Гранулометрический и микроагрегатный состав почвы.

Цель:Основные теоретические положения физики и химии почв, методы, применяемые в данной науке, результаты ее экспериментов используемых в самых различных направлениях.

Ключевые слова: физика почв, химия почв, методы.

Вопросы:

1. Образования и состав твердой фазы почвы;

2. Дисперсность почвы и методы ее изучения;

3. Процессы структурообразования в почве;

4. Водопрочность почвенных агрегатов.

 

Основу почвы составляет твердая фаза различной степени дисперсности. Промежутки между почвенными частицами (поры) могут быть заняты водой и воздухом. Одной из главных задач физики почв является похождение, теоретическое и экспериментальное обоснование соотношении трех фаз в почве для оптимизации биологических процессов в ней.

Почва различается между собой не только по минералогическому и химическому составу, но и по размерам гранулометрических элементов. Очень важно отметить, что в зависимости от дисперсности меняется минералогический состав почвы.

В почвенных частицах размером крупнее 0,001 мм преобладает привычные минералы (алюмосиликаты - 85% и весу земной поры, слюда, мусковит). На поверхности земли и в почве в результате превращение первичных минералов образуются вторичные минералы. Среди вторичных минералов различают минералы простых солей, минералы гидроокисей и окисей, глинистые минералы (важнейшими признаками их является высокая дисперсность, кристаллохимическая их природе вследствие этого, высокая адсорбционная способность и пластичность).

В рыхлых природах больше кварца (SiO₂), как наиболее устойчивого и выветриванию минерала. Его содержание достигает 40-60%и более. Второе место занимает полевые шпаты (90-70%), также обладающие большой механической прочностью, но менее устойчивые и химическому выветриванию. Кварц и полевые шпаты крупнозернистые, поскольку выветривание их идет медленно. Они сосредоточены главным образом в песчаных и пылеватых частицах.

Устойчивость и выветриванию определяется природной минералов, их различием в химическом составе и кристаллической структуры.

Гидрослюды – важный источник калия для растений. Содержание его в гидрослюдах типа иллита достигает 6-7%. Образуется гидрослюды преимущественно из слюды и полевых шпатов.

Почва последует минералогический состав почвообразующей породы. Почвообразование сопровождается передвижением, разрушением, синтезом минералов, но существенно не меняет минералогического состава.

Анализируя распространение глинистых минералов в почвах Н.И. Горбунов отмечает, что строгий приуроченности их и типам почв нет. Один и те же минералы могут находится в разных типах почв и разные минералы в одном и том же типе почв. Это закономерность Н.И.Горбунов объясняет не одинаковым составом материнских пород и их возрастом, а также генетической связью глинистых минералов, их возможными превращениями.

Всякая почвообразующая порода, как продукт выветривания массовой горной природы, состоит из отдельных зерен или обломков различных минералов и пород диаметром от нескольких сантиметров до нескольких миллимикрон.

Точно также и всякая почва, развивающихся на определенной материнской породе, состоит из частиц солей различной величины и форм.

Относительное содержание в почве или породе частиц различной крупности называются гранулометрическим составом. Близки по размеру элементы объединяют во фракции. Группировка частиц по размерам называется классификации гранулометрических элементов.

В нашей стране наиболее широко применяется классификация, разработанный Н.А. Качинским.

В практике очень часто несколько упрощают эти подразделения объединяя несколько фракции в одну группу; так частым менее 0,01 мм объединяют в группу физической глины, крупнее 0,01мм – в группу физического песка.

Кроме того, частицы менее 1 мм принято называть мелкоземом, более 1 мм скелетной частью почвы.

Каждая из перечисленных фракций характеризуется определенными физическими свойствами.

Гранулометрические элементы крупнее 2 мм почти не обладает капиллярной способностью, т.е.способностью впитывать в себя воду по капиллярным промежуткам. Песок отличается значительной водопроницаемостью, заметной влагаемкостью и капиллярными свойствами, в воде не набухает, в сухом состоянии сыпуч.

Пыль характеризуется незначительной водопроницаемостью высокой капиллярностью, слабопластична, в воде набухает незначительна, в сухом состоянии плотна.

Иль предавая почвообразующая порода и почва связность и пластичность, водонепроницаема, способно удерживать большое количество воды. Во влажном состоянии она сильно набухает и образует вязкую, сильно прилипающую массу. При высыхании резко уменьшается в объеме, что вызывает образование трещин и разделение всей массы на отдельности большой прочности.

Обладая различными физическими свойствами, гранулометрические фракции почв имеют и различный химический состав.

Химический состав в заметной степени зависит от величины минеральных частиц: чем они крупнее, тем больше в них инертных частиц, как SiO₂, и наоборот, по мере уменьшении размеров гранулометрических элементов химический состав их усложняется и увеличивается содержание фосфора, кальция, магния и железы.

