Гранулометрический состав почвообразующих пород и почв

Под гранулометрическим составом почв и почвообразующих пород понимают относительное содержание частиц разной величины. Это содержание выражают в весовых процентах высушенной при +105°С почвы. Гранулометрический состав почв имеет важное значение для ряда свойств почвы (пористости, воздухо- и водопроницаемости, водоподъемной способности, гигроскопичности, поглотительной способности и др.). Гранулометрический состав влияет на водный режим почв и степень их промытости и вьщелоченности, отражается на температурном режиме почвы. Все частицы мельче 1 мм относят к мелкозему. Среди мелкозема выделяют физический песок и физическую глину. Физическим песком называют все механические элементы размером от 1 до 0,01 мм в диаметре, а физической глиной - все частицы менее 0,01 мм. Частицы мельче 0,0001 мм называют коллоидными. Содержание в почве или породе физического песка и физической глины, выраженное в процентах общей массы абсолютно сухой почвы, называется гранулометрическим составом почвы.

От гранулометрического состава почвы в значительной мере зависят ее свойства, богатство и плодородие. По гранулометрическому составу верхних почвенных горизонтов и почвообразующих пород почвы делятся на песчаные (рыхлые и связные), супесчаные, суглинистые (легкие, средние и тяжелые) и глинистые (легкие, средние и тяжелые).

Разные типы почв могут иметь одинаковый гранулометрический состав. Гранулометрический состав почв оказывает большое влияние на их агрономические свойства. В практике песчаные и супесчаные почвы называют легкими, так как они легко поддаются обработке, а суглинистые и глинистые - тяжелыми (обработка их связана с большими энергетическими затратами). Легкие почвы рыхлы, хорошо пропускают влагу и воздух, весной быстро прогреваются. Но они плохо удерживают воду, бедны перегноем и элементами питания для растений. Тяжелые почвы плотны, плохо пропускают влагу и воздух, весной прогреваются медленно, поэтому обработку их начинают позже. Содержание гумуса и элементов питания в них выше, чем в песчаных и супесчаных почвах. В целом глинистые и суглинистые почвы плодороднее песчаных и супесчаных.

3. Общие физические и физико-механические свойства почвы. К общим физическим свойствам почвы относят плотность твердой фазы, плотность почвы или объемную массу и пористость (скважность, порозность). Плотность твердой фазы – это масса 1 см³ твердой фазы почвы или отношение массы твердой фазы почвы к массе равного объема воды при 4° С. 2 Плотность твердой фазы минеральных почв в среднем составляет 2,50-2,65 г/см³. Бедные органическим веществом почвы имеют плотность твердой фазы от 2,65 до 2,80 г/см³. У торфяников плотность твердой фазы не превышает 1,4 - 1,8 г/см³. Плотность почвы, или плотность сложения, - это масса 1см³ почвы, взятой без нарушения ее природного состояния и высушенной при 105° С (абсолютно сухой). Плотность сложения почвы зависит от гранулометрического состава, содержания органического вещества, структуры и сложения почвы. Вниз по профилю плотность сложения почвы может возрастать. Если плотность твердой фазы почвы - величина постоянная, то плотность сложения меняется под воздействием, как естественных факторов, так и человека.

К физико-механическим свойствам почвы относят липкость, пластичность, набухание, усадку, связность, твердость и сопротивление при обработке. Рассмотрим некоторые наиболее важные из них.

Связность почвы - это способность ее сопротивляться разрыву при обработке, то есть сила сцепления между частицами почвы. Она зависит от гранулометрического состава, влажности, структуры и содержания гумуса. Наименьшую связность имеют песчаные и супесчаные почвы, наибольшую - глинистые. Связность глинистых почв уменьшается при их увлажнении. Почвы с хорошей структурой менее связны, чем бесструктурные. Связные твердые почвы оказывают большее сопротивление при обработке, корни растений проникают в них с трудом.

