Влияние механического состава и структурного сложения почвы на агрономические свойства почв и их плодородие

Флювиогляциальные (водно-ледниковые) отложения связаны с деятельностью  мощных ледниковых потоков. Вытекая из-под ледника, они перемещали моренный материал и переоткладывали его за краем ледника.

Флювиогляциальные отложения  характеризуются сортированность, слоистостью, не содержат валунов, бескарбонатные, преимущественно песчаные и песчано-галечниковые. Почвы, сформированные на флювиогляциальных отложениях, отличаются низким плодородием. Они бедны гумусом, питательными веществами, обладают малой влагоемкостью. Здесь развиваются болотно-подзолистые почвы [15, c. 109].

Покровные суглинки распространены в зоне ледниковых отложений и рассматриваются как отложения мелководных приледниковых разливов талых вод. Для них характерно покровное залегание на морене, откуда и произошло их название.

Они характеризуются  желто-бурой окраской, хорошо выраженной сортированностью, большим содержанием пылеватых фракций, не содержат валунов. По механическому составу - чаще тяжелые и средние пылеватые суглинки однородного строения с преобладанием фракций крупной пыли и ила. По химическому составу преимущественно бескарбонатные. На покровных суглинках развиты подзолистые, дерново-подзолистые почвы, нередко испытывающие переувлажнение, а также серые лесные почвы.

Лёссы и лёссовидные  суглинки имеют различный генезис. Их общими чертами являются палевая  или буровато-палевая окраска, карбонатность, пылевато-суглинистый механический состав с преобладанием крупнопылеватой фракции, мучнистость, пористость, рыхлое сложение, микроагрегированность, хорошая проницаемость.

По химическим и водно-физическим свойствам эти породы наиболее благоприятны для развития растений. При благоприятных климатических условиях на них формируются высокоплодородные черноземные почвы, а также сероземы, каштановые, серые лесные [10, c. 94].

Эоловые отложения образуются в  результате аккумулятивной деятельности ветра, которая проявляется особенно интенсивно в пустынях. К эоловым отложениям относятся сортированные песчаные наносы, которые откладываются недалеко от областей дефляции. Эти наносы образуют особые формы рельефа - бугры, дюны, барханы.

Морские отложения формируются в результате перемещения береговой линий морей, явлений трансгрессии и регрессии, которые неоднократно наблюдались в четвертичный период. Морские отложения отличаются слоистостью, сортированностью и большой аккумуляцией солей. Выходя местами на поверхность приводят к образованию засоленных почв [6, c. 69].

Роль почвообразующих пород  в почвообразовании определяется тем, что они в значительной степени  влияют на состав, свойства формирующихся  из них почв. Это, в свою очередь, сказывается на скорости преобразования минеральной массы при почвообразовании, закрепления образующихся органических веществ и т. п.[4, c. 95]

Таким образом, почвообразующие породы отличаются как по происхождению, так и по составу, по строению, а значит и свойствам. Литосфера, состоит из магматических, метаморфических и осадочных пород. Формирование почвообразующих пород связано с процессами выветривания горных пород, переносом, переотложением продуктов выветривания. Основную роль в процессе почвообразовании играют осадочные породы.

Почвообразующие породы в большой степени влияют на состав, свойства формирующихся из них почв. Это сказывается на скорости преобразования минеральной массы при почвообразовании, закрепления образующихся органических веществ и др.

 

 

 

 

 

3. Гранулометрический состав

 

На сегодняшний день существуют различные толкования термина «гранулометрический  состав почвы». Например, Викепедии  принадлежит следующее определение: «Гранулометрический состав – (механический состав, почвенная текстура)  относительное содержание в почве, горной породе или искусственной смеси частиц различных размеров независимо от их химического или минералогического состава».

Немного шире определение Большой  советской энциклопедии: «Гранулометрический  состав – содержание в горной породе, почве или искусственном продукте зерен различной крупности, выраженное в процентах от массы или количества зерен исследованного образца. Гранулометрический состав является важным показателем физических свойств и структуры почвы.

Определение, данное в Сельскохозяйственном энциклопедическом словаре несколько отличается от вышеприведённых: «Гранулометрический состав – механический состав почвы, относительное содержание в почве частиц различной величины. Совокупность почвенных частиц с диаметром определённого размера составляет фракцию гранулометрии элементов, например: камни, гравии, песок, пыль различной крупности, ил, коллоиды».  

