Структура почвы

1.Понятие структурности и структуры почвы.

2. Виды структуры. Основные показатели структуры почвы (форма, размеры, водопрочность, связность, порозность, набухаемость).

3. Агрономически ценные виды структуры.

4. Влияние структуры на плодородие почвы.

5. Мероприятия по восстановлению и поддержанию агрономически ценной структуры.

1. Механические элементы почвы могут находиться в раздельно-частичном состоянии или быть объединены под влиянием различных причин в структурные отдельности разной формы и размера.

Способность почвы разделяться на агрегаты называется структурностью, а совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава, называется почвенной структурой.

В песчаных и супесчаных почвах механические элементы обычно находятся в раздельно – частичном состоянии. Суглинистые и глинистые почвы могут быть структурными и бесструктурными или малоструктурными.

Необходимо понимать понятие структуры как характерного ее морфологического признака от понятия структуры в агрономическом смысле.

В практике земледелия давно подмечено большое влияние структуры почвы на ее физические свойства, условия обработки, водно-воздушный режимы в целом на плодородие почвы и развитие растений. Уже в работах В.В. Докучаева и особенно Костычева отмечалось важное значение в формировании агрономических свойств почвы. Наиболее детально исследовал роль структуры в плодородии почв В.Р. Вильямс.

2. Каждый тип структуры в зависимости от характера ребер, граней и размера подразделяют на более мелкие единицы: роды и виды.

Различают несколько типов структуры, основные из них:

- 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.

Типы делятся на следующие виды:

Кубовидная: комковатая, пылеватая, ореховатая, зернистая, порошистая;

Призмовидная: столбчатая, столбовидная, призматическая.

Плитчатая: сланцеватая, пластинчатая, листовая, чешуйчатая.

В зависимости от размеров структурных агрегатов, структура почвы делится на глыбистую >10 мм; макроструктура 10 – 0,25 мм и микроструктура < 0,25 мм.

3. Качественная оценка структуры определяется ее размером, пористостью, механической прочностью и водопрочностью. Наиболее агрономически ценны макроагрегаты размером 0,25 – 10 мм, обладающие, механической прочностью и водопрочностью. Структурной считается почва, содержащая > 55% водопрочных агрегатов размером 0,25 – 10 мм. Устойчивость структуры к механическому воздействию (связность) и способность не разрушаться при увлажнении (водопрочность) определяют сохранение почвой благоприятного сложения при многократных обработках и увлажнении. Необходимо иметь в виду, что не всякая водопрочная структура агрономически ценная. Важно, чтобы водопрочные агрегаты имели рыхлую упаковку, были пористые и обладали способностью легко воспринимать воду, чтобы в их поры легко проникали корневые волокна и микроорганизмы.

Чем богаче почва минеральными и органическими коллоидами, тем шире возможности для ее агрегации.

Процесс образования структуры протекает под влиянием коагуляции коллоидов, склеивания механических элементов коллоидными пленками, а также под воздействием корней растений, гиф грибов оплетающих почвенные комки и зерна и проникающие внутрь них.

Особенно большое значение для образования структуры почв имеет гумус. Как коллоидное вещество, он под влияния катионов Са и Mg способен переходить в нерастворимую форму и давать прочный и нерастворимый в воздухе гель. Этот гель, играющий роль клея, и придает структурным агрегатам водопрочность.

Многолетняя травянистая растительность как фактор почвообразования играет двоякую роль. Во – первых, в результате развития корневой системы почва распадается на комки. Во – вторых, образующийся при разложении травянистых растительных остатков гумус пропитывает почвенные комочки и прочно их скрепляет. Наряду с травами, любая полевая культура оказывает определенное влияние на структурообразование, при этом, тем больше, чем выше урожай. Образованию агрономически ценной структуры, способствуют и органические удобрения. В образовании структуры почв принимают участие и дождевые черви, которые, пропуская через кишечный тракт частицы почвы, выбрасывают их в виде небольших водопрочных комочков – капролитов, которые содержат доступные для растений питательные вещества.

Периодическое увлажнение и высушивание почвы также способствует образованию структуры. При увлажнении почва набухает, увеличивается в объеме, а при высыхании ее объем уменьшается, появляются трещины, по которым она распадается на отдельности.

На образование агрегатов также влияют промерзание и оттаивание почв. Они лучше формируются при промерзании почв с влажностью 60 – 90 % от полной влагоемкости. Однако эти агрегаты не водопрочны.

Большое значение в структурообразовании почвы имеют микроорганизмы, хотя механизм их действия в этом отношении еще недостаточно изучен.

