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

род Столбовидная

вид Крупностолбовидная – диаметр > 5 см

вид Столбовидная – диаметр 5–3 см

вид Мелкокостолбовидная – диаметр < 3 см

Грани и рёбра хорошо выражены, агрегаты ясно оформлены:

род Столбчатая

вид Крупностолбчатая – диаметр > 5 см

вид Столбчатая – диаметр 5–3 см

вид Мелкокостолбчатая – диаметр < 3 см

род Призматическая

вид Крупнопризматическая – диаметр > 5 см

вид Призматическая – диаметр 5–3 см

вид Мелкокопризматическая – диаметр 3–1 см

вид Карандашная (тонкопризматическая) – диаметр < 1 см

Плитовидный тип – развитие структуры по горизонтальным осям.

род Плитчатая

вид Сланцеватая – толщина > 5 мм

вид Плитчатая – толщина 5–3 мм

вид Пластинчатая – толщина 3–1 мм

вид Листоватая – толщина < 1 мм

род Чешуйчатая

вид Скорлуповатая – толщина > 3 мм

вид Грубочешуйчатая – толщина 3–1 мм

вид Мелкочешуйчатая – толщина < 1 мм [12, c. 89].

Если структура неоднородна, используются двойные (тройные) названия, причём последним словом указывается  преобладающая.

Различают следующие главнейшие виды почвенной структуры.

Зернистая структура  почвы. Структурные отдельности  более или менее ясно ограниченной формы с шероховатой поверхностью диаметром 0,5-5,0 мм. Эта структура, присущая почвам со значительным содержанием  перегноя, образуется при воздействии корневой системы травянистой растительности. Имеются указания на большую роль дождевых червей в ее образовании. Как переходная форма встречается зернистая структура с острореберной поверхностью. По виду она напоминает зерно гречихи (отсюда название «крупитчатая»).

Комковатая структура. Отличается от зернистой большим  разбором и меньшей прочностью. Имеет  неправильную округлую форму с относительно шероховатой поверхностью. Различают мелко-комковатую структуру с диаметром 0,5-3,0 см и крупно-комковатую с диаметром 3-5 см.

Глыбистая структура. Структурные  отдельности неправильной формы  размером в поперечнике от 5 до 10 см и больше [6, c. 73].

Слагающие почву механические элементы и структурные отдельности  прилегают друг к другу различным образом, создавая пустоты, или поры, разного размера и формы. Различают пористое, ноздреватое, трещиноватое сложение. Важное значение имеет плотность сложения, которая обусловлена характером прилегания механических элементов и структурных отдельностей друг к другу. Различают следующие градации плотности сложения.

Рыхлое сложение. Механические элементы настолько мало сцеплены, что при рытье почвенного разреза  его стенки осыпаются. Такое сложение имеют некоторые пески.

Рыхловатое сложение. Сцепление большее. При рытье почвенного разреза стенки не осыпаются. Нож в стенку разреза входит легко, но если его вынуть, то наблюдается осыпание почвы. Подобное сложение имеет место в песчаных почвах, а также в глинистых и суглинистых с мелкокомковатой (пороховидной) структурой.

Плотноватое сложение. Лопата сравнительно легко входит в почву. При выбрасывании почва рассыпается  на составляющие ее структурные отдельности. Наблюдается в глинистых и  суглинистых почвах с хорошо выраженной зернистой, пластинчатой или ореховатой структурой, а также в супесях и некоторых сцементированных песках.

Плотное сложение. Частицы  настолько плотно прилегают друг к другу, что лопата с трудом входит в почву. Подобное сложение присуще  нижним горизонтам почв с призматической структурой, а также солонцеватым почвам.

Очень плотное сложение. При копке почвенного разреза  приходится прибегать к лому или  кирке. Наблюдается в уплотненных  горизонтах солонцов и сильносолонцеватых почв, а также в сливных почвах [4, c. 88].

Каждый тип почв и  каждый почвенный горизонт характеризуется определённой почвенной структурой. Так, для гумусового горизонта характерна зернистая или комковато-зернистая структура; для элювиального – плитчатая или чешуйчатая различной степени выраженности; для иллювиального – столбчатая, ореховатая, призматическая, глыбистая и др.