Липкость или прилипание почвы - это ее способность прилипать к орудиям обработки. Липкость зависит от тех же условий, что и связность. Глинистые почвы при высокой влажности обрабатывать невозможно, так как они сильно прилипают к орудиям обработки. Песчаные почвы обладают невысокой липкостью практически при любой влажности. Залипание орудий обработки ухудшает крошение почвы и снижает производительность труда.

Физическая спелость почвы. От связности и липкости зависит особое агрономическое свойство почвы, называемое физической спелостью. Это такое ее состояние, при котором она хорошо крошится и требует при этом наименьших усилий при обработке. Физическая спелость почвы наступает при определенной влажности которая, зависит от механического состава, типа почва, структуры, содержания гумуса, степени задернения и скорости обработки. При физической спелости почва имеет невысокую связность и липкость.

Набухание почвы - увеличение объема при увлажнении. Наиболее сильно набухают глинистые и богатые гумусом почвы. Некоторые их них способны увеличиваться в объеме в 1,5 раза. При последующем подсыхании и усадке почва трескается. Трещины разрывают корни и усиливают потерю влаги. Набухание может приводить к выпучиванию поверхности почвы, что также неблагоприятно сказывается на растениях.

Водные свойства почвы. Вода участвует во всех процессах происходящих в почве. Водными свойствами почвы называют такие, которые определяют поведение почвенной влаги. К ним относят водоудерживающую, водопропускную и водоподъемную способности почв.

Водоудерживающая способность почв количественно может характеризоваться величинами гигроскопической влажности и влагоемкости. Гигроскопическая влажность – это количество парообразной воды, которое может поглощать (сорбировать) сухая почва вследствие притяжения поверхностью почвенных частиц. Наибольшее количество воды почва поглощает из воздуха, насыщенного водяными парами до относительной влажности около 100%. Эта величина называется максимальной гигроскопической влажностью или максимальной гигроскопичностью (МГ). Выражают ее в процентах от массы сухой почвы. Растениям гигроскопическая влага недоступна. Содержание ее зависит от гранулометрического состава, гумусированности и от поглотительной способности почв.

Влагоемкость - это количество воды, которое может вмещать и удерживать почва. Выделяют полную, полевую (наименьшую) и капиллярную влагоемкости. Полная влагоемкость, или водовместимость, - содержание влаги в почве при заполнении ею всех пор, в таком состоянии большинство почв находится очень короткое время - сразу после таяния снега или после сильных дождей. Постепенно часть воды просачивается вниз, а оставшаяся соответствует полевой влагоемкости. Полевая или наименьшая, влагоемкость - количество воды, удерживаемое почвой в течении длительного времени.

Водопропускная способность почв характеризуется водопроницаемостью. Водопроницаемость-способность почвы пропускать через себя воду. Почвы грубого гранулометрического состава и трещиноватые имеют повышенную, так называемую провальную водопроницаемость, структурные и песчаные почвы - хорошую, а бесструктурные почвы тяжелого гранулометрического состава - слабую водопроницаемость.

Водоподъемная способность - это свойство почвы поднимать влагу по капиллярам. Высота капиллярного подъема воды в суглинистых почвах может составлять 5-6 м. При близком уровне грунтовых вод, насыщенных минеральными солями, может происходить подъем их к поверхности и засоление верхних горизонтов. Улучшить водоподъемную способность легких почв можно путем их прикатывания.

Водные режимы почв. Совокупность процессов поступления влаги в почву, ее передвижения и расхода называют водным режимом. Бывает: промывным и непромывным, выпотным, мерзлотным, ирригационного (при орошении).

Доступность влаги растениям. Часть влаги с огромной силой удерживают частицы почвы. Она недоступна растениям. Устойчивое завядание их начинается при содержании влаги в почве в 1,3-1,5 раза большем, чем величина МГ. Влажность, при которой растения начинают завядать, называют влажностью завядания (ВЗ).

Воздушные свойства почвы. Часть общей пористости почвы, не занятая водой, заполнена воздухом. Эту пористость называют пористостью аэрации. Чем меньше в почве воды, тем больше пор занято воздухом, тем выше пористость аэрации. Почвенный воздух отличается от атмосферного меньшим содержанием кислорода и большим - углекислого газа.

