневые

волоски, организмы. Различают водопрочность истинную и условную.

Истинная – если агрегаты в воздушно- сухом состоянии при быстром

погружении в воду не теряют форму и не разрушаются до размеров меньше

0,25 мм. Условная – если агрегаты не разрушаются в воде, будучи

смоченными перед погружением в воду. Условная водопрочность одних и

тех же агрегатов всегда выше истинной.

В бесструктурной почве наблюдаются два крайних состояния

увлажнения: избыточное и недостаточное:

а) все промежутки почвы заполнены водой, а воздух отсутствует,

развиваются анаэробные процессы, корни не получают кислорода;

б) в почве много воздуха и кислорода, но имеется недостаток в воде.

В структурной почве вода рассасывается по комкам, а промежутки

между комками заполнены воздухом. Воздух содержится и в порах аэрации,

которые расположены внутри комков. Таким образом, в структурной почве

одновременно присутствуют в достаточном количестве вода и воздух.

Структурная почва богаче и доступными для растений питательными

веществами. Структурная почва имеет хорошую водопроницаемость, в ней

слабо выражен поверхностный сток, т. е она лучше противостоит эрозии.

Вода в ней меньше испаряется.

Следует учитывать и роль микроструктуры (от 0,25 до 0,01 мм).

Водопрочная микроструктура повышает влагоемкость, улучшает водо- и

воздухопроницаемость почвы. Однако почвы с преобладанием

микроагрегатов способны к уплотнению, а это уменьшает

водопроницаемость, повышает скорость испарения влаги из почвы, ухудшает

газообмен между почвенным и атмосферным воздухом. Микроагрегаты

податливы водной и ветровой эрозии. Поэтому только микроагрегатная

структура не может обеспечить благоприятные условия для роста растений и

защиту почв от эрозии.

В формировании структуры различают два основных процесса:

механического разделения почвы на агрегаты (комки), т.е. процесс ее

крошения и процесс образования прочных, не размываемых в воде

отдельностей, т. е. образование водопрочной структуры.

Разделение почвы на комки осуществляется в результате изменения

объема почвы при переменном высушивании и увлажнении, промерзании и

оттаивании, вследствие давления корней, деятельности копающих животных,

червей, рыхлящих орудий.

Водопрочность приобретается в результате сцепления механических

частиц и микроагрегатов коллоидными веществами (органическими и

минеральными). Чтобы отдельности, сцепленные коллоидами, не

растворялись, коллоиды должны быть необратимо скоагулированы. Такими

коагулянтами в почве чаще всего являются

2-х и 3-х валентные катионы кальция, магния, железа и алюминия. При

наличие одновалентных катионов необратимой коагуляции не происходит и

прочной структуры не образуется. Наиболее прочно скрепляющими

веществами являются органические коллоиды, в частности гуматы кальция,

т.е. гумус, образующийся в ходе почвообразования. Агрегаты, образующиеся

при участии только минеральных коллоидов, не обладают водопрочностью.

Цементирующими веществами являются коллоидные продукты

жизнедеятельности и автолиза микроорганизмов. Непосредственно клеящим

материалом являются живые микроорганизмы – грибы, бактерии.

На формирование почвенной структуры большое влияние оказывают

растительность, дождевые черви, промораживание почвы. Травы оказывают

наиболее сильное оструктуривающее влияние. Созданная под травами

структура наиболее устойчива и лишь постепенно утрачивает водопрочность.

Роль растительности двойная: а) под влиянием корневых систем происходит

разделение почвы на комки и их уплотнение; б) разлагаясь, трава образует

гумус.

Деятельность червей в структурообразовании общеизвестно. Частички

почвы, проходя через кишечный тракт червей, уплотняются и

выбрасываются в виде небольших комочков – капролитов, обладающих

высокой водопроницаемостью.

При замораживании вода находящаяся в почве расширяется и давит на

стенки комков, при этом участки с незамерзающей водой (внутри комков)

уплотняются, часть воды из них выжимаются в более крупные капилляры.