Для различных типов  и видов почв характерна определенная структура. Глыбистая структура  наблюдается на неокультуренных  почвах и всегда играет отрицательную  роль. Глыбы мешают прорастанию семян, быстро высыхают, теряя продуктивную влагу. Комковатая структура характерна для пахотных и верхних горизонтов целинных почв; структурные отдельности неровные, неправильной формы, округлые, с шероховатой поверхностью. Ореховатую структуру имеют серые лесные почвы; агрегаты более-менее правильной формы, поверхность граней сравнительно ровная, ребра острые. Зернистая структура характерна для черноземов, пойменных и дерново-карбонатных почв; форма агрегатов почти правильная, иногда округлая, поверхность шероховатая [12, c. 59].

 

5.3 Факторы формирования  агрономически ценной структуры

 

Помимо морфологического признака структурности почвы есть понятие «агрономическая структура  почвы», с точки зрения которой  ценными почвенными комочками являются те, которые бывают диаметром 13 мм и не распадаются в воде. Такая структура называется мелкокомковатой, зернистой, пористой, механически упругой, водопрочной.

П. А. Костычевым было предложено классифицировать структуру почвы  на водопрочную (агрономически ценную) и не водопрочную.

Позднее, развивая это положение, В. Р. Вильямс предложил различать два свойства почвенных агрегатов: связность и прочность. Под связностью понимается способность агрегата противостоять механической силе воздействия, а под прочностью – способность агрегата длительно противостоять размывающему действию воды [2, c. 111].

Агрономически ценная структура  характеризуется тремя основными  показателями: размером (показатель зональный), водопрочностью и пористостью агрегатов. Водопрочностью структуры называется ее способность противостоять размывающему действию воды, она у различных типов почв неодинакова. Кроме того, водопрочность агрегатов зависит от механического состава почв и сельскохозяйственных культур, под которые используется поле.

В образовании агрономически  ценной структуры можно выделить два основных процесса: 1) расчленение почвы на агрегаты (крошение почвы) и 2) формирование водопрочности у агрегатов. Первый процесс происходит под воздействием корневых систем растений, деятельности животных, обитающих в почве, а также под влиянием промораживания, периодического увлажнения и высушивания почвы и при ее обработке [12, c. 46].

В образовании водопрочной  структуры основная роль принадлежит  минеральным и органическим коллоидам  почвы и катионам-коагуляторам кальция, железа и др. При участии гуминовых кислот и глинистых минералов (группы монтмориллонита и гидрослюд) формируется наиболее водопрочная структура. Интенсивно процесс структурообразования происходит под травянистыми луговыми растениями с хорошо развитой корневой системой. После их отмирания остается большое количество органических остатков. Лучшие условия для образования ценной структуры создаются на черноземных почвах.

На пахотных почвах механическая обработка может оказывать на структурообразование как положительное, так и отрицательное влияние. При оптимальных условиях увлажнения в процессе обработки (вспашка, культивация, боронование и т.д.) создается дополнительное количество агрегатов, структурное состояние почвы улучшается. Отрицательное влияние обработки проявляется на сухих и переувлажненных почвах, на которых происходит разрушение структуры [11, c. 74].

Структура почв динамична, поскольку на неё действуют факторы, которые вызывают как разрушение, так и образование структурных  агрегатов. Состояние оструктуренности почвы зависит от того, действие каких факторов преобладает.

К факторам структурообразования относится наличие на поверхности  микроагрегатов коллоидных плёнок, при  набухании которых эти агрегаты соприкасаются, а при высыхании  склеиваются и крепко удерживаются в виде крупных комочков. Процесс этот усиливается при одновременном уплотнении почвы. К ним принадлежат и факторы, которые способствуют расчленению массы почвы – изменение влажности (вода расклинивает почву, при высыхании она трескается), замерзание и оттаивание воды в почве, действие корней растений и землероющих животных, обработка почвы при её физической спелости и т. п. [3, c. 67].

Агрономически ценную структуру  можно восстанавливать агротехническими приёмами: внесением в почву специальных веществ – искусственных структурообразователей, соответствующей структурой посевных площадей. Так, многолетние травы (чистые бобовые культуры или бобово-злаковые травосмеси) оставляют в почве больше корневых остатков и лучшего качества, чем однолетние. Поэтому после них образуется больше гумуса и лучше оструктуривается почва.

