Какие бывают виды почвы, их характеристики и различия. Почвы, их состав, свойства и типы Что является важнейшим свойством почвы

Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97 % продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн. км 2 или 86,5 % площади суши. Общая пахотнопригодность земель оценивается различными исследователями по-разному: от 25 до 32 млн. км 2 .

Представления о почве, как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами появились в конце XIX в, благодаря В.В.Докучаеву ,- основоположнику современного почвоведения. Он создал учение о зонах природы, почвенных зонах, факторах почвообразования.

Почва состоит из твердой (минеральной и органической), жидкой и газообразных фаз. Для всех почв характерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов от верхних горизонтов почв к нижним.

Твердая часть почвы состоит из минеральных и органических веществ. По дисперсности минеральные вещества делятся на две группы: с диаметров более 0,001 мм (обломки пород и минералов, минеральные новообразования) и менее 0,001 мм (частицы выветривания глинистых минералов, органических соединений). Полидисперсность частиц твердой части почвы обусловливает ее рыхлость. Часть объема почвы, заполненного воздухом или водой, называют пористостью почвы, которая составляет 40 – 60 %, иногда до 90 % (торф), бывает до 27,5 (суглинки).

В состав минеральной части почвы входят Si, Al, Fe, K, Na, Mg, Ca, P, S и другие химические элементы, которые, в основном, находятся в окисленном состоянии, а также в виде солей: угольной, серной, фосфорной, хлористо-водородной.

В состав органической части входят и органические вещества (преимущественно в гумусе), где содержится углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера и другие элементы. Многие элементы растворены в почвенной влаге, заполняющей часть пор, а в остальной части пор находится воздух.

Образование почв происходит на Земле с момента возникновения жизни и зависит от многих факторов.

Субстрат, на котором образуются почвы. От характера материнских пород зависят физические свойства почвы (пористость, водоудерживающая способность, рыхлость и т.д.). Они определяют водный и тепловой режим, интенсивность, перемешивания веществ, минералогический и химический составы, первоначальное содержание элементов питания, тип почвы.

Растительность – зеленые растения (основные создатели первичных органических веществ). Поглощая из атмосферы углекислоту, из почвы воду и минеральные вещества, используя энергию света, они создают органические соединения, пригодные для питания животных.

С помощью животных, бактерий, физических и химических воздействий органическое вещество разлагается, превращаясь в почвенный гумус. Зольные вещества наполняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал создает благоприятные условия для действия почвенной фауны и микроорганизмов (устойчивый газообмен, тепловой режим, влажность).

Животные организмы, выполняющие функцию преобразования органического вещества в почву. Сапрофаги (земляные черви и др.), питающиеся мертвыми органическими веществами, влияют на содержание гумуса, мощность этого горизонта и структуру почвы. Из наземного животного мира на почвообразование наиболее интенсивно влияют все виды грызунов и травоядные животные.

Микроорганизмы (бактерии, одноклеточные водоросли, вирусы) разлагающие сложные органические и минеральные вещества на более простые, которые в дальнейшем могут использоваться самими микроорганизмами и высшими растениями.

Одни группы микроорганизмов участвуют в превращениях углеводов и жиров, другие – азотистых соединений. Бактерии, поглощающие молекулярный азот воздуха, называют азотфиксирующими. Благодаря их деятельности, атмосферный азот могут использовать (в виде нитратов) другие живые организмы. Почвенные микроорганизмы принимают участие в разрушении токсических продуктов обмена высших растений, животных и самых микроорганизмов в синтезе витаминов, необходимых для растений и почвенных животных.

Климат, влияющий на тепловой и водный режимы почвы, а значит на биологический и физико-химические почвенные процессы.

Рельеф, перераспределяющий на земной поверхности тепло и влагу.

Продолжительность процесса почвообразования для различных материков и широт составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч лет.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия. Под влиянием человека меняются параметры и факторы почвообразования – рельефы, микроклимат, создаются водохранилища, проводится мелиорация.

