Физические свойства почвы

Физические свойства почвы характеризуются ее структурой, кото­рая определяется по форме и размеру комочков (структурных отдель- ностей или агрегатов) и по характеру их поверхности.

В зависимости от наличия и степени выраженности структуры раз­личают структурные и бесструктурные почвы. Бесструктурными бы­вают обычно песчаные и супесчаные почвы, а нередко также пахотные слои суглинистых и глинистых почв в результате распыления при об­работке. Между структурными и бесструктурными почвами имеются переходные, у которых структура выражена слабо.

Под гранулометрическим составом почвы понимают относитель­ное содержание в ней твердых частиц разного размера. Это содержа­ние обычно выражается в процентах к весу высушенной при темпера­туре 100-105 °С почвы.

Размер частиц при лабораторном определении гранулометрическо­го состава вычисляют по скорости их падения в вязкой среде, предва­рительно обработав почвенные агрегаты, раздробленные на составля­ющие их частицы, соляной кислотой и едким натром. Оседание частиц разных размеров с различной скоростью позволяет разбить их на фракции.

Для отнесения почвы к тому или иному типу фракции подразделя­ются на группу физического песка (частицы более 0,01 мм) и группу физической глины (частицы менее 0,01 мм). По соотношению этих групп почва относится к соответственному типу по гранулометрическо­му составу. Из всех классификаций почв по гранулометрическому со­ставу наибольшее распространение получила классификация Н. А. Ка- чинского.

В целях оттенения в гранулометрическом составе соотношения песка, пыли и ила выделяют фракции: песчаную (более 0,05 мм), круп- нопылеватую (0,05-0,01 мм), пылеватую (0,01-0,001 мм) и иловатую (менее 0,001 мм).

Гранулометрический состав почвы оказывает большое влияние на водно-воздушный и тепловой режимы почвы, на поглотительную спо­собность и накопление элементов пищи растений, на развитие и жиз­недеятельность микроорганизмов. Он характеризует также величины водных свойств почв, изменение их по профилю разреза и может быть использован для проверки правильности их определения.

В зависимости от гранулометрического состава почв меняются условия обработки ее, сроки сельскохозяйственных работ, дозы удоб­рений и производится подбор культур.

Плотность твердой фазы почвы. Почва состоит из трех фаз: твер­дой, жидкой и газообразной. Твердая фаза представлена минеральны­ми и органическими веществами, жидкая - почвенным раствором, га­зообразная - почвенным воздухом.

Важной характеристикой твердой фазы почвы является плотность.

Плотность твердой фазы представляет собой массу почвенных (ор­ганических и минеральных) частиц, отнесенную к единице объема почвы.

Плотность зависит в основном от минералогического состава поч­вы и содержания органических компонентов. Для минеральных почв она находится в пределах 2,4-2,8 г/см³. В почвах тяжелого грануло­метрического состава она больше. С увеличением содержания органи­ческого вещества в почве плотность уменьшается.

Бедные органическим веществом дерново-подзолистые почвы имеют большую плотность твердой фазы, так как состоят преимуще­ственно из кварца, плотность которого равна 2,65 г/см³. Наличие орга­нических примесей и гумуса с плотностью около 1,50 г/см³ снижает плотность таких почв до 2,62-2,63 г/см³ и ниже.

Во всех почвах четко прослеживается тенденция к возрастанию плотности от пахотных горизонтов к нижним слоям. Для песчаных и супесчаных почв плотность изменяется от 2,62 в пахотном слое до 2,65-2,67 г/см³ в слое 101-150 см.

Значения величин плотности в оглеенных горизонтах достигает 2,71-2,72 г/см³.

Средние значения плотности твердой фазы суглинистых почв на легких и средних суглинках в пахотном слое, как песчаных и супесча­ных, равны 2,62 г/см³. Начиная, примерно, с глубины 20 см плотность увеличивается до 2,62-2,69 г/см³.

Наибольшая плотность у почв тяжелого микроагрегатного соста­ва - суглинисто-глинистых, на тяжелых суглинках и глинах.

Наименьшую плотность имеют торфяные почвы. Величины плот­ности торфяных почв находятся преимущественно в пределах 1,50­1,60 г/см³. В самых верхних горизонтах она достигает 1,62-1,64 г/см³, а в сильно минерализованных торфах - 1,80-2,00 г/см³ и более.