На оструктуривание  почвы влияют удобрения. Они способствуют повышению урожайности надземной  и корневой массы, усиливая этим роль растительности в оструктуривании  почвы. Кроме того органические удобрения (навоз, торфокомпосты, сидераты и др.) есть дополнительным источником образования гумуса и непосредственно повышают водоустойчивость структуры. Этому способствуют также известкование кислых и гипсование засоленных почв [17, c. 29].

Сохранению и улучшению структуры может способствовать правильная и своевременная обработка почвы. Исследованиями Д.Г. Виланского и П.В.Вершинина установлена, что при обработке оптимально увлажнённой почвы образуются прочные агрегаты с пористостью характерной для природной. При обработке сухой или переувлажнённой почвы, наоборот, структура разрушается и тем больше, чем больше отклоняется влажность от оптимальной. На старопахотных распыленных чернозёмах подпахотный слой часто структурнее пахотного. В таких условиях может быть эффективна глубокая вспашка с вынесением наверх крупки (зернистой структуры) подпахотного слоя [12, c. 64].

Сохранению структуры  может способствовать замена вспашки  поверхностной обработкой, уменьшение количества (или исключение) междурядных рыхлений пропашных культур, сочетание нескольких операций в одном рабочем процессе, полный отказ от механической обработки (прямой посев).

В настоящее время  в нашей стране и за рубежом  применяют различные искусственные  структурообразователи - клеящие вещества преимущественно органического состава (ПАА, К-4, К-6 и др.). Это производные главным образом трех органических кислот: акриловой, метакриловой и малеиновой (собирательное название этих соединений — крилиумы). Все крилиумы высокомолекулярные соединения — полимеры. Многочисленные исследования свидетельствуют о положительном действии различных полимеров на образование структуры. Например, при внесении препарата К-4 в дозе 0,15% массы почвы на типичных сероземах в агрегаты превратилось до 90% верхнего слоя почвы [5, c. 56].

Таким образом, восстановление и сохранение структуры почвы при ее сельскохозяйственном использовании осуществляется агротехническими методами и путем введения в почву искусственных структурообразователей.

К агротехническим методам  улучшения структуры почв относятся: посев многолетних трав, обработка почвы в спелом состоянии, известкование кислых почв, гипсование солонцовых почв, внесение минеральных и особенно органических удобрений. Прочная структура образуется под воздействием как многолетних трав, так и однолетних культур: пшеницы, подсолнечника, кукурузы и др. Лен, картофель, овощные культуры, имеющие мало развитую корневую систему, оказывают небольшое структурообразующее действие на почву.

Многолетние травы (особенно бобовые и их смеси со злаками) играют более важную роль в создании агрономически ценной структуры, чем однолетние культуры. Это объясняется тем, что многолетние травы образуют мощную и сильно разветвленную корневую систему. В их корневых остатках содержится значительное количество белков, углеводов и других соединений, благоприятных для жизнедеятельности микроорганизмов и образования гумусовых веществ. В корневых остатках однолетних культур к моменту их созревания содержится в основном клетчатка, малопригодная для гумусообразования.

 Искусственное оструктуривание  почв осуществляется путем введения  в них небольшого количества (0,001 % массы почвы) структурообразующих  веществ, главным образом состоящих  из производных акриловой, метакриловой  и малеиновой кислот.

 

 

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

 

Влияние гранулометрического  или механического состава начинается с почвообразующей породы. От состава  почвообразующей породы зависят  процессы превращения, перемещения и аккумуляции органических и минеральных соединений в почве. Даже в одних и тех же природных условиях формируются почвы с неодинаковыми свойствами на породах разного гранулометрического состава. Почвы наследуют гранулометрический состав от почвообразующей породы.

 Гранулометрический  состав оказывает большое влияние  на водно-физические, физико-механические, воздушные и тепловые свойства, окислительно-восстановительные условия,  поглотительную способность почвы,  накопление в ней гумуса, зольных  элементов и азота.

 В зависимости от  гранулометрического состава почв  в земледелии применяются различные  способы и сроки их обработки,  нормы внесения удобрений, гербицидов, дифференцируется размещение сельскохозяйственных  культур [7, c. 71].

 Почвы песчаные и супесчаные обладают хорошей водопроницаемостью, благоприятным воздушным режимом, быстрее прогреваются, но они имеют низкую влагоемкость, бедны гумусом и элементами питания растений, имеют малую поглотительную способность, более подвержены ветровой эрозии.