Физико-механические свойства почв полей с неравномерным рельефом

Агрономическая характеристика структуры

Физические свойства почвы и их влияние на плодородие в большой степени зависят от ее агрегатного состояния. В главе 4 рассмотрена структура почвы как ее морфологический признак.

При изучении физических свойств необходимо знать характеристику структуры с точки зрения агрономии. Агрономически ценной структурой является комковатая и зернистая структура верхних горизонтов почвы размером от 0,25 до 10 мм, обладающая водопрочностью и связностью.

Благоприятное влияние на агрономические свойства почв оказывает и микроструктура при условии ее пористости и водопрочности. Наилучшими являются микроагрегаты размером 0,25-0,05 и 0,05-0,01 мм. Более мелкие забивают поры, ухудшают пористость, воздухо- и водопроницаемость.

Водопрочность – способность агрегатов противостоять разрушающему действию воды. Связность — устойчивость агрегатов к механическому воздействию. Структурной считается почва, содержащая более 55 % водопрочных агрегатов (табл. 32)

Важно, чтобы структурные отдельности пахотных горизонтов не разрушались при увлажнении почвы и при механическом воздействии сельскохозяйственных машин и орудий

32. Шкала оценки структурного состояния почвы (по Долгову и Бахтину, 1966)

Содержание агрегатов 0,25-10 мм, % к веществу

Для бесструктурных почв характерен антагонизм между водой и воздухом. Кроме того, при высыхании бесструктурных почв, особенно тяжелых, они приобретают глыбистое монолитное сложение. Таким почвам значительно труднее придать благоприятное строение пахотного слоя при обработках.

Образование агрономически ценной структуры протекает под воздействием физико-механических, физико-химических, химических и биологических факторов. Физико-механические (и физические) факторы обусловливают крошение почвенной массы главным образом под влиянием изменяющегося давления или механического воздействия.

К ним относятся:

Уплотняющее и рыхлящее действие корней
Роющих и копающих животных
Попеременное высушивание и увлажнение
Замерзание и оттаивание почвы
Воздействие почвообрабатывающих орудий

К физико-химическим и химическим факторам относятся коагуляция почвенных коллоидов и цементирующее воздействие ряда почвенных соединений. Клеящими и цементирующими веществами могут служить гумус, глинистое вещество, гидроксиды железа и алюминия, карбонат кальция. Одни минеральные соединения без гумусовых веществ не образуют водопрочных агрегатов.

Основная роль в образовании агрономически ценной структуры принадлежит биологическим факторам — растительности и почвенным организмам. Помимо механического уплотняюще-рыхлящего воздействия корней растительность является главным источником образования гумуса, а гуматы кальция выступают как важнейшие клеецементирующие вещества при возникновении высокопрочных агрегатов. При высоком содержании гуматов натрия образуются неводопрочные очень плотные агрегаты.

Наиболее сильное оструктуривающее воздействие на почву оказывает многолетняя травянистая растительность. Важную положительную роль играют почвенные насекомые и животные, особенно черви.

Механические свойства почвы

Песок впитывает воду быстрее глины, потому что имеет крупные не плотно прилегающие частицы и пустоты между ними. Частицы глины, напротив плотно прилегают, друг к другу и не дают воде просачиваться. По соотношению частиц разного размера и их прилеганию судят о механических свойствах почвы.

К механическим свойствам относится:

Пластичность. Способность изменять и сохранять измененную форму впоследствии. Проявляется только после намокания. Свойство зависит от содержания гумуса, поглощения катионов и коллоидной фракции почвы. Например, глинистые почвы благодаря содержанию натрия – пластичные, а перенасыщенные кальцием песчаные – нет.
Липкость. Способность слипаться при увлажнении, связана с физической спелостью Свойство ухудшает обработку почвы из-за возрастания тяглового сопротивления сельскохозяйственных машин. Интересно, что черноземные почвы не слипаются даже при переувлажнении. Наиболее липкие – глинистые почвы.
Набухание. Увеличение объема из-за переувлажнения. Связано с содержанием коллоидов. Солонцы (почвы с переизбытком натрия) набухают быстрее, чем прочие. Сильное набухание грозит разрушением структурных отдельностей.
Усадка. Уменьшение объема после испарения влаги. Излишняя усадка грозит трещиноватостью.
Связность. Сопротивление внешним усилиям при разъединении ее частиц. Силы сцепления связывают частички почвы, а связность определяет ее сопротивление под давлением бороны. Замеряется твердомером.
Удельное сопротивление. Усилие на подрезание почвенного пласта, его переворачивание и трение о поверхность плуга. Обычно замеряется в пределах: от 0,2 до 1,2 кг/см2.

