Механический состав почв

В настоящее время под выветриванием, или гипергенезом, понимают сумму процессов преобразования твердого вещества земной коры на поверхности суши под влиянием воды, воздуха, колебаний температуры и жизнедеятельности организмов. Сущность этих процессов заключается в перегруппировке атомов и образовании новых, устойчивых к условиям земной поверхности соединений.

ГИПЕРГЕНЕЗ И ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ

Процесс разрушения минералов и горных пород на поверхности Земли обычно называют выветриванием, хотя ветер к этому почти никакого отношения не имеет. А. Е. Ферсман в 1922 г. предложил другое название этого процесса – гипергенез.

Различают два типа выветривания: физическое и механическое.

Физическое выветривание приводит к чисто механическому разрушению пород. Частые изменения температуры, морозное выветривание с образованием трещин и солевое растрескивание пород (возникновение трещин под давлением кристаллов образующихся солей) обусловливают разрыхление структуры и распад пород на минеральные зерна.

Химическое выветривание – разрыхление коренных пород под действием кислорода воздуха, СО₂, Н₂О, органических кислот, сопровождающееся изменением их состава.

Часто выделяют еще третий тип выветривания – биологическое (органогенное). Но этот процесс связан либо с физическим воздействием (например, давлением корней растений), либо с химическим воздействием (например, воздействием органических кислот, выделяемых корнями растений).

В зависимости от климатической зоны, времени года и местных условий процессы выветривания различных типов протекают с различной интенсивностью.

Процессы выветривания горных пород происходили на Земле и до появления живых организмов. В то же время дальнейшее преобразование горных пород, связанное с возникновением почв, всегда протекает только при непосредственном участии живых организмов.

Почвообразованием называется сложный процесс перехода горной породы в качественно новое состояние. Этот процесс протекает при взаимодействии минерального вещества земной коры с живыми организмами и продуктами их жизнедеятельности. Причем такое взаимодействие в земных условиях происходит при прямом и косвенном влиянии других факторов внешней среды.

Растительные сообщества извлекают из горных (материнских) пород питательные элементы, синтезируют сложные органические соединения – биомассу – и возвращают эти соединения в почву в виде отмирающих и опавшей на землю растительной массы корней и листьев. Одним из главных факторов, играющих важную роль в преобразовании этих органических остатков, являются дождевые черви, личинки многочисленных насекомых и микроорганизмы. В процессе питания они измельчают растительную массу, перемещают ее, перемешивая органические и минеральные вещества. Находясь в тесном взаимодействии между собой и с минеральной частью горных пород и почв, живые организмы активно участвуют в малом биологическом круговороте веществ. В результате этого процесса в верхних горизонтах, почвообразующих породах и почвах накапливаются биогенные элементы (N, C, P, S и др.), происходит образование и дальнейшее развитие почв.

Одним из главных признаков определяющих многие свойства почв является их механический состав. В связи с особой важностью этого свойства почв для производственных и сельскохозяйственных целей полное наименование почвы всегда содержит в себе и название по механическому составу.

Твердая фаза почв неоднородна и состоит из агрегатов или структурных частей, которые представляют собой совокупность механических элементов.

Все механические элементы почвы образовались в процессе выветривания горных пород и в результате почвообразования. Различают первичные механические элементарные частицы почвы, которые образуются в процессе физического выветривания горных пород и минералов, и вторичные, образующиесяпутем синтеза конечных продуктов выветривания, процессов коагуляции и биохимическим путем. Обычно механические элементы почв разделяют по их размерам в соответствии с классификацией, разработанной Н. А. Качинским (табл. 15). Все частицы диаметром более 1 мм часто называют скелетной частью почвы, менее 1 мм – мелкоземом.

Таблица 15 – Классификация механических элементов почвы (по Н. А. Качинскому)

Деление частиц на физический песок (частицы крупнее 0,01 мм) и физическую глину (частицы менее 0,01 мм), введенное в 1899 г., широко используется и в настоящее время. Механический состав почвы оказывает значительное влияние на влагоемкость и влагопроницаемость почв.

Под влагоемкостью почвы понимают способность почвы удерживать влагу, поступающую извне. Различают капиллярную, полевую и полную влагоемкость. Капиллярная влагоемкость – это запас влаги, удерживаемый над уровнем грунтовых вод капиллярными силами. Полевая влагоемкость – это количество влаги, которое почва в естественных условиях способна длительно удерживать. Полной влагоемкостью называется количество влаги, удерживаемое почвой, когда все ее поры полностью насыщены водой и отток отсутствует.

Под влагопроницаемостью почв понимают их способность впитывать и пропускать через себя воду, поступающую с поверхности. При хорошей водопроницаемости (100-70 мм в первый час наблюдения при напоре воды 5 см и температуре 10⁰С) влага полностью проникает в почву, накапливаясь в ней. При меньшей водопроницаемости вода стекает с поверхности, вызывая эрозию.

Каменистая часть почвы и гравий представлены преимущественно обломками минералов и горных пород. Эти механические элементы обладают наибольшей водопроницаемостью, но ничтожно малой водоудерживающей способностью. Пески состоят, главным образом, из первичных минералов с преобладанием обломков кварца. Покровные пески характеризуются большой водопроницаемостью. По сравнению со скелетной частью почвы песчаная фракция механических элементов обладает в 2-5 раз большей влагоемкостью. Пыль также состоит из большого количества обломков кварца и других первичных минералов. В связи с этим почвы, в которых преобладает средняя и мелкая пыль, малоструктурны, обладают малой водопроницаемостью.

Ил состоит из вторичных (глинистых) минералов, количество которых преобладает над первичными минералами. Илистая фракция обладает минимальной водопроницаемостью, но максимальной влагоемкостью.