Быстрое восстановление концентрации кислорода в почвенном воздухе происходит только в том случае, если почва обладает хорошими воздушными свойствами - воздухоемкостью и воздухопроницаемостью.

Воздухоемксть - объем занятых воздухом пор при влажности почвы, соответствующей полевой влагоемкости.

Воздухопроницаемость - свойство почвы пропускать через себя воздух. Благоприятными воздушными свойствами обладают структурные почвы нормального увлажнения. На бесструктурных почвах, особенно при возникновении почвенной корки, нормальный газообмен нарушается.

  Тепловые свойства почвы. Тепловые свойства почвы учитываются при сельскохозяйственном использовании земли. Основной показатель, характеризующий тепловой режим почвы - ее температура. На температуру почвы влияет не только количество солнечной энергии, но и цвет, влажность, гранулометрический состав и рыхлость почвы, наличие растительности на ней, рельеф. Весной тяжелые глинистые почвы прогреваются медленнее, чем легкие песчаные и супесчаные. Поэтому первые называют холодными, вторые - теплыми. Рыхлые, сухие и богатые органическим веществом почвы прогреваются быстрее, чем плотные, влажные и бедные гумусом. Зимой промерзание почвы зависит от высоты снежного покрова, рельефа местности, свойств почвы и ее влажности, наличия растительности. Влажные и тяжелые по механическому составу почвы промерзают на меньшую глубину по сравнению с сухими и легкими. Чем больше в почве органического вещества, тем меньше глубина промерзания.

4. Минеральный и химический состав почвообразующих пород и почв. Группы частиц гранулометрического состава плейстоценовых отложений имеют различный минеральный состав. Грубообломочные частицы - это в основном обломки горных пород. Мелкообломочные частицы представлены минералами, относительно устойчивыми к процессам выветривания. Среди них часто преобладает наиболее устойчивый - кварц. Тонкодисперсные частицы преимущественно сложены глинистыми минералами. Плейстоценовые отложения представляют собой сложный комплекс разнородных продуктов выветривания. Большая часть минеральной массы плейстоценовых отложений состоит обычно из частиц покровных отложений. В лесах и лёссовидных суглинках содержание этих частиц достигает 80-90% всей массы породы.

Обычно, чем более легкий гранулометрический состав, тем более кремнезёместы отложения. Особенно это относится к отложениям, обломочная часть которых подвергалась значительному гипергенному преобразованию. Минеральный, химический и гранулометрический состав почвообразующих пород оказывает значительное влияние на географию почв. Это влияние может проявляться непосредственно или косвенно путем воздействия на другие факторы почвообразования. Примером непосредственного влияния минерального и химического состава может служить формирование перегнойно-карбонатных почв в областях таежной зоны, где сплошь распространены кислые, сильно промытые почвы. Это объясняется тем, что в почвообразующих породах - ледниковых суглинках в изобилии присутствуют валуны и мелкие обломки осадочных известняков. Наличие крупных масс кальция нейтрализует кислые почвенные растворы, промывающие почвы, препятствует выносу элементов питания и обеспечивает растения необходимым количеством такого физиологически важного химического элемента, как кальций. В результате на участках, обогащенных обломками известняков, формируются темные, невыщелоченные почвы, резко отличающиеся от светлых, сильно выщелоченных почв, развивающихся на ледниковых наносах, в минеральном составе которых почти исключительно присутствуют кварц и силикаты.

Глинистые минералы группы гидрослюд и монтмориллонита обладают важной способностью аккумулировать химические элементы, необходимые для жизнедеятельности трав. Поэтому в условиях северных лесов породы, богатые этими минералами, более благоприятны для образования дерново-подзолистых почв, чем породы, лишенные гипергенных силикатов, на которых формируются подзолистые почвы. Переполнение почвообразующей породы обломочным кварцем создает условия дефицита элементов питания для растений. Важное значение для водно-физических свойств почвы и её водного режима имеет гранулометрический состав почвообразующих пород.