Утрата и восстановление структуры

Структура почвы динамична. Она разрушается под воздействием механической обработки, передвижения машин и орудий, людей, животных, под ударами дождевых капель. Важнейшие пути уменьшения механического разрушения структуры — обработка почвы в состоянии ее физической спелости, а также минимализация обработок.

Утрата агрегатами водопрочности может быть связана с физико-химическими явлениями — заменой обменных ионов кальция и магния на ион натрия. В этом случае при увлажнении происходит пептизация клеящих гумусовых веществ и, как следствие, разрушение агрегатов. Поэтому приемы химической мелиорации (известкование, гипсование и др.), обогащая почву обменным кальцием, способствуют улучшению структуры.

Восстановление и сохранение структуры почв — важное условие их рационального земледельческого использования, поддержания и повышения плодородия. Его осуществляют агротехническими приемами:

Его осуществляют агротехническими приемами:

Посев многолетних трав,
Обработка почвы в спелом состоянии,
Минимализация обработок,
Известкование кислых почв,
Гипсование солонцов и солонцеватых почв,
Внесение органических и минеральных удобрений.

Водопрочная структура восстанавливается под воздействием как многолетних трав, так и однолетних сельскохозяйственных растений. Однако оструктуривающее воздействие многолетних трав выше.

Они развивают более мощную корневую систему, более длительное время воздействуют на почву, оставляют в почве больше органического вещества (корней и послеукосной надземной массы), благоприятного по составу для деятельности микроорганизмов, образования гумуса.

Из однолетних культур пшеница, подсолнечник, кукуруза образуют мощные корневые системы и оказывают наибольшее положительное воздействие на структурообразование. Лен, картофель, капуста, имеющие слаборазвитые корневые системы, обычно оказывают незначительное оструктуривающее действие на почву.

Большое значение в оструктуривании почв имеет систематическое применение органических удобрений — навоза, торфокомпостов, сидератов. Они являются источником образования гумуса, значительно стимулируют деятельность червей и других представителей почвенной биоты, положительно влияющей на структурообразование.

Улучшение структурного состояния почв возможно также с помощью искусственных структурообразователей, преимущественно различных органических веществ, в частности полимеров и сополимеров, состоящих из производных акриловой, метакриловой и малеиновой кислот.

Как изучают свойства почвы

Изучением почвенных свойств, химического состава и структуры занимаются почвоведы. Перед засаживанием участка культурными растениями сначала выясняется его состав и свойства почвы, затем они соотносятся с требованиями выращиваемых растений. Попутно выявляется степень загрязнения и экологичность площади, вносятся удобрения.

Все это можно проверить через разрез (выкопанную ямку) и описание его морфологических свойств. Если участок попался с ненарушенным растительным слоем, то он также становится объектом для изучения. Проводится фитоиндикация почв – изучение свойств почвы по густоте и внешнему виду растительного покрова. Например, наличие влаголюбивых растений означает близкое залегание грунтовых вод.

Генетические горизонты на срезе отличаются по окрасу, плотности и структуре. Вскипание – реакция на кислоту с выделением углекислого газа – свидетельствует о наличии карбонатов кальция на определенном залегании. Бывает и промытая почва – вовсе лишенная карбонатов. Мощность каждого слоя замеряется в сантиметрах и тоже имеет свой окрас, плотность и различные посторонние включения.

По форме и степени выраженности структура почв бывает:

Кубовидная.
Призмовидная.
Плитовидная.
Комковатая.
Зернистая.
Порошистая.
Пылеватая.