Плотность торфяно-глеевых почв несколько больше, чем торфя­ных. В пахотном горизонте она равна 1,64 г/см³. Крайние значения плотности этих почв - 1,52 и 1,70 г/см³. Торфяные почвы более мощ­ные, в них четко прослеживается тенденция уменьшения величин плотности с глубиной.

Торфяная почва находится в постоянном развитии, в ней происхо­дят сложные процессы, изменяются ее физические свойства. Это при­водит к изменению плотности. В частности, величины плотности тор­фов изменяются в зависимости от сроков их осушения. Так, например, плотность неосушенной торфяно-болотной почвы на глубине 0-10 см составляет 1,57 г/см³, на глубине 30-40 см - 1,50 г/см³, а для старопа­хотной - соответственно 1,59 и 1,56 г/см³.

По мере возрастания срока сельскохозяйственного использования торфяных почв плотность, особенно пахотного горизонта, повышается вследствие минерализации торфа.

Объемная масса (плотность почвы) характеризует массу почвы, находящуюся в естественном сложении и сухом состоянии в единице объема.

В связи с тем, что объемная масса представляет собой массу еди­ницы объема образца почвы с ненарушенным строением, она всегда меньше плотности твердой фазы, при определении которой пустоты между почвенными элементами исключаются.

Степень уплотнения почвы оказывает большое влияние на водный, воздушный и тепловой режимы почвы, на продуктивность растений. При уплотнении почвы уменьшается ее влагоемкость, снижается во­допроницаемость. Рыхлые почвы по сравнению с плотными запасают больше влаги; в них лучше проникают дождевые и талые воды и меньше стекает воды по поверхности.

Рыхлые почвы при высокой влажности меньше испаряют влаги, чем плотные; в плотных почвах происходит более интенсивный под­ток влаги по капиллярам к зоне иссушения. Поэтому такой агротехни­ческий прием, как боронование почвы, предохраняет ее от непроизво­дительной потери влаги.

Большое значение оказывает объемная масса почвы на рост, разви­тие и урожай растений. Например, при возделывании зерновых куль­тур на дерново-подзолистых почвах с тяжелым гранулометрическим составом оптимальной плотностью пахотного горизонта является 1,20-1,35 г/см³. При повышении плотности число корней растений заметно уменьшается.

Значения объемной массы зависят от гранулометрического и мине­ралогического состава, содержания органического вещества, струк­турного состояния .

Дерново-подзолистые почвы имеют наибольшую объемную массу по сравнению с другими типами почв. Тяжелые по гранулометриче­скому составу почвы имеют меньшую объемную массу, чем почвы легкие; при переходе от песчаных к глинистым почвам она уменьша­ется на 10-20 %.

После механической обработки почва объемная масса, как правило, уменьшается. Затем почва начинает постепенно уплотняться, объемная масса ее увеличивается и через какой-то срок (разный для разных почв) достигает более или менее постоянного значения.

Малые значения объемной массы имеют торфяные почвы. Для этих почв она изменяется в пределах от 0,10 до 0,46 г/см³. Объемная масса торфяных почв наибольшая в пахотном слое, средняя величина ее рав­на 0,28 г/см³. Накопление зольных элементов при разложении торфа увеличивает объемную массу до 0,46 г/см³ и несколько больше.

С глубиной значения величин объемного веса, как правило, умень­шаются и в глубокозалежных горизонтах (на глубине 90-100 см) могут снижаться до 0,10-0,11 г/см³.

Порозность (скважность почвы). Общая порозность, или скваж­ность, почвы представляет собой общий (суммарный) объем почвен­ных пор, заполненных водой или воздухом, выраженный в процентах от общего объема почвы.

Порозность дерново-подзолистых почв колеблется от 20 до 60 %, у торфяников она возрастает до 80-90 %. Наибольшая порозность наблюдается у структурных, сильно гумусированных почв или у почв, только что вспаханных. Наименьшая порозность наблюдается у песча­ных и оглеенных почв. Общая порозность почв в нижних горизонтах обычно изменяется очень мало.

Изменчивость порозности в почвенном профиле, сопряженная с изменчивостью гранулометрического состава, структуры и сложения, обусловливает изменчивость водных и физических свойств почвы по вертикали.