--PAGE_BREAK--
3. Водно-физические свойства почв
3.1 Гранулометрический состав
Минеральная часть почв и почвообразующих пород представляет собой совокупность твердых частиц определенных размеров и форм. Обломки пород, минералов, илистые и другие частицы почвы, элементы которой не поддаются общепринятым методам пептизации, применяемые при подготовке к гранулометрическому анализу, называется механическим составом.
Большое влияние минеральной части твердой фазы почвы оказывает на почвенные показатели, через грануметрический состав.
Знание гранулометрического состава почв и почвообразующих пород, позволит агроному определить главные свойства пашни, решать вопрос обработки почвы, подбора возделываемых культур, устанавливать сроки проведения сельскохозяйственных работ.
Почвенная масса состоит из частиц различного размера и формы. Относительное содержание их называется механическим составом. Группа частиц с определенным размером называется фракцией механического состава. Почвенная масса подразделяется на следующие механические фракции: частицы размером более 3 мм — каменистая часть, от 3 до 1 – крупный песок, от 1 до 0,5 – средний, от 0,5до 0,5- мелкий и тонкий песок, от 0,05 до 0,01- крупная пяль, от 0,005 до 0,001- мелкая пыль, меньше 0,001 мм — ил. В составе ила выделяются частицы размером от 0,0001 мм, которые называются почвенными коллоидами.
Все частицы размером менее 0,01 мм относятся к физической глине, а более 0,01 мм — к физическому песку.
Механический состав имеет большое значение для агропроизводственной характеристики почв, так как от него зависят физические свойства почвы их, различное содержание гумуса и питательных веществ в почвах одного и того же типа. Например, чернозем тяжелосуглинистый содержит больше гумуса и питательных веществ, чем чернозем легкосуглинистый или супесчаный. Тяжело и среднеглинистые разновидности почв, хотя и более богаты гумусом и питательными веществами, но имеет худшие физические свойства, слабую водопроницаемость, плохую аэрацию. Супесчаные и песчаные разновидности почв, наоборот, бедны гумусом, бесструктурные, слабо удерживают воду, но имеют большую аэрацию и водопроницаемость (Муха В.Д., 1994).
Поэтому лучшими в агрономическом отношении являются почвы легкосуглинистого и тяжелосуглинистого механического состава, имеющие и достаточное гумусонакопление для данного типа почв и благоприятный водно-воздушный режим.
Наибольшая деградация гумуса и возрастание доли его подвижной легкорастворяемой части проявляется там, где вообще не применяются удобрения и средства химизации. Снижение запасов гумуса сопровождается ухудшением его качества. Одновременно с гумусом. Одновременно с гумусом происходит неизбежные потери азота, фосфора и других элементов питания (Кауречев И.С., Панов Н.П.,1989).
3.2 Объемная масса и скважность
Важное аэрометрическое и агрономическое значение имеет плотность почвы (объемная масса), под которой понимают массы единицы ее объема в естественном сложении со всеми порами.
Плодородие почвы определяется не только запасом элементов пищи, но и также и физическими свойствами. Благоприятные физические свойства почвы обеспечивают нормальное развитие корневой системы растений. Для характеристики почвы большое значение имеют следующие физические свойства: удельный вес, объемный вес, порозность, полевая предельная влагоемкость, максимальная гигроскопичность, аэрация и др.
Удельный вес твердой части почвы колеблется от 2,5- в пахотном слое до 2,75 в нижних горизонтах.
Объемный вес культурного пахотного слоя не должен превышать 1,0-1,1 г/см3 — пашня уплотнена, 1,3-1,4 г /см3 — пашня сильно уплотнена.
Порозность, или скважность почвы — это объем всех пор между твердыми частицами почвы и ее агрегатами, выраженной в процентах от общего объема почвы. По данным Н.А. Качинского, порозность, равная 55-65 %, характеризует пашню как культурную, 50-55 % — удовлетворительную и менее 50%- неудовлетворительную. Для супесчаной культурной почвы порозность равна 45-50%.
Физические свойства черноземов предкавказких вполне удовлетворительны. Удельный вес в горизонте А-2,55-2,57, в горизонте В-2,61-2,7. Объемный вес пахотного слоя — 0,96-1,07, в горизонте А2 1,15-1,25 г /см3.
