Гранулометрический состав почв

1. Понятие о гранулометрическом составе почв.

2. Классификация почв по гранулометрическому составу.

3. Влияние гранулометрического и минералогического составов материнских пород на почвообразование и агрономические свойства почв.

4. Общие физические свойства почвы: плотность сложения и плотность твердой фазы, порозность и ее виды. Физико-механические свойства.

5. Влияния гранулометрического состава, структуры, гумусового состояния на рост и развитие растений и урожайность.

1. Всякая почвообразующая порода, как продукт выветривания массивной горной породы, состоит из отдельных обломков различных минералов и пород диаметром от нескольких сантиметров до нескольких миллимикрон.

Точно также и всякая почва, развивающаяся на определенной материнской породе, состоит из частиц самой различной крупности, которые и называются механическим составом. Отдельные частицы породы и почвы называются механическими элементами. Близкие по размеру элементы объединяются во фракции. Группировка частиц по размерам называется классификацией механических элементов.

В нашей стране наиболее широко применяется классификация, разработанная Качинским.

Все частицы более 1 мм называют скелетной частью почвы, менее 1 мм – мелкоземом.

Отдельные фракции по-разному влияют на свойства почв и пород.

Камни (>3мм) представлены преимущественно обломками горных пород. Каменистость –- отрицательное свойство почв. На слабокаменистых почвах ускоряется износ рабочих поверхностей орудий обработки. Средне- и сильнокаменистые почвы нуждаются в мелиоративных работах по удалению камней.

Гравий состоит из обломков первичных материалов. Высокое содержание гравия в почвах не препятствует обработке, но придает им неблагоприятные свойства: отсутствие водоподъемной способности, низкую влагоемкость, провальную водопроницаемость.

Песчаная фракция состоит из обломков первичных минералов, прежде всего кварца и полевых шпатов. Эта фракция обладает высокой водопроницаемостью, не набухает, не пластична, однако в отличие от гравия обладает некоторой капиллярностью и влагоемкостью. Поэтому природные пески, особенно мелкозернистые, пригодны для выращивания сельскохозяйственных культур.

Пыль крупная и средняя. Фракция крупной пыли по минералогическому составу мало отличается от песчаной и поэтому обладает некоторыми свойствами песка.

Для средней пыли характерно повышенное содержание слюд, придающих фракции повышенную пластичность и связность. Она лучше удерживает влагу, но обладает слабой водопроницаемостью. Поэтому почвы с высоким содержанием крупной и средней пыли распыляются, склонны к заплыванию и уплотнению.

Пыль мелкая характеризуется относительно высокой дисперсностью, способна к структурообразованию, обладает поглотительной способностью. Содержит повышенное количество гумусовых веществ. Однако она придает некоторые неблагоприятные свойства: мелкость, трещиноватость, плотное сложение, набухание и усадка.

Ил состоит из высокодисперсных вторичных минералов. Илистая фракция имеет большое значение в создании почвенного плодородия. Она обладает высокой поглотительной способностью, содержит много гумуса и элементов зольного и азотного питания растений.

Таким образом, с уменьшение размера механических элементов значительно изменяются их свойства. Свойства механических элементов претерпевают довольно резкие изменения на рубеже 0,01 мм, затем 0,005 и 0,001 мм. Это позволило разделить все механические фракции на две большие группы: физический песок >0,01 мм и физическая глина <0,01мм.

2. Фракции механических элементов слагают почвы или породы в различных количественных соотношениях. Поскольку различные фракции механических элементов имеют неодинаковые свойства, то и почвы и породы также будут обладать неодинаковыми свойствами в зависимости от разного содержания в них тех или иных фракций.

Все многообразие почв и пород по механическому составу можно объединить в несколько групп с характерными для них физическими, физико-химическими и химическими свойствами.

В основу классификации почв и пород по механическому составу положено соотношение физического песка и физической глины. В настоящее время широко распространена более совершенная классификация механического состава почв и пород Качинского.

По этой классификации основное наименование по механическому составу производится по содержанию физического песка и физической глины и дополнительное – с учетом других преобладающих фракций: гравелистой, песчаной, крупнопылеватой, пылеватой и иловатой.

Камни > 3 мм

Гравий 3-1 мм крупнозем

Песок 1-0,05 мм

Пыль 0,05-0,001 мм мелкозем

Ил 0,001-0,0001 мм

Коллоиды < 0.0001 мм

3. Механический состав оказывает существенное влияние на водно-физические, физико-механические, воздушные, тепловые свойства, окислительно-восстановительные условия, поглотительную способность, накопление гумуса в почве, зольных элементов и азота.

В зависимости от механического состава почв меняются условия обработки, сроки полевых работ, нормы удобрений, размещение сельскохозяйственных культур.

Почвы песчаные и супесчаные легко поддаются обработке, поэтому их называют легкими, обладают хорошей водопроницаемостью и благоприятным воздушным режимом, быстро прогреваются. Однако они имеют ряд отрицательных свойств: низкую влагоемкость, легкие почвы бедны гумусом и элементами питания растений, обладают незначительной поглотительной способностью, наиболее подвержены ветровой эрозии.

Тяжелосуглинистые и глинистые почвы отличаются более высокой связностью и влагоемкостью, лучше обеспечены питательными веществами, богаче гумусом. Обработка этих почв требует больших энергетических затрат, поэтому их принято называть тяжелыми.