Основное свойство почвы – плодородие. Оно связано с качеством почв. В разрушении почв и снижении их плодородия выделяются следующие процессы:

Аридизация суши – комплекс процессов уменьшения влажности обширных территорий и вызванное этим сокращение биологической продуктивности экологических систем. Под действием примитивного земледелия, нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодьях почвы превращаются в пустыни.

Эрозия почв, разрушение почв под действием ветра, воды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия – смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 1 - 2˚. Водной эрозии способствует уничтожение лесов, вспашка по склону.

Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.

Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воздействием транспорта, землеройных машин и техники.

Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими нарушениями. В настоящее время не менее 50 % площади орошаемых земель засолено, потеряны миллионы ранее плодородных земель. Особое место среди почв занимают пахотные угодья, т.е. земли, обеспечивающие питание человека. По заключению ученых и специалистов, для питания одного человека следует обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Рост численности жителей Земли напрямую связан с площадью пахотных земель, которая неуклонно сокращается. Так в РФ за последние 27 лет площадь сельскохозяйственных угодий сократилась на 12,9 млн. га. Причинами этого являются нарушение и деградация почвенного покрова, отвод земель под застройку городов, поселков и промышленных предприятий.

На больших площадях происходит снижение продуктивности почв из – за уменьшения содержания гумуса, запасы которого за последние 20 лет сократились в РФ на 25 – 30 %, а ежегодные потери составляют 81,4 млн.т. Земля сегодня может прокормить 15 млрд человек. Бережное и грамотное обращение с землей сегодня стало самой актуальной проблемой.

Основное и самое важное свойство почв - плодородие . В почве растения закрепляются своими корнями, из нее получают минеральные вещества, воду и кислород.

Если климат определяет возможность возделывания винограда в той или иной местности, влияет на сахари­стость и кислотность сока ягод, в основном определяет производственную специализацию виноградарства и ви­ноделия, то почва формирует урожай и его основные ка­чества: придает ягодам и продуктам их переработки оттенки вкуса и аромата, часто неуловимые химическими анали­зами, но уловимые при органолептической оценке.

Во всех странах мира, где по климатическим условиям можно выращивать виноград, его насаждения встречаются на разных по химическому и механическому составу поч­вах. Он растет на черноземах и дерново-подзолистых поч­вах, на сероземах и буроземах, красноземах и каштановых почвах, на малоплодородных песках и почти бесплодных для других сельскохозяйственных культур каменистых почвах.

В связи с этим иногда считают, что виноград не требо­вателен к почвам и для него вполне подходит любая из них, кроме заболоченных, солончаков и солонцов. На самом деле виноградное растение при всей его пластичности требовательно к почвенным условиям.

Почвы рыхлые, незасоленные, с достаточным количеством питательных веществ и оптимальным увлажнением способствуют сильному росту, обильному плодоношению и долголетию виноградных насаждений.

Присутствие в почве вредных солей или постоянного переувлажнения, наоборот, снижает продуктивность на­саждений и нередко приводит их к гибели.

Наука и практика располагают многочисленными дан­ными, подтверждающими влияние почвы на величину и качество урожая. Так, по данным А. А. Егорова насаждения сорта Тавквери дают виноград, из которого приготовляют прекрасные сто­ловые и десертные вина, а из этого же сорта, выращенного в отделении «Кара-Чанах», вина получаются посредствен­ного качества.

По данным А. П. Чефранова, почвы двух первых отделений серо-каштановые суглинистые, обра­зованные на лёссовидных суглинках, а третьего - серо- каштановые щебенчатые суглинистые, подстилаемые на глубине 80-85 см валунно-галечниковыми наносами. Сорт Ркацители ведет себя противоположно Тавквери. Лучшие десертные вина Кара-Чапах получаются из винограда, выращенного на серо-каштановых щебенчатых суглини­стых почвах.

В этой же стране наилучший виноград столового сорта дают виноградники Апшеронского полу­острова, где почвы песчаные, образованные на морских песках и ракушечниках. Общеизвестно, что на Черно­морском побережье Крыма, Краснодарского края, в до­лине реки Алазани (Кахетия) многолетней практикой для ряда сортов выявлены почвы и участки, на которых полу­чают наиболее высокий и наиболее качественный урожай.

Без преувеличения можно сказать, что все сорта ви­нограда чутко реагируют на смену почвенных условий, особенно сорта-подвои. Из этого, однако, не следует, что независимо от природной зоны или района существуют наиболее ценные почвы только для определенных сортов и определенного качества урожая.

Например, для сортов Пино черный, Шардоне, из кото­рых приготовляют первоклассные шампанские вина, луч­шими почвами считаются бурые горно-лесные и перегнойно-карбонатные почвы, но это справедливо только для определенных районов, имеющих свои специфические природные условия (Абрау-Дюрсо, Шампань).

В зоне распространения таких же почв, но с несколько иными природными условиями (Кахетия) указанные сорта не дают высокоценных шампанских виноматериалов, тогда как другие сорта (Ркацители, Хихви, Саперави, Каберне) дают материал для приготовления первоклассных столовых вин.

Очень хорошие шампанские вина получают в Алма-Атинской области и Киргизии из Пино черного и Рислинга, произрастающих на темно-каштановых почвах и черноземах.

Если сопоставить климат и другие природные условия этих мест, то можно убедиться в том, что они заметно разли­чаются между собой. Отсюда следует, что оценивать ка­чества каждой почвы для виноградного растения, его сор­тов и производственного назначения урожая необходимо но сравнению с другими почвами внутри каждой природ­ной зоны и района, а не по сравнению с почвами дру­гих природных зон. Более того, оценку почвы необходимо проводить во взаимосвязи с другими природными усло­виями.

Cостав почвы

Состав и свойства почвы

Cостав почвы

Почва - это поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействий, живых микроорганизмов, горных пород и является самостоятельной экосистемой.

Важнейшим свойством почвы является плодородие почвы, т.е. способность обеспечить рост и развитие растений. Это свойство представляет исключительную ценность для жизни человека и других организмов. Почва является составной частью биосферы и энергии в природе и поддерживает газовый состав атмосферы.

Состав и свойства почвы

Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей. Соотношение их неодинаково не только в разных почв, но в различных горизонтах одной и той же почвы. Закономерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов то верхних горизонтов почвы к нижним и увеличение интенсивности преобразования компонентов материнской породы от нижних и горизонтов к верхним. В твердой части преобладают минеральные вещества. Первичные минералы (кварц, полевые шпаты, роговые обманки, слюды и др.) вместо с обломками горных пород образуют крупные фракции; вторичные минералы (гидрослюды, монтмориллонит, каолинит и др.), формирующиеся в процессе выветривания, - более тонкие. Рыхлость сложения почвы обусловливают состава ее твердой части, включающей частицы разного размера (от коллоидов почвы, измеряемых сотыми долями мк, до обломков диаметром в несколько десятков см). Основную массу почв составляет обычно мелкозем - частицы менее 1 мм

Твердые частицы в естественном залегании заполняются не весь объем почвенной массы, а лишь некоторую его часть; др. часть составляют поры - промежутки различного размера и формы между частицами и их агрегатами. Суммарный объем пор называется пористостью почвы. Для большинства минеральных почв эта величина варьирует в пределах от 40 до 60%. В органогенных (торфяных) почвах она возрастает до 90%, в заболоченных, оглеенных, минеральных - уменьшается до 27%. От пористости зависят водные составы почвы (водопроницаемость, водоподъемная способность, влагоемкость) и плотность почвы. В порах находятся почвенный раствор и почвенный воздух. Соотношение их непрерывность меняется вследствие поступления в почву атмосферу осадков, иногда оросительных и грунтовых вод, а также расхода влаги - почвенного стока, испарения (отсасывание корнями растений) и др.

Освобождающееся от воды поровое пространство заполняется воздухом. Этими явлениями определяется воздушный и почвенный режим почвы. Чем больше поры заполнены влагой, тем затруднительнее газовый обмен (особенно О2 и СО2) между почвой и атмосферой, тем медленнее протекают в почвенной массе процессы окисления и быстрее - процессы восстановления. В порах также обитают почвенные микроорганизмы. Плотность почвы (или объемная масса) в ненарушенном сложении определяется пористостью и средней плотностью твердой фазы. Плотность минеральных почв от 1 до 1,6 г/см3, реже 1,8г/см3, заболоченных оглеенных - до 2 г/см3, торфяных - 0,1-0,2 г/см2.

С дисперсностью сопряжена большая суммарная поверхность твердых частиц: 3-5 м2/г у песчаных почв, 30-150 м2/г у супесчаных, до 300-400 м2/г у глинистых. Благодаря этому почвенные частицы, особенно коллоидная и илистая фракции, обладают поверхностной энергией, которая проявляется в поглотительной способности почвы и буферности почвы.

Минеральный состав твердой части почвы во многом определяет ее плодородие. Органических частиц (растительные остатки) содержится немного, и только торфяные почвы почти полностью состоят из них. В состав минеральных веществ входят: Si, Al, Fe, K, N, Mg, Ca, P, S; значительно меньше содержится микроэлементов: Сu, Mo, I, B, F, Pb и др. Подавляющее большинство элементов находится в окисленной форме. Во многих почвах, преимущественно в почвах недостаточно увлажняемых территорий, содержится значительное количество СаСО3 (особенно если почвы образовались на карбонатной породе), в почвах засушливых областей - СаSO4 и др. более легко растворимые соли; почвы влажных тропических областей обогащены Fe и Al. Одна реакция этих общих закономерностей зависит от состава почвообразующих пород, возраста почвы, особенностей рельефа, климата и т.д. Например, на основных изверженных породах формируются почвы более богатые Al, Fe, щелочноземельными и щелочными металлами, а на породах кислого состава - Si. Во влажны тропиках на молодой коре выветривания почв значительно беднее окисями железа и алюминия, чем на более древних, и по содержанию сходны с почвой умеренных широт. На крутых склонах, где эрозионные процессы весьма активны, состав твердой части почвы незначительно отличается от состава почвообразующих пород. В засоленных почвах содержится много хлоридов и сульфатов (реже нитратов и бикарбонатов) кальция, магния, что связано с исходной засоленностью материнской породы, с поступлением этих солей из грунтовых вод или в результате почвообразования.

В состав твердой части почвы входит органическое вещество, основная (80 - 90%) часть которого представлена сложным комплектом из гумусовых веществ, или гумуса. Органическое вещество состоит также из соединений растительного, животного и микробного происхождения, содержащих клетчатку, лигнин, белки, сахара, смолы, жиры, дубильные вещества и т.д. и промежуточные продукты их разложения. При разложении органических веществ в почве содержащийся в них азот переходит в формы, доступные растениям. В естественных условиях они являются основным источником азотного питания растительных организмов. Многие органические вещества участвуют в создании органо-минеральных структурных отдельностей (комочков). Возникающая теоретическая структура почвы во многом определяет ее физические свойства, а также водный, воздушный и тепловой режимы. Органо - минеральные соединения представлены солями, глинисто - гумусовыми комплексами, комплексными и внутрикомплексными (хелаты) соединениями гумусовых кислот с рядом элементов (в их числе Al и Fe). Именно в этих формах последние перемещаются в почву.

Жидкая часть, т.е. почвенный раствор, - активный компонент почвы, осуществляющий перенос веществ внутри нее, вынос из почвы и снабжение растений водой и растворенными элементами питания. Обычно содержит ионы, молекулы, коллоиды и более крупные частицы, превращаясь иногда в суспензию.

Газовая часть или почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Количество и состав почвенного воздуха, в который входят N2, O2, CO2, летучие органические соединения и пр., постоянны и определяются характером множества протекающих в почве химических, биохимических процессов. Например количество СО2 в почвенном воздухе существенно меняется в годовом и суточном циклах вследствие различной интенсивности выделения газа микроорганизмами и корнями растений. Газообмен между почвенным воздухом и атмосферой происходит преимущественно в результате диффузии СО2 из почвы в атмосферу и О2 в противоположном направлении.

Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли и др.) и представлений многих групп беспозвоночных животных - простейших, червей, моллюсков, насекомых и их роющих позвоночных и др. Активная роль живых организмов в формировании почвы определяет принадлежность ее к биокосным природным телам - важнейшим компонентам биосферы.

Химический состав почвы оказывает влияние на состояние здоровья человека через воду, растения и животных. Недостаток или избыток определенных химических элементов в почве бывает столь велик, что приводит к нарушению обмена веществ, вызывает или способствует развитию серьезных заболеваний. Так, широко распространенное заболевание эндемический (местный) зоб связано с недостатком йода в почве. Малое количество кальция при избытке стронция служит причиной уровской болезни. Недостаток фтора приводит к кариесу зубов. При высоком содержании фтора (свыше 1,2 мг/л) нередко возникают заболевания костной системы (флюароз).

Почва представляет собой сложную природную систему, где под влиянием живых организмов и других факторов происходят образование и разрушение сложных органических соединений. Минеральные вещества извлекаются растениями из почвы, входят в состав их собственных органических соединений, затем включаются в органические вещества тела сначала растительноядных, затем насекомоядных, хищных животных. После гибели растений и животных их органические соединения поступают в почву. Под воздействием микроорганизмов в результате сложных многоступенчатых процессов разложения эти соединения переходят в формы, доступные для усвоения растениями. Они частично входят в состав органических веществ, задерживаются в почве или удаляются с фильтрующимися и сточными водами. В результате происходит закономерных круговорот химических элементов в системе "почва - растения - (животные - микроорганизмы) - почва". Этот круговорот В.Р. Вильямс назвал малым, или биологическим. Благодаря малому круговороту веществ в почве постоянно поддерживается плодородие. В искусственных агроценозах такой круговорот нарушен, так как человек изымает значительную часть сельскохозяйственной продукции, используя ее для своих нужд. Из - за неучастия этой части продукции в круговороте почва становится малоплодородной. Чтобы избежать этого и повысить плодородие почвы в искусственных агроценозах, человек вносит органические и минеральные удобрения. Применяя необходимые севообороты, тщательно обрабатывая и удобряя почву, человек повышает ее плодородие столь значительно, что большинство современных обрабатываемых почв следует считать искусственными, созданными при участии человека. Таким образом, в одних случаях воздействие человека на почвы приводит к повышению их плодородия, в других - к ухудшению, деградации и гибели.

Типы почв по механическому составу

В почвоведении принята классификация почв по механическому составу разработана Качинским, по которой все почвы подразделяются в зависимости от содержания в них физической глины, т.е. частиц, диаметр которых менее 0,01мм. Для каждого типа почвообразования нормы содержания физической глины не однократны.

Классификация почв по механическому составу. (Н.А. Качинский, 1965)

Механический состав почвы является важной характеристикой, необходимой для определения ценности почвы, ее плодородия, способ механические свойства почвы: влажность, водопроницаемость, порозность, воздушный и тепловой режим и др. В полевых условиях определение механического состава производится по степени пластичности - наощупь. При известном навыке почвы можно достаточно четко разделить на глинистые, суглинистые, песчаные:

Песчаные почвы - бесструктурные, не обладают связностью, сыпучи, при большом увлажнении можно скатать в шарик.

Супесчаные почвы - в сухом состоянии сыпучи, бесструктурные, во влажном состоянии легко скатываются в шар, но "шнура" или "колбаски" не образуют.

Суглинистые почвы - в сухом состоянии легко втираются в кожу, во влажном состоянии пластичными пластичны и легко раскатываются в "шнур" или "колбаску". Чем тоньше "шнур" или "колбаска", тем данная почва ближе к глине.

Глинистые - в сухом состоянии при растирании на ладони дают тонкий однородный порошок (пудру), хорошо втираются в кожу, во влажном состоянии раскатываются в длинный тонкий "шнур", легко сворачиваемый в кольцо без трещин.

Окончательное название почвы по механическому составу производится в лаборатории при помощи специального анализа, и на основании этого дается название почвы. Общий анализ почвы по механическому составу дается по данным механического анализа верхнего горизонта (0-25см). Например, чернозем южный глинистый.