Порозность большая (в пахотном слое около 60%, с глубиной она уменьшается до 45 %)(Агафонов Е.В., Полуэктов Е.В., 1999).
3.3 Агрегатный состав
Структурой называют отдельности (агрегаты), на которые способна распадется почва.
Они состоят из соединенных между собой механических элементов. Форма, размер и качественный состав структурных отдельностей в разных почвах, а также почвах, а также в одной почве, но в разных ее горизонтах.
Различают три основных типа структуры: кубовидная — структурные отдельности равномерно развиты по трем взаимно перпендикулярным осям; призмовидная — отдельности развиты преимущественно по вертикальной оси; плитовидная — отдельности развиты преимущественно по двум горизонтальным осям и укорочены в вертикальном направлении. Каждый из перечисленных типов в зависимости от характера ребер, линий, размера подразделяется на более мелкие единицы.
В зависимости от размера агрегатов структуру подразделяют на следующие группы: глыбистая — больше 10 мм, макроструктура – 10 — 0,25 мм; грубая микроструктура — 0,25-0,1 мм; тонкая микроструктура – меньше 0,01 мм.
Агрегаты – это комки почвы, состоящие из механических элементов, т.е. песок, ил, пыль, которые связаны между собой. В пахотном слое комковато-пылевая структура, ниже комковато – ореховато-зернистая.
Изменяется состав пахотного слоя почвы после разных различных культур севооборота.
Аналогично изменяется под сельскохозяйственными культурами и качество водопроницаемых агрегатов. В пахотном слое в чистом пару и под пропашными культурами: агрегаты крупнее 0,25 мм содержится 58 — 62 %, под зерновыми 61-67% после люцерны и озимой пшеницы по пласту 71-77%.
3.4 Влагоемкость (водопроницаемость)
Влагоемкостью называется наибольшее количество воды, которое может удерживать почва после стекания гравитационной воды, которая просачивается в глубокие горизонты под действием силы тяжести. Влагоемкость выражается в процентах влаги к весу почвы. В черноземных почвах глинистого и тяжелосуглинистого механического состава она составляет 30-40%.
Вода в почве находится в различных состояниях и формах. Различают следующие основные формы воды в почве гравитационную, капиллярную, пленочную и гигроскопическую. Гравитационная вода заполняет некапиллярные промежутки почвы, по которым она передвигается под влиянием силы тяжести. Капиллярная вода заполняет капиллярные поры почвы. Она передвигается во всех направлениях, в том числе снизу вверх, по законам, действующих в капиллярных трубках. Пленочная вода окружает твердые частицы почвы в виде пленки и прочно удерживается ими. Гигроскопическая вода — это поглощенные почвенными частицами молекулы почвообразной влаги. Ее можно удалить путем высушивания почвы при 105о в течение нескольких часов.
Почвенная влага может быть подразделена на доступную и недоступную для растений. Доступной влагой является гравитационная, капиллярная и пленочная, недоступной — гигроскопическая (Полуэктов Е.В., Турулев В.В., 1994).
3.5 Глубина залегания грунтовых вод
На водораздельной части грунтовые воды залегают на глубине 8-10 метров, и, естественно, никакого влияния на процесс почвообразования не оказывают, тем самым корневая система многолетних насаждений находится в безопасной зоне.
Что касается пойменного участка, то здесь сказалось заметное влияние р. Плоская, поднимающая грунтовые воды, особенно в период наибольшего своего наполнения. Здесь по данным почвенного обследования, грунтовые воды залегают от 1,5-3,5-5 м.
Уровень грунтовых вод в этой части ОО «Михайловское» находится в прямой зависимости от высоты местности, поэтому заболачивание почвы происходит на небольших понижениях.
4. Химический состав почв
4.1 Гумус
По мнению И.С. Кауречева (1989) гумус — это основная часть органического вещества почвы, полностью утратившая черты анатомического строения организмов. Делятся на 2 большие группы веществ:
Неспецифичесике органические вещества, которые могут быть выделены из почвы, идентифицированы и количественно определны (сахара, аминокислоты, белки, органические основания, дубильные вещества и т.п.) В большинстве минеральных почв составляют еденицы процентов общего содержания органического вещества;
Специфические гумусовые соединения — наиболее характерная специфическая часть, составляющая приблизительно 80-90 % общего содержания органического вещества в большинстве минеральных почв.
