Общие физические свойства почв

К общим физическим свойствам почв относятся плотность твердой фазы, плотность почвы и пористость. Плотность твердой фазы почвы – масса сухого вещества в единице объема твердой фазы почвы (d, г/см3).

Для органических веществ (сухой опад растений, торф и гумус) плотность твердой фазы колеблется от 0,2–0,5 до 1,0–1,4, а для минеральных соединений – от 2,1–2,5 до 4,0–5,18 г/см3 (таблица 17).

В верхних горизонтах малогумусных почв (подзолистые, дерново-подзолистые, светло-серые лесные и другие) плотность твердой фазы чаще всего варьирует в пределах 2,50–2,65 г/см3.

С увеличением степени гумусированности почвы значение плотности твердой фазы снижается, и в почвах с высоким содержанием гумуса (обыкновенные и типичные черноземы, горно-луговые почвы и другие) оно составляет 2,30–2,45 г/см3.

В средней и нижней частях почвенного профиля плотность твердой фазы, как правило, возрастает, достигая величин 2,70–2,80г/см3.

По сравнению с другими физическими показателями, плотность твердой фазы почв варьирует в довольно ограниченных пределах и в незначительной степени изменяется во времени.

Плотность почв определяется характером взаимного расположения в пространстве почвенных частиц и агрегатов и изменяется в широких пределах.

В торфах, состоящих из растительных остатков разной степени разложения, она чаще всего равна 0,1–0,4 г/см3, в гумусовых горизонтах минеральных почв – 1,0–1,35 г/см3, в сильноуплотненных иллювиальных, глеевых, слитых и солонцовых горизонтах нередко достигает значений 1,7–1,9 г/см3.

Плотность почвы является более вариабельным показателем, чем плотность твердой фазы.

В среднем значительная часть поля подвергается двух-, четырехкратному воздействию ходовых систем сельскохозяйственных машин, а отдельные участки – 8–16-кратному. Глубина деформации почвы при этом варьирует от 20–30 до 50–60 см и более.

Плотность сложения почвы имеет важное агрономическое значение, поскольку оказывает значительное влияние на условия жизни растений и почвенных организмов.

Оптимальные показатели плотности основных типов почв для большинства сельскохозяйственных культур находятся в следующих интервалах: 1,1–1,3 г/см3 – для глинистых, средне- и тяжелосуглинистых по гранулометрическому составу почв; 1,2–1,4 г/см3 – для легкосуглинистых; 1,3–1,5 г/см3 – для супесчаных и песчаных почв (таблица 18).

Сильноуплотненная сухая почва оказывает большое сопротивление развитию корневой системы растений, при ее обработке требуются дополнительные энергетические затраты. При уплотнении почвы сокращается количество макропор и крупных капилляров, увеличивается доля горизонтально ориентированных пор.

Плотные почвы обладают плохой водопроницаемостью, поэтому значительное количество воды, поступающей на их поверхность, не проникает в глубь профиля, а испаряется, при наличии уклона формирует поверхностный сток, вызывая развитие эрозии.

На переуплотненных почвах снижается эффективность минеральных удобрений. При сильном увлажнении в плотных почвах все поры заполняются водой, в результате чего развиваются анаэробные условия и активизируются соответствующие группы микроорганизмов.

Пористость. Между соприкасающимися элементарными почвенными частицами и агрегатами имеются пустоты, которые называются порами. По ним перемещается вода с растворенными в ней веществами.

В почвенных порах содержится воздух, размещаются микроорганизмы, простейшие и другая почвенная биота, по ним проникают корни и корневые волоски растений.

Пористость почвы – суммарный объем всех пор в единице объема почвы. Общая пористость (Р, %) рассчитывается по показателям плотности почвы (dv) и плотности твердой фазы (d):

Величина пористости зависит от гранулометрического состава и характера структуры, содержания гумуса и биогенности почвы, а в агроценозах − от обработки и приемов окультуривания.

В связи с различной локализацией пор общая пористость подразделяется на агрегатную (поры внутри агрегатов) и межагрегатную (поры между агрегатами).

В порах размером до 8000 мкм передвижение и удержание воды осуществляются за счет проявления капиллярных сил. Вследствие чего все поры подразделяются на капиллярные и некапиллярные, они существуют как внутри, так и между агрегатами (таблица 19).

Основные функции, выполняемые порами в почвах, связаны с процессами газообмена, передвижением и удержанием влаги. По функциональному назначению выделяют поры аэрации и обводнения.

Поры аэрации. Представлены крупными некапиллярными (> 8000 мкм) и капиллярными (8000–100 мкм) порами. Благодаря им осуществляется газообмен между почвенными горизонтами, между почвой и приземным слоем воздуха.

При сильном увлажнении почвы по порам аэрации происходит передвижение гравитационной влаги вглубь профиля, т. е. они обеспечивают водопроницаемость почв.

Поры обводнения. Представлены капиллярными порами размером 10–100 мкм. Содержащаяся в них капиллярная влага находится в подвижном состоянии. Это влагосохраняющие и влагопроводящие поры.

С агрономической точки зрения они не представляют ценности, в отличие от «активных» пор, в которых свободно передвигаются вода, воздух и размещается почвенная биота (таблица 20).

Пористость – одно из важнейших свойств почвы, обусловливающее водный и воздушный режимы. От ее величины зависят влагоемкость, воздухоемкость, водопроницаемость и водоподъемная способность почв.

Для создания хорошего воздухообмена (аэрации) очень важно, чтобы пористость аэрации составляла не менее 15 % от объема в минеральных и 30–40 % в торфяных почвах.