Данные свидетельствует о том, что именно мельчайшие глинистые частицы составляют наиболее ценную часть почвы, в которой сосредоточены запасы многих необходимых для растении питательных зольных элементов.

Таким образом, гранулометрический состав характеризует в некоторой степени физическая свойства и химический состав почвы и материнской породы.

Лучшие в агрономическом смысле, как правило, почвы легко и средне суглинистые. Они характеризуется таким сочетанием глинистых и песчаных фракции создается наиболее благоприятные условия газообмена и водного режима почвы, обеспечивающие интенсивное развитие химических и биологических процессов. Имея достаточное количество глинистых частиц, эти почвы в место с тем сравнительно легко для обработки.

В числе физических свойств почв структура занимает особо важное место. Со структурой связаны водный, воздушной, солевой, тепловой режимы почвы. Физические способы повышения плодородия почв осуществляется главным образом через воздействие на их сложение и структуру.

В результате почвообразовательного процесса механические элементы почвы могут склеиваться в различного рода комочки, образуя так называемые структурные агрегаты, или отдельности.

Способность почвы расплодиться на отдельности, или агрегаты, называются структурностью, а эти агрегаты – структурой почвы.

Различают макроструктуру (0,25-10 мм) и микроструктуру (<0,25мм). Агрегаты крупнее 10 мм называются глыбистой структурой.

Среди большого разнообразия форм почвенной структуры наиболее часто встречаются: зернистая, комковатая, листоватая, плитчатая, столбчатая и призматическая.

В агрономическом отношении наиболее цена мелко комковатая и зернистая структура с агрегатами от 0,25-до 10мм.

Главнейшее качество почвенной структуры –водопрочность т.е. способность комочков противостоять размыванию водой.

Чем богаче почва минеральными органическими коллоидами, тем шире возможности для ее агрегации. Процесс образования структуры протекает под влиянием коагуляции коллоидов, склеивания механических элементов коллоидными пленками, а так же под воздействием корней растении, гиф грибов, оплетающих почвенные комки и зерна и проникающих внутрь них.

Особенно большое значение для образования структуры почвы имеет гумус. Как коллоидное вещества, он под влиянием катионов кальция и магния способен переходить в необратимую форму и давать прочный и нерастворимый в воде гель. Этот тем, играющий роль, и придает структурным агрегатом водопрочность образования агрономической ценной структуры принимает участие многолетние травянистые растительность, дождевые черви, периодические увлажнение и высушивание, промерзание и оттаивание, применение навоза, компоста и т.д.

На основании исследовании М.Э.Вольни, П.А. Костычева, А.Г. Даяренко, В.Р. Вильямса, И.И. Гедройца агрономические и мелиоративные значение структуры можно охарактеризовать следующим образом. Водоустойчивая комковато-зернистая структура обеспечивает рыхлость верхнего горизонта почв, что создает условия для нормального прорастания семян, развития всходов и корневой системы, предохраняет пахотный слой от образовании корни, затрудняющей прорастание и развитие растений, обеспечивает в почве водопроницаемость, способствует противостоянию ветровой и водной эрозии, ослабляет скорость и высоту капиллярного передвижения воды в почве и уменьшает испарение воды с поверхности почвы, в почве создается оптимальные сочетание водного и воздушного режимов. Урожай на структурных почвах на 40-50-100% выше, чем на почвах бесструктурных эффективность удобрений на структурных почвах выше чем бесструктурных.

В природе наблюдается и разрушение структурных комочков. Оно может вызваться деятельностью атмосферных осадков, преимущественно в солевых поверхностных слоях почвы. В результате механической обработки почв и особенно многократного дискования и бороновании пересохших почв. Частично разрушается при передвижении по полю различных сельскохозяйственных орудии, животных и т.д. Заметно портится структура и при пахоте очень влажной почвы, когда она мажутся, залипает, а также при вспашке пересохши почвы.

Чтобы не разрушить структуру, почву необходимо обрабатывать в состоянии физической спелости, т.е. при наименьшей связанности, когда она хорошо рыхлится, не залипает и не дает глыб.

 

Слайды, таблицы, иллюстрации

Контрольные вопросы:

1. Первичные и вторичные минералы и их роль в почвообразовании и плодородия почвы.

2. Какие первичные минералы широко распространены породах почвах.

3. Как характеризуется механические элементы, оптимальные особенности грунты по составу и свойствам.

4. Принципы построения классификации почв и пород по гранулометрическому составу.

5. Влияние гранулометрического состава на их агрономические свойства.

6. Как образуется агрономическая ценная структура

Литература: