Содержание агрегатов 0,25—10 мм, % от массы воздушно-сухой почвы | Оценка структурного состояния | |
сухое просеивание | мокрое просеивание | |
>80 | >70 | Отличное |
80-60 | 70-55 | Хорошее |
60-40 | 55-40 | Удовлетворительное |
40-20 | 40-20 | Неудовлетворительное |
<20 | <20 | Плохое |
Можно отметить, что при содержании мезоагрегатов около 40% структурное состояние почвы считается удовлетворительным, а менее 40 неудовлетворительным.
В тех же целях, то есть для более полной оценки структурного состояния почв, введено понятие коэффициента структурности почвы.
Под этим коэффициентом понимают отношение процентного содержания в почве мезоагрегатов (т.е. агрегатов размером от 0,25 до 10 мм) к суммарному процентному содержанию структурных отдельностей менее 0,25 мм и более 10 мм. Чем больше коэффициент структурности, тем лучше структура почвы.
Устойчивость структуры к механическому воздействию (связность) и способность не разрушаться при увлажнении (водопрочность) определяют сохранение почвой благоприятного сложения при многократных обработках и увлажнении.
|
|
При отсутствии этих качеств структурные отдельности быстро разрушаются при обработке и выпадении дождей или орошении и почва становится бесструктурной. Во влажном состоянии такая почва заплывает, при подсыхании образует корку.
Необходимо иметь в виду, что не всякая водопрочная структура агрономически ценная.
С агрономической точки зрения различаются истинные и ложные агрегаты (псевдоагрегаты).
Истинные агрегаты имеют большую пористость и водопрочность,
а псевдоагрегаты малопористые, плотны и нестойки в воде либо, наоборот, абсолютно водостойки вследствие цементации.
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. Водопрочность таких агрегатов обусловлена слабым проникновением в поры воды. Такая структура в агрономическом отношении не является ценной.
Агрономическое значение структуры заключается в том, что она оказывает положительное влияние на ряд свойств и режимы почв:
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.
Рассмотрим эти положения более подробно.
|
|
При наличии агрономически ценной структуры, то есть при преобладании почвенных агрегатов размером 0,25-10 мм, в почве создается благоприятное сочетание капиллярной и некапиллярной пористости. Между агрегатами преобладают некапиллярные поры, а внутри агрегатов — капиллярные.
Некапиллярные поры (поры аэрации) имеются также и внутри комка.
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. Воздух содержится и в порах аэрации внутри комка.
В такой почве потери воды от поверхностного стока незначительны, почти вся она поглощается почвой, а наличие некапиллярных пор предохраняет почву от испарения влаги с поверхности.
Следовательно, в структурной почве одновременно создают благоприятные условия обеспечения растений влагой и воздухом. Даже при увлажнении до НВ в таких почвах сохраняется хороший воздухообмен и господствуют окислительные процессы. Достаточная аэрация при наличии доступной влаги обеспечивает лучшие условия питательного режима по сравнению с бесструктурной почвой;
активнее идут микробиологические процессы,
отсутствуют процессы денитрификации, образования и накопления активных несиликатных форм полуторных окислов, что ослабляет связывание фосфатов в труднорастворимые формы.
Бесструктурной почвой вода поглощается медленно, значительная часть ее может теряться вследствие поверхностного стока. Сплошная капиллярная связь в толще почвы вызывает большие потери влаги от испарения.
В такой почве нередко наблюдается два крайних состояния увлажнения: избыточное или недостаточное. При избыточном увлажнении все промежутки заполнены водой, воздух отсутствует. В этих условиях развиваются анаэробные процессы, ведущие к потерям азота в результате денитрификации, образованию вредных для растений закисных форм железа и марганца, накоплению подвижных несиликатных форм полуторных окислов и к закреплению фосфора в труднорастворимые формы, т. е. создается неблагоприятный питательный режим.
При недостаточном увлажнении в почве много воздуха и кислорода, но растения испытывают недостаток в воде.
Агрономически ценная структура, придавая почве рыхлое сложение, облегчает прорастание семян и распространение корней растений, а также уменьшает энергетические затраты на механическую обработку почвы.