Лучшим комплексом свойств из бесструктурных и слабоструктурных почв обладают легко- и среднесуглинистые почвы.

Механический состав почв – довольно устойчивый признак, унаследованный от почвообразующей породы. Правильное использование почвы улучшает ее свойства. Хорошее улучшение почв бесструктурных песчаных почв возможно путем глинования, а глинистых - пескования на фоне применения высоких норм органических удобрений.

4. К общим физическим свойствам относятся плотность почв, плотность твердой фазы и пористость.

Плотность твердой фазы почвы – отношение массы ее твердой фазы в том же объеме при 4 ^оС. Для органических веществ (сухой опад, торф, гумус) она колеблется от 0,2-0,5 до 1,0-1,4, а для минеральных соединений от 2,1-2,5 до 4,0-5,18 г/см³.

Плотность почвы – масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении. Ее также выражают в г/см³. Она зависит от минералогического и механического состава, структуры почвы и содержания органического вещества. Наиболее рыхлой почва бывает сразу после обработки, затем она постепенно уплотняется и через некоторое время ее плотность приходит в состояние равновесной, т.е. мало изменяющейся. Оптимальная плотность пахотного горизонта для большинства культурных растений 1,0-1,2 г/см³.

Пористость (скважность) почвы – суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы. Выражают в процентах от общего объема почвы и вычисляют по показателям плотности почвы и плотности твердой фазы.

Р_общ= (1- d_v /v)100.

где d_v – плотность сложения;

v – плотность твердой фазы.

Пористость зависит от мехсостава, структурности, деятельности почвенной фауны, содержания органического вещества. Различают общую пористость, капиллярную и некапиллярную. Некапиллярные поры обеспечивают водопроницаемость, воздухообмен; капиллярная создает водоудерживающую способность почвы. Для создания устойчивого запаса влаги в почве при хорошей аэрации необходимо, чтобы некапиллярная пористость составляла 55-65% от общей.

К физико-механическим свойствам почвы относятся пластичность, липкость, набухание, усадка, связность, твердость и сопротивление при обработке.

Пластичность – способность почвы изменять свою форму под влиянием какой-либо внешней силы без нарушения сложения и сохранять приданную форму после устранения этой силы. Пластичность обусловлена илистой фракцией и зависит от влажности. Сухая почва пластичностью не обладает, избыточно увлажненная начинает течь и также теряет пластичность.

Липкость – свойство влажной почвы прилипать к другим телам. Она отрицательно влияет на технологические свойства почвы. Липкость определяется силой, требующейся для отрыва металлической пластинки от почвы и выражается в г/см². С липкостью связано важнейшее агрономическое свойство почвы – физическая спелость, т.е. состояние влажности, при котором почва хорошо крошится на комки, не прилипая при этом к орудиям обработки.

Набухание – увеличение объема почвы при увлажнении. Оно обусловлено сорбцией влаги почвенными частицами. Значительной набухаемостью характеризуются органические коллоиды. Набухание – отрицательное свойство, т.к. при значительной ее выраженности может происходить разрушение почвенных агрегатов.

Усадка – сокращение объема почвы при высыхании. Это явление, обратное набуханию. Сильная усадка почвы приводит к образованию трещин, разрыву корней растений, повышенной потери влаги.

Связность почвы – способность сопротивляться внешнему усилию, стремящемуся разъединить частицы почвы. Выражают в кг/см². Зависит от механического состава, структуры, влажности, гумусированности. Наибольшей обладают глинистые почвы, богатые илом. Максимальная связность наблюдается при влажности, близкой к влажности завядания.

Удельное сопротивление – усилие, затраченное на подрезание пласта, его оборот и трение о рабочую поверхность. На 1 см² поперечного сечения пласта почвы, поднимаемого плугом, оно колеблется от 0,2-1,2 кг/см².

5. Минеральная часть твердой фазы почвы, определяя ряд важнейших почвенных показателей и свойств, непосредственно влияет на потенциальное и эффективное плодородие. Минералогический и химический состав, а отсюда запасы необходимых для растений питательных элементов связаны, прежде всего, с минеральной частью. От минеральной части зависят такие характеристики почвы, как аэрация, фильтрационная и водоудерживающая способность, структурность, пластичность, липкость, плотность, способность к коркообразованию, набухаемость и усадка, теплоемкость и теплопроводность. Все эти показатели и свойства имеют большое значение в земледельческой практике - при обработке почвы, проведении химических мелиораций, внесении удобрений, орошении и осушении и т.д.

Большое влияние минеральная часть твердой фазы почвы оказывает на агрономически значимые почвенные показатели через гранулометрический состав. Знание гранулометрического состава почв и почвообразующих пород позволяет земледельцу решать вопросы обработки почв, подбора возделываемых культур, устанавливать сроки проведения сельскохозяйственных работ. Для большинства культурных растений лучшими являются суглинистые почвы. Однако это зависит от культуры и климатических условий местообитания, так как разные растения в силу своих биологических особенностей предъявляют неодинаковые требования к почвенной влаге, плотности сложения почвы, аэрации. В различных климатических условиях почвы одинакового гранулометрического состава по величине эффективного плодородия значительно отличаются друг от друга.

Лекция № 5 (2 часа)

Дата добавления: 2014-01-11