В природе наблюдается и разрушение структурных комочков. Оно может вызываться деятельностью атмосферных осадков, преимущественно в самых верхних слоях почвы. Некоторые разрушения агрегатов происходят в результате механической обработки почвы и особенно многократного дискования и боронования пересохших почв. Заметно портится структура и при пахоте влажной почвы, когда она мажется, залипает, а так же при вспашке пересохшей почвы. Распыление почвы вызывается и биологическими факторами. Под влиянием микроорганизмов в почве происходит разложение органического вещества, особенно интенсивное при развитии аэробных процессов. Минерализации подвергается и гумус – основное цементирующее вещество в образовании почвенной структуры.

4. Структура влияет на ряд важнейших в агрономическом отношении свойств почвы, что сказывается в конечном итоге на урожае сельскохозяйственных культур. Она оказывает положительное влияние на физические свойства – пористость, плотность сложения, водный, воздушный, тепловой, окислительно-восстановительный, микробиологический и питательный режимы; физико-механические свойства – связность, удельное сопротивление при обработке, коркообразование; противоэрозионную устойчивость почв.

При наличии агрономически ценной структуры в почве создается благоприятное сочетание капиллярной и некапиллярной пористости. Между агрегатами преобладают некапиллярные поры, а внутри агрегатов капиллярные. В бесструктурной почве механические элементы лежат плотно, поэтому в ней образуются в основном капиллярные поры. Эти особенности строения и пористости структурных и бесструктурных почв оказывают огромное влияние на водно-воздушный и питательный режимы. Структурные почвы, благодаря наличию некапиллярных пор, хорошо впитывают влагу, которая по мере движения рассасывается комками, промежутки между комками заполняются воздухом.

В такой почве потери воды от поверхностного стока незначительны. Бесструктурной почвой вода поглощается медленно, значит, часть ее может теряться вследствие поверхностного стока. В такой почве нередко наблюдается два крайних состояния увлажнения: избыточное и недостаточное. При избыточном все промежутки заполнены водой, воздух отсутствует. В этих условиях развиваются анаэробные процессы, ведущие к потерям азота в результате денитрификации, образованию вредных для растения закисных форм железа и марганца, накоплению неподвижных не силикатных форм полуторных окислов и к закреплению фосфора в труднорастворимые формы, т.е. создается неблагоприятный питательный режим.

Агрономически рыхлая структура, придавая почве рыхлое сложение, облегчает прорастание семян и распространение корней растений, а также уменьшаются энергетические затраты на механическую обработку почвы. Структурная почва хорошо поглощает воду и резко снижает поверхностный сток, а, следовательно, смыв и размыв почвы. Структурные комочки размером более 1-2 мм устойчиво противостоят развеванию ветром.

Рассмотренное выше агрономическое значение структуры позволяет сделать следующее общее заключение: «во всех случаях на почвах одного типа, одной генетической разности и в одних агротехнических условиях структурная форма всегда характеризуется более благоприятными для с/х культур показателями, нежели бесструктурная или малоструктурная.

5. Структура почвы динамична. Она разрушается и восстанавливается под влиянием различных факторов. Управление ими позволяет поддерживать почву в необходимом структурном состоянии.

Причины утраты структуры: механическое разрушение, физико-химические явления и биологические процессы.

Механическое разрушение структуры протекает под влиянием обработки почвы, передвижение по ее поверхности машин и орудий, животных, ударов капель дождя. Важнейшие пути уменьшения механического разрушения – обработка почв в состоянии ее спелости, а также минимализация обработок.

Физико-химические причины – связаны с реакциями обмена двухвалентных катионов (Ca, Mg) в ППК на одновалентные (Na и аммоний). При этом коллоиды, прочно цементирующие механические элементы в агрегаты, пептезируются при увлажнении и структурные отдельности разрушаются. Поэтому процессы химической мелиорации почв (известкование, гипсование) приводящие к обогащению ППК обменным Са способствуют улучшению структуры.

Биологические причины разрушения структуры связаны с процессами минерализации почвенного гумуса – главного клеящего вещества при образовании структуры.

Восстановление и сохранение структуры в условиях с/х использования почв осуществляется агротехническими методами. Улучшение структурного состояния почв возможно также с помощью искусственных структурообразователей. К агротехническим мероприятиям относят обработку почв в состоянии физической спелости, известкование кислых почв, гипсование солонцов, внесение органических и минеральных удобрений. Прочная структура восстанавливается под действием многолетних трав и однолетних с/х культур.

Лекция № 7 (2 часа)

Дата добавления: 2014-01-11