То есть, гранулометрический или механический состав (устаревшее), относительное содержание различных размеров фракций элементарных почвенных частиц (ЭПЧ), выраженное в массовых процентах. По определению А. Д. Воронина (1986), элементарные почвенные частицы - обломки пород и минералов, а также аморфные соединения, все элементы которых находятся в химической взаимосвязи и не поддаются общепринятым методам пептизации, применяемым при анализе гранулометрический состав почвы [3, c. 49].

В природе элементарные почвенные частицы могут быть округлой, вытянутой, пластинчатой и др. форм. Однако группировку элементарных почвенных частиц по размерным фракциям проводят на основе т. н. эффективных (эквивалентных) диаметров частиц, условно принимаемых за шарообразные. В России элементарные почвенные частицы принято группировать в зависимости от размеров по 11 классам (фракциям) (См. прил. 1).

Разделение частиц на скелет и мелкозем, а также на группы физического песка и физической глины проводят без учета химического  и минералогического состава, лишь на основе физико-механических свойств элементарных почвенных частиц в зависимости от их величины. Границы между более тонкими фракциями могут учитывать другие свойства входящих в них элементарных почвенных частиц. Так, в России границу илистой фракции связывают со специфическим минералогическим составом почвенных частиц мельче 0,001 мм [1, c. 114].

За рубежом принята  иная классификация гранулометрических элементов, в которой за основу выделения  глинистой фракции взята величина 0,002 мм (Прил. 2).

Гранулометрическим составов почв и грунтов называется относительное  содержание в них частиц различной величины, в весовых процентах, при высушенной при температуре 105 градусов Цельсия почвы.

Механический (гранулометрический) состав оказывает влияние на ряд  важных свойств почвы: пористость, водопроницаемость, высоту капиллярного поднятия, величину поглотительной способности, водный, воздушный и тепловой режим почвы, усадку и набухание [14, c. 107].

В производственном отношении  лучшими являются суглинистые почвы (легко и средне суглинистые).

Песчаные почвы бесструктурны, бедны органическим веществом и  зольными элементами питания растений, но хорошо водопроницаемы и легко обрабатываются. Глинистые почвы, наоборот, плохо водопроницаемы, слабо аэрируются, с трудом обрабатываются, образуя глинистую корку, однако богаты зольными элементами.

Содержание почвенных частиц разной величины определяется различными методами гранулометрического анализа. В результате этого выделяются группы частиц определенного размера, так называемые гранулометрические фракции [11, c. 109].

Почвы и грунты большей  частью по гранулометрическому составу представляют собой смеси различных частиц. По соотношению содержания частиц различной величины почвы и грунты классифицируются на ряд разновидностей. Наиболее крупные группы этих разновидностей - пески, супеси, суглинки и глины.

Фракции частиц различной величины имеют различный минеральный состав. В России частицы крупнее 10 мм состоят почти исключительно из обломков пород. Частицы величиной от 10 до 3 мм - обломки пород и отдельные породообразующие минералы. Частицы величиной от 3 до 0,25 мм - исключительно породообразующие минералы, причем с уменьшением размера частиц возрастает процентное содержание кварца. Частицы от 0,25 до 0,01 мм состоят почти полностью из чистого кварца. Частицы мельче 0,001 мм представляют преимущественно смесь глинистых минералов с незначительным количеством гидроксидов железа и некоторых других минеральных образований [13, c. 38].

В почвоведении иногда используют термин "физическая глина", под  которым понимается сумма частиц менее 0,01 мм. Изучение минерального состава различных гранулометрических фракций почв и почвообразующих пород показывает, что объединение частиц величиной менее 0,01 мм в единую фракцию мало обосновано. Понятие "глина" должно отвечать фракции частиц величиной менее 0,001 мм. Некоторые исследователи относят к глине частицы менее 0,005 мм, что так же не совсем правильно.

Физические свойства гранулометрических фракций также  существенно различаются между  собой. С уменьшением величины частиц возрастают гигроскопичность, высота капиллярного водоподъема, емкость поглощения. Такие свойства, как пластичность, липкость и набухание, в частицах крупнее 0,005 мм практически отсутствуют [8, c. 105].