От чего зависят свойства почвы

Свойства почв зависят от многих природных компонентов и процессов, которые оказывают влияние, в том числе и на уровень плодородности:

Испарение и уровень влажности на определенном участке. Мелкие почвенные частицы, большие капиллярные поры и органика – формируют впитывание и удержание почвой воды. Нарушение уровня прочносвязной воды ведет к завяданию растений. Например, влажность суглинка до 12%, а торфа до 50% – вызывает устойчивое завядание.
Объем и количество грунтовых вод. Водные режимы водоносного горизонта – важный фактор почвообразования. Поступление влаги зависит от глубины залегания. В глинистых почвах вода медленно поднимается по капиллярам вверх на высоту до 4 метров. В более легких почвах быстрее, но не так высоко.
Постоянные и переменные ветра. Участки почвы на возвышенностях подвергаются эоловому (обветриванию) воздействию. Сильные завихрения увеличивают эрозию почвы, ломают деревья и кустарники. Ветер со скоростью не менее 6 м/с выдувает верхний плодородный слой, а это прямой путь к истощению.
Температурный режим определенной местности. Тепловой режим определяет почвенный микроклимат, вызывает начало и конец вегетативного периода у растений. Также он регулирует численность полезных микроорганизмов, скорость разложения органики и постепенное накапливание гумуса. Например, при перегреве в тропиках в почве образуется цементационные структуры, а на севере при переохлаждении – фрагментарные.
Климатическая зона. Многолетний режим погоды и связанные с ним осадки, влажность, сила ветра: по-разному влияют на почвообразование. Все зависит от рельефа, породы и растительности на определенных участках. Климат формирует тепловой и водный почвенные режимы.
Растительный состав. Растительный и древесный покровы – снижают риски деградации и опустынивания почв, стабилизируют круговорот питательных веществ и водный баланс.

Физико-механические свойства почв

Физико-механические свойства — это свойства, которые проявляются при воздействии на почву внешних нагрузок.

Они подразделяются на деформационные (сжимаемость, просадочность) и прочностностные (связность, твердость). Важные показатели физико-механических свойств почвы — ее набухаемость и консистенция (пластичность и липкость).

Сжимаемость. Это уменьшение объема (уплотнение) почвы под действием внешнего давления, например, при обработке почв тяжелой техникой. Сжимаемость почв характеризуется коэффициентом уплотнения и измеряется в см 2 /кг. Ее величина зависит от гранулометрического состава почвы, содержания органического вещества и оструктуренности. Уплотнение сопровождается уменьшением порозности, ухудшением водопроницаемости и условий для проникновения корней в почву.

Просадочностью, или просадкой, почв называется локальное понижение поверхности почвы в результате уменьшения ее пористости. Просадочность является частным случаем сжимаемости почвы. Просадка может возникать в результате растворения содержащихся в почве солей, с чем связаны такие формы рельефа, как степные блюдца.

Связность. Этот показатель характеризует прочность структуры и способность почвы противостоять внешнему усилию к разъединению частиц и выражается в кг/см 2 . Связность можно определить как прочность взаимного сцепления почвенных частиц. Она обусловлена силами адсорбции, слипания и цементации. Наибольшая связность характерна для сухих и слитых бесструктурных почв монтмориллонитового состава (до 250 кг/см 2 ).

Твердость почвы. Свойство почвы в естественном состоянии сопротивляться сжатию и расклиниванию называется ее твердостью. Другими словами, это сопротивление, оказываемое почвой проникновению в нее какого-либо тела под давлением. Выделяются следующие градации почв по твердости: рыхлая, уплотненная и твердая. Твердость почвы изменяется от 5 до 60 кг/см 2 . Она зависит от гранулометрического и минералогического составов почвы, содержания гумуса, влажности. Самой большой твердостью характеризуются солонцы в сухом состоянии. Твердость почвы определяет тяговое усилие почвообрабатывающих орудий. Тяговое усилие орудия (плуга, например), отнесенное к единице площади данного орудия, называется удельным сопротивлением почвы. Оно изменяется от 0,2 до 1,2 кг/см 2 и в значительной мере зависит от влажности почвы. В диапазоне 30—70 % общей влажности почвы удельное сопротивление находится в прямой зависимости от твердости почвы.