Гумусовые вещества представляют собой смесь различных по составу и свойствам высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений, объединенных общностью происхождения, некоторых свойств и чертами строения.
Гумусовые вещества по растворимости и экстрагируемости делят на большие группы: фульвокислоты (ФК), гуминовые кислоты (ГК) и гумин; иногда выделяют особую группу гиматомелановых кислот.
Фульвокистоты – наиболее растворимая группа гумусовых соединений, обладающая высокой подвижностью, значительно более низкими молекулярными массами, чем средне взвешенные молекулярные массы гумусовых веществ в целом. Содержание углерода более низкое, чем у представителей других групп гумусовых веществ. Обладают относительно более выраженными кислотными свойствами и склонностью к комплексно — и хелатообразованию. Фульвокислоты имеет более светлую окраску, чем вещества других групп. Преобладает в почвах подзолистого типа, красноземах, некоторых почвах тропиков, сероземах.
Гуминовые кислоты – нерастворимая в минеральных и органических кислотах группа гумусовых соединений. Имеет в среднем более высокомолекулярные массы, повышенное содержание углерода (до 62%), менее выраженный кислотный характер. Преобладают в черноземах, каштановых почвах, иногда в серых лесных и хорошо окультуренных дерново-подзолистых.
Гумин — неэкстрагируемая часть гумуса. Представлена, по видимому, двумя типами соединений: гумусовыми веществами, наиболее прочно связанными с глинистыми минералами (глиногумусовый гумин); частично разложившимися растительными остатками, утратившими анатомическое строение и обогащенными наиболее устойчивыми компонентами, прежде всего лигнином (детритий гумин).
Гиматомелановые кислоты – группа гумусовых веществ с промежуточными свойствами между фульвокислотами и гуминовыми кислотами. Ранее включались в группу гуминовых кислот. Отличаются от последних растворимостью в полярных органических растворителях и другими свойствами (Кауречев И.С., 1989).
Гумус – основа плодородия почв, обеспечивающий стабильную продуктивность возделываемых культур, поддерживает и восстанавливает благоприятные агрофизические почвенные условия.
При интенсификации производства, без должной заправки полей органическими удобрениями существенно снижается запасы гумуса в почве (Рыбенец Г.В., 1994).
Е.В. Агафонов и Е.В. Полуэктов (1999) утверждают, что характерным признаком черноземов предкавказких является высокая карбонатность (до 2,5-4,0 % CaCO3 в пахотном слое) и значительная мощность гумусового горизонта, достигающего 100-140 см. Содержание гумуса в горизонте А составляет 4,0-4,2 %, вследствие большой мощности гумусового горизонта запасы гумуса достигают 340-470 т/га.
Предкавказкий чернозем отличается от других типов чернозем большой мощностью гумусовых горизонтов и повышенной карбонатностью. Гумуса в горизонте А обычно содержится от 4 до 5 %, а в некоторых разновидностях до 3,6-3,8%. С глубиной количество гумуса уменьшается постепенно. Так в полуторно-метровой толще предкавказских черноземов запас гумуса составляет 475-561 т/га. Запас гумуса необходимо пополнять внесением органических удобрений, так как на старопахотных землях идет медленный процесс уменьшения его в пахотном слое. В связи с этим почти половина запасов гумуса сосредоточено в слое 0-30 см, также уменьшение гумуса связано и со степенью смытости почвы, т.е. эродированности.
Эродированные предкавказские черноземы имеют меньшую мощность гумусового горизонта. Содержание гумуса по мере увеличения степени эродированности уменьшается в пахотном слое до 3,7-2,5%. Общий запас гумуса по отношению к неэродированным почвам сокращается на 20-60%. Резко увеличивается содержание карбонатов кальция, их количество в пахотном слое средне — и сильноэродированных почв составляет 4-6%.
4.2 Поглощенные катионы
Важной физико-химической характеристикой является состав почвенного поглощающего комплекса (ППК).
Емкость поглощения – это сумма всех поглощенных Катонов, способных к обмену на другие катионы. Они выражаются в миллиграмм — эквивалентах на 100 г почвы. Из поглощенных катионов в почве могут быть катионы водорода, кальция, магния, натрия, калия.