В природных условиях почвенные частицы находятся  не в разъединенном состоянии, а  собраны в агрегаты. Поэтому различают агрегатный анализ, в результате которого выявляют процентное содержание в почве агрегатов различной величины, и гранулометрический анализ, проводимый с полным разрушением агрегатов для установления процентного содержания почвенных частиц.

Существует много методов определения гранулометрического состава почв - от предельно простых полевых приемов на ощупь для отнесения почвы к глинистой, суглинистой, супесчаной или песчаной до сложных методов с использованием специальной аппаратуры .

Для разделения песчаных и более крупных частиц используются сита с различной величиной отверстий. Для разделения пылеватых и илистых (глинистых) частиц применяются различные варианты седиментационного анализа. Седиментационный анализ основан на обособлении частиц вследствие неодинаковой скорости осаждения (седиментации) их в воде в зависимости от величины и массы [1, c. 20].

Таким образом, гранулометрический состав (механический состав, почвенная текстура) – относительное содержание в почве, горной породе или искусственной смеси частиц различных размеров независимо от их химического или минералогического состава. Гранулометрический состав определяет многие физические свойства и водно-воздушный режим почв, а также химические, физико-химические и биологические свойства.

Гранулометрические фракции элементарных почвенных частиц отличаются по своим особенностям и функциям. По мере убавления размеров гранулометрических элементов усложняется их химический состав, модифицируются физико-механические признаки, возрастает роль в развитии плодородия почвы.

 В зависимости от  того, в каком совмещении находятся  фракции элементарных почвенных  частиц, модифицируются в одно-физические, физико-механические, лёгкие, тепловые  свойства почвы, её поглотительная  способность, накопление гумуса, зольных элементов и азота. Посему гранулометрический состав почвы - их важнейшая генетическая, агрономическая и лесорастительная характеристика.

Меньший диаметр частиц означает большую удельную поверхность, а это, в свою очередь – большие величины ёмкости катионного обмена, водоудерживающей способности, лучшую агрегированность, но меньшую порозность. Тяжёлые почвы могут иметь проблемы с воздухосодержанием, лёгкие – с водным режимом.

Разные фракции обычно представлены различными минералами. Так, в крупных преобладает кварц, в мелких — каолинит, монтмориллонит. По фракциям различается способность образовывать с гумусом органоминеральные соединения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Классификация почв  по механическому составу и  их характеристика

 

В основу классификации  почв по механическому составу положено процентное соотношение фракций  физического песка и физической глины. В классификации учитываются генетические особенности почв, что отражается в различии градаций содержания физической глины и физического песка при определении наименования механического состава различных по генезису почв. Почвы разного механического состава существенно отличаются по своим свойствам, обладают неодинаковым плодородием.

По отношению к механической обработке выделяют легкие почвы  и тяжелые. Легко обрабатывать почвы  песчаные и супесчаные, тяжело —  суглинистые и глинистые. Легкие почвы (песчаные и супесчаные) обладают хорощей водопроницаемостью и аэрацией, плохо удерживают влагу, однако они бесструктурны, бедны гумусом и элементами питания. Тяжелые почвы (суглинистые и глинистые) оказывают большое сопротивление при обработке, так как обладают большой связностью и липкостью во влажном состоянии. Эти почвы плохо водопроницаемы и способны удерживать много влаги длительное время. В тяжелых почвах накапливается больше гумуса и элементов питания, они способны к оструктуриванию [16, c. 147].

В результате процессов  выветривания плотные горные породы превращаются в рыхлую массу, состоящую из частиц различного размера, которые называются механическими элементами. Механические элементы, близкие по размерам, объединяются во фракции. Совокупность механических фракций представляет механический состав почвы.

По преобладанию частиц той или иной крупности почвы относят к песчаным, суглинистым, глинистым разновидностям и т.д. В почвоведении принята классификация почв по механическому составу, разработанная Н. А. Качинским, по которой все почвы подразделяются на категории в зависимости от содержания в них физической глины, т. е. частиц размером менее 0,01 мм (прил. 1).

Так, глинистыми почвами  в зоне подзолистого типа почвообразования называются такие почвы, в которых  содержится более 50% физической глины. В суглинистых почвах физической глины будет содержаться от 20 до 50% и т. д.