Промораживание способствует разрыхлению почвы, образованию агрегатов,

но водопрочность при этом не создается. Особая положительная роль

промораживания сказывается только при промораживании оптимально

влажной почвы. (не более 90% полной влагоемкости).

Большое влияние на формирование почвенной структуры оказывает

обработка почв сельскохозяйственными орудиями. При механической

обработке почв вместе с образованием структуры происходит ее разрушение.

В зависимости от количества и качества органического вещества,

механического состава, применяемых орудий, влажности почв и других

условий, при которых происходит обработка, могут преобладать процессы

или создания или разрушения структуры.

Утрата структуры происходит под влиянием механических, физико-

химических и биологических причин. Механические – передвижение

сельскохозяйственной техники, людей, животных, воздействие капель дождя.

Физико – химическое – воздействие на структуру вызывается

одновалентными катионами, попадающими в почву с атмосферными

осадками и удобрениями, из нижележащих слоев почвенного горизонта.

Одновалентные катионы вызывают пептизацию почвенных коллоидов, что

уменьшают водопрочность структуры. Биологические причины – это

микробиологические процессы, вызывающие минерализацию органического

вещества почв. Вследствие разрушения гумуса структура утрачивает свою

водопрочность.

Восстанавливает структуру посев многолетних трав, обработка почв в

спелом состоянии, известкование кислых почв, гипсование солонцов и

солонцовых почв, внесение органических и минеральных удобрений,

применение структурообразующих веществ – битумы, вискоза, полимеры и

сополимеры.

Физические свойства почв подразделяются на основные и физико –

механические.

Основные физические свойства: удельный вес, плотность сложения,

пористость.

Удельный вес – отношение веса твердой фазы почвы к весу воды в том

же объеме при 4 о С. Интервал значений удельного веса – 2,4 – 2,8. Зависит

от минералогического состава, содержания органического компонента.

Бедные органическим веществом почвы имеют удельный вес 2,65 – 2,70.

Мало гумусированные горизонты субтропических почв характеризуются

более высоким показателем удельного веса – 2,7 – 2,8, а богатые

органическими компонентами торфяники имеют удельный вес 1,4 – 1,8.

Величина безразмерная.

Плотность сложения – вес единицы объема абсолютно сухой почвы,

взятой в ее естественном сложении. Выражается в граммах на 1 см. При

определении плотности сложения узнают вес почвы в единице объема со

всеми ее порами, поэтому показатели плотности сложения всегда меньше

показателей удельного веса одной и той же почвы. Величина плотности

сложения меняется в широких пределах: у минеральных почвах 0,9 -–1,8; у

торфянистоболотных – 0,15 – 0,40 г/см. Влияет содержание органического

вещества, механический и минералогический состав, структурность,

сложение, т.е. взаимное расположение частиц твердой фазы почвы. Для

черноземов характерно, когда в верхних горизонтах плотности сложения

составляет 1,0 – 1,2, в нижних – 1,3 – 1,6 г/см. Благодаря систематическому

агротехническому воздействию верхние горизонты окультуренных почв

обычно имеют более низкие показатели плотности сложения. Эти величины

существенным образом влияют на водный, воздушный и тепловой режимы

почвы а, следовательно, на развитие растений. Для большинства растений

оптимальной плотностью сложения являются величины в пределах 1,00 –

1,25 г/см.

Пористость – суммарный объем всех пор между твердыми частицами

почв, или между частицами твердой фазы почвы. Пористость выражается в

процентах от общего объема почвы. Для минеральных почв эта величина

составляет 25-80 %, для торфных горизонтов – 80-90%. Поры в зависимости

от величины делятся на капиллярные и некапиллярные. Капиллярная

пористость равна объему капиллярных промежутков почвы. Некапиллярная –

объему крупных пор. Сумма обеих видов пор составляет общую пористость.