В почвах Ростовской области основными катионами являются катионы кальция, магния, а в солонцеватых почвах и солонцах, кроме них, катион натрия.
Величина емкости поглощения больше в черноземах, чем в каштановых почвах, а в глинистых разновидностях больше, чем в суглинистых и супесчаных.
Почва способна поглощать фосфорную кислоту и ее соли, нитраты она поглощает слабо и только биологическим путем — бактериями.
Из поглощенных катионов положительную роль играет катион кальция, способствующий образованию прочной структуры почв, которая определяет хорошие физические свойства почв.
Предкавказские черноземы имеют слабощелочную реакцию. Емкость поглощения средняя — 39,0-48,0. В поглощенном состоянии находятся катионы кальция, магния, натрия, и калия, причем преобладает кальций (87,5-90%).
Почвенный раствор представляет собой почвенную воду со всеми растворенными в ней органическими и минеральными веществами. Из этого раствоа корневая система растений потребляет минеральные соединения основных элементов питания – азота, фосфора и калия, а также кальция, магния, серы и другие макро и микроэлементы.
По классификации проф. Л.П. Розова, в незасоленных почвах сухого остатка менее 0,2%, в слабозасолекнных- 0,25-0,5%, в слабозасоленных — 0,5-0,7%, в сильносолончаковых, — 0,7-1%, в среднесолончаковых более 1 %.
Почвенный раствор может иметь кислую, нейтральную или щелочную реакцию. Почвы Ростовской области или нейтральные, или щелочные. Реакцию почвенного раствора принято характеризовать по концентрации водородного иона при помощи символа рН. Значение рН меньше 7 — почвы имеют, кислую реакцию, больше — щелочную реакцию, равное 7 – почвы нейтральные.
В зависимости от типов почв в хозяйства поглощенный комплекс насыщен кальцием и магнием, сумма которых в верхнем слое достигает 38,0-48,0 мг-экв. На 100 г сухого вещества.
В состав поглощенных оснований преобладает Са2+ и Mg2+ содержание их в пахотном слое колеблется от 38,0до 48,0 мг-экв на 100 граммов почвы. Для смытых почв возрастающую роль играет поглощенный Mg2+, доля которого в верхних горизонтах увеличивается до 22-33 % от суммы Са2+ и Mg2+ (Агафонов, Полуэктов Е.В., Е.В., 1999).
4.3 Солевой состав
В Ростовской области свыше 2 млн. га засоленных комплексных почв, что составляет 1/5 часть всех земельных угодий.
Солонцеватые почвы содержат в составе поглощенного комплекса обменный натрий, придающий им неблагоприятные агрофизические свойства. Значительное распределение области получили засоленные почвы, особенно их много в орошаемой зоне.
Солонцеватость почв вызывается поглощением катионов натрия. При наличии поглощенного натрия почвенная масса во влажном состоянии становится очень вязкой, воздушно — и водонепронициаемой, а в сухом состоянии — очень плотной, как камень, растрескивается на глыбы и призмы, разрывая корневую систему сельскохозяйственных культур. В результате таких отрицательных агрофизических свойств солонцеватая почва, и особенно солонец, малопригодны для сельскохозяйственных культур. Кроме того, солонцеватая почва имеет плохие агрофизиологические свойства: повышенную щелочность и высокое осмотическое давление, отрицательно действующего на растение.
Неблагоприятные условия роста и развития растений на солонцеватых почвах тем сильнее, чем больше степень их солонцеватости.
По классификации проф. Н.А. Качинского к несолонцеватым относятся почвы, содержащие поглощенного натрия до 3% от емкости поглощения; слабосолонцеватые — 3-5%, среднесолонцеватые — 5-10%, сильносолонцеватые — 10-15% и солонцы — более 15-20%.
Наиболее эффективным средством по рассолению почв является замена катиона натрия на катион кальция гипса или другой кальциевой соли.
Гипсование — наиболее радикальное средство по снижению засоленности солончаков. Оно позволяет резко улучшить водно-физические и химические свойства солонцов. Можно использовать и другие кальциевые соли, такие как фосфорный или хлористый калий, при условии хорошей промывки.
продолжение
--PAGE_BREAK--