Более плотное сложение и повышенная связность бесструктурных почв повышают удельное сопротивление при их обработке и ухудшают развитие корней растений. Как отмечалось выше, структурная почва хорошо поглощает воду и резко снижает поверхностный сток, а следовательно, смыв и размыв почвы, а структурные комочки размером более 1—2 мм устойчиво противостоят развеванию ветром.
Благоприятное влияние на агрономические свойства почв оказывает и микроструктура при условии ее пористости и водопрочности.
Наилучшими являются микроагрегаты размером 0,25—0,05 и 0,05 и 0,01 мм. Микроагрегаты размером средней пыли (0,01—0,005 мм) затрудняют водо- и воздухопроницаемость, способствуют повышению испаряющей способности почв.
Оптимальный размер структурных отдельностей связан с зональными особенностями почв и условий земледелия. Так, во влажных зонах более крупные макроагрегаты обеспечивают лучшую водо- и воздухопроницаемость, а в заболоченных почвах и водоотдачу.
В засушливых условиях, где аэрация достаточна, важно ослабить испаряемость, поэтому здесь благоприятнее более мелкий размер агрегатов, но надо иметь в виду, что при наличии в верхнем слое пахотной почвы менее 50% агрегатов крупнее 1—2 мм почва становится податливой к ветровой эрозии.
|
|
Рассмотренное выше агрономическое значение структуры позволяет сделать следующее общее заключение:
«во всех случаях на почвах одного типа, одной генетической разности и в сходных агротехнических условиях структурная почва всегда характеризуется более благоприятными для сельскохозяйственных культур показателями, нежели бесструктурная или малоструктурная» (Н. А. Качинский).
3.Образование структуры почвы
В формировании макроструктуры почвы следует различать два основных процесса:
механическое разделение почвы на агрегаты (комки)
и образование прочных, не размываемых в воде отдельностей.
Указанные процессы протекают под воздействием физико-механических, физико-химических, химических и биологических факторов структурообразования.
Физико-механические факторы обусловливают процесс крошения почвенной массы главным образом под влиянием изменяющегося давления или механического воздействия.
К действию этих факторов может быть отнесено разделение почвы на комки в результате изменения объема (и давления) при переменном высушивании и увлажнении, замерзания и оттаивания воды в ней,
давления корней растений, деятельности роющих и копающих животных и рыхлящего воздействия почвообрабатывающих орудий.
На важное значение промораживания почвы в создании ее рыхлого сложения указывал еще П. А. Костычев.
Замерзание воды раньше начинается вкрупных промежутках, примерно при 0°С, а в более тонких капиллярах вода замерзает при более низкой температуре.
При замерзании вода расширяется и давит на стенки комков; при этом участки с незамерзшей водой уплотняются, а часть воды выжимается в более крупные капилляры. В результате неравномерного уплотнения при оттаивании замерзшей воды и при испарении воды почва будет крошиться по линии наименьшего сопротивления.
|
|
Промораживание способствует разрыхлению почвы, образованию агрегатов, но водопрочность при этом не создается.
Разрыхляющее воздействие промораживания на почву проявляется только при оптимально влажном ее состоянии (не более 90% полной влагоемкости).
При замерзании воды в переувлажненной почве структурные отдельности разрываются и такая почва при оттаивании приобретает киселеобразную консистенцию и обесструктуривается.
Промерзание сухой почвы не оказывает положительного влияния на ее крошение.
Большое влияние на формирование почвенной структуры оказывает обработка почвы сельскохозяйственными орудиями: наряду с образованием структурных отдельностей происходит и их разрушение.
В зависимости от количества и качества органического вещества, гранулометрического состава почвы, применяемого орудия, влажности почвы и других условий, при которых проводится обработка, могут преобладать процессы или создания, или разрушения структуры. Даже на одной и той же почве применением одного орудия обработки можно получить структурную пашню, глыбистую или слитную.
Благоприятно сказывается на структурообразовании обработка почвы в состоянии ее физической спелости, и, наоборот, при обработке почвы в пересохшем состоянии она сильно распыляется, а при обработке в переувлажненном состоянии образуется глыбистая поверхность.
Следует подчеркнуть, что одной механической обработкой нельзя создать водопрочную структуру почвы.