Общая пористость вычисляется по формуле:

Пр = (1 – ПС) х100 /У (1)

где Пр – общая пористость, ПС – объем твердой фазы, УВ – удельный

вес.

Отношение плотности сложения к удельному весу составляет объем

твердой фазы почвы, а за единицу принимается общий объем почвы со всеми

ее порами. Экспериментально общая пористость определяется методом

заполнения всех пор жидкостью, объем которой замеряется. Величина

пористости зависит от структурности, плотности сложения, механического и

минералогического состава. Пористость прежде всего определяется ее

структурностью. В почвах с агрегатами диаметром 1-5 мл. соотношение

между капиллярной и некапиллярной пористостью складывается в пользу

последней. Между плотностью сложения и пористостью имеется обратная

зависимость: чем плотнее почва, тем меньше ее пористость. С общей

пористостью связаны такие важнейшие свойства почвы как

водопроницаемость и воздухопроницаемость, влагоемкость и

воздухоемкость, газообмен между почвой и атмосферой. Пористость принято

дифференцировать на общую, пористость агрегатов, пористость

межагрегатную, пористость капиллярную, поры, заполнение

прочносвязанной водой, поры, заполненные рыхло связанной водой, поры,

занятые воздухом.( пористость аэрации).

В агрономическом отношении важно, чтобы почвы имели наибольшую

капиллярную пористость , заполненную водой, и одновременно пористость

аэрации не менее 20 % общего объема почвы.

Физико-механические свойства почвы: пластичность, липкость,

набухание, усадка, связанность, твердость и сопротивление при обработке.

Пластичность – способность почвы изменять свою форму под влиянием

какой – либо внешней силы без нарушения плотности и сохранять

приданную форму после устранения этой силы. Она проявляется только при

влажном состоянии почвы. В зависимости от увлажнения характер

пластичности меняется. Связана с механическим составом: глинистые почвы

имеют число пластичности 17; суглинистая – 7-17; супесь – меньше 7.

Липкость – способность почвы прилипать к различным поверхностям.

При этом увеличивается тяговое сопротивление и ухудшается качество

обработки почв. Почвы по липкости делятся на: предельно вязкие ( больше

15 г/см), сильно вязкие (5-15 г/см), средние по вязкости (2-5 г/см), слабо

вязкие (меньше 2 г/см). С липкостью связано такое свойство, как физическая

спелость, когда у почвы при обработке исчезает свойство прилипать к

сельскохозяйственным машинам. Биологическая спелость – состояние, при

котором активно проявляются биологические процессы (жизнедеятельность

микроорганизмов и т.д.).

Набухание- увеличение объема почвы при увлажнении.

Vнаб = V1 – V2 х 100/ V2 ( 2 ),

где V1 – объем влажной почвы, V2 – объем сухой почвы.

Величина набухания зависит от количества и качества коллоидов. При

насыщении одновалентными катионами Vнаб может равняться 150% и

больше.

Усадка – сокращение объема почвы при высыхании. Зависит от тех же

факторов, что и набухание.

Vус = V1 – V2 х 100/V2 (3) ,

где V1 – объем влажной почвы; V2 – объем сухой почвы.

Связанность почвы – способность сопротивляться внешнему усилию,

стремящемуся разъединить частицы почвы. Определяется механическим и

минералогическим составом, структурным состоянием, влажностью,

характером сельскохозяйственного использования.

Твердость – сопротивление, которое оказывает почва проникновению в

нее под давлением какого-либо тела. Прибор – твердомер. Величина – кг/см.

Зависит от увлажнения, структурности, состава поглощенных оснований,

гумусированности.

Удельное сопротивление – усилие, затрачиваемое на подрезание пласта,

его оборот и трение о рабочую поверхность. Выражается в кг/см. Зависит от

механического состава, влажности, физико – химических свойств.

Колеблется в пределах от 0,2 до 1,2 кг/см.

Структурность почвы 📙 Реферат → 🆔 268985