Набухаемость почвы. Это ее свойство увеличивать объем (набухать) при повышении увлажнения. Усадка — процесс, обратный набуханию, — уменьшение объема и растрескивание почвы при снижении ее увлажненности. Набухание и усадка наиболее значительно проявляются в слитых почвах и солонцах.

Консистенция почвы. Этот показатель определяется липкостью и пластичностью почвы.

Липкость — это свойство влажной почвы прилипать к поверхности другого тела. Она зависит от гранулометрического состава и возрастает в последовательности: песок, супесь, суглинок, глина. Почвы с Na в ППК обладают высокой липкостью

Липкость — важное производственное свойство почв, с ней связана их физическая спелость

Физическая спелость — это состояние почвы, определяемое уровнем увлажнения, при котором исчезает ее способность пригнать к сельскохозяйственным орудиям.

Пластичность почвы — это способность влажной почвы под воздействием внешних сил приобретать или менять форму (деформироваться) без разрывов и трещин и сохранять ее после прекращения механического воздействия. Пластичность определяется гранулометрическим составом почвы. Различают непластичные, пластичные и сильнопластичные почвы. Пластичность глин вдвое больше суглинков. Пески практически непластичны.

Физико-механические свойства почв следует учитывать при лесоустроительных работах, механической обработке почв, строительстве дорог и фундаментов, гидротехнической мелиорации, а также при проектировании сельскохозяйственной, дорожной и лесозаготовительной техники.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Свежие записи
- Как избавиться от мошек в цветах комнатных растений
- Что добавить в воду чтобы цветы дольше стояли
- Какие цветы сочетаются друг с другом на клумбе
- Жмых от кофе как удобрение для комнатных цветов
- Белый липкий налет на комнатных цветах как избавиться

Физические свойства почвы

Сложное устройство почвенного тела имеет три фазы: твердую, жидкую и газообразную. Поэтому в зависимости от процентного сочетания различных фаз, бывают 3 физических свойства почвы:

Плотность твердой фазы. Зависит от химического и минерального состава и определяется с учетом средней плотности веществ и их содержанием. В полевых условиях определяется с помощью пикнометра. Во время измерения определяется объем воды соответствующий объему почвы из пробы.
Плотность скелета (плотности сложения) почвы. Определяет окультуренность почв. Излишне плотная, сухая почва препятствует развитию корневой системы и затратна при обработке. Поры переувлажненной, плотной почвы не получают аэрации. Поступающая на почву вода не достигает глубин, а просто стекает, пробуждая эрозию.
Плотность в естественном состоянии. Определяется буровым методом и является массой почвы в любом состоянии. Плотность изменяется со временем и из-за усадки. Совокупность пор (различных по форме промежутков) определяет порозность почвы.

Физические свойства

От механического состава почвы зависят её физические свойства:

Пористость — соотношение пустот в почве к её твёрдым частицам.
Плотность — зависит от механического состава и пористости. Чем пористей и рыхлей почва, тем выше её плодородные свойства и ниже плотность.
Тепловой режим — способность нагреваться от солнца и термальных источников, и удерживать тепло.
Влагоёмкость — способность впитывать и удерживать влагу.
Влажность — наличие в почве воды.

Самым плодородным типом почвы является чернозём. Это чёрная земля с высоким содержанием гумуса. Кроме того, чернозём обладает всеми физическими свойствами, необходимыми для успешного выращивания растений. Он имеет рыхлую структуру, хорошо проводит воздух и воду.

Рис. 3. Чернозём.

Что мы узнали?

Важнейшим свойством любого типа почвы является плодородие — способность снабжать растения всеми необходимыми веществами. Почва делится на типы в зависимости от механического состава. О том, от чего зависят свойства почв, можно подготовить доклад на урок по окружающему миру в 3 классе.

/7

Вопрос 1 из 7