Сложение почвы. Под сложением почвы понимают внешнее выражение степени и характера ее плотности. Сложение оказывает большое влияние на сопротивление почвы почвообрабатывающим орудием, но ее водопроницаемость и в значительной степени на глубину проникновения в нее корней растений.

Порозность почвы. Почвенные частички и структурные элементы, входящие в состав почвы, прилегают друг к другу не всеми своими плоскостями, а лишь отдельными точками или гранями, вследствие чего сама почва приобретает характер пористого тела, пронизанного целой системой трещин, пор ячеек, пустот. Общий объем всех воздушных пор, полостей, трещин и пр. в определенном объеме почвы называют порозностью или скважностью почвы. Суммарный объем почвенных пор составляет от 25 до 60% объема почвы.

На порозность почвы большое влияние оказывает, прежде всего, структурное строение почвы: чем почвы структурнее, тем общая порозность больше (поскольку, помимо заключенных в комках пор, эти почвы имеют промежутки, находящиеся между структурными отдельностями). Всякое разрушение почвенной структуры, могущее произойти в результате воздействия на почву природных факторов или вследствие неправильной обработки почв, ведет за собой уменьшение общей порозности почвы. Заметное влияние на порозность почв оказывает также органическое вещество почв: чем органического вещества больше, тем больше порозности (так, например, порозность песка около 30%, а торфа - около 85%). Порозность заметно меняется в зависимости от глубины почвенного слоя в верхних слоях она больше, в нижних - меньше. Объясняется это большим содержанием гумуса и лучшей структурой верхних горизонтов, большим воздействием на верхние слои почвы корней растений и роющих животных, а также меньшим давлением вышележащих слоев.

Размеры почвенных полостей различны, начиная от тончайших, так называемых капилляров, и кончая порами с диаметром 10 мм и крупнее. В связи с этим, помимо общей скважности, различают еще капиллярную и некапиллярную скважность почвы. Во всякой почве всегда есть оба вида скважности, причем преобладание того или иного вида зависит от механического и структурного состава почв.

Каждый вид скважности имеет различное значение в почвообразовательных процессах: капиллярная порозность, обычно заполненная водой, затрудняет свободный доступ воздуха в почву и продвижение атмосферной влаги из верхних горизонтов в нижние. Наличие же некапиллярной скважности устраняет эти нежелательные явления, создавая благоприятные условия как для почвообразовательных процессов, так и для развития растений.

Список использованной литературы

1. Атлас природных условий и естественных ресурсов Украинской ССР, М. 1978 г.

2. Карпачевский Л.О. Зеркало ландшафта. М., Мысль, 1983 г.

3. Ковда В.А. Основные учения о почвах. КН. 1-2, М., 1973 г.

4. Почвоведение (под ред. Ковды Б.Г., Розанова) М., Высшая школа. 1988 г.

5. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова. М., 1972 г.

Выполняя посадку той или иной культуры, не стоит обходить вниманием основные свойства используемой почвы, так как от её плодородия зависит качество получаемого урожая. Мы привыкли применять самые различные удобрения, но мало кто задумывается о том, каких именно компонентов не хватает в составе грунта. Разумеется, определить это на глаз не получится, но знать об основных характеристиках субстрата просто необходимо - разберем их далее.

Основные свойства почвы

Почва - это целая система со своим ритмом жизни и правилами развития, поэтому неудивительно, что и свойства у неё могут быть самыми разными. Рассмотрим основные из них.

Плодородность

Под плодородностью грунта принято понимать весь набор его свойств и происходящих внутри процессов, способствующих нормальному росту и развитию растений. Плодородным считается субстрат, содержащий в себе огромное количество питательных составляющих, среди которых особенно стоит выделить азот, калий, магний, медь, фосфор, серу и, конечно же, гумус (в хороших почвах его до 10%).

Все эти составляющие тесно связаны между собой, поэтому не стоит удивляться, если нехватка одного компонента или нарушение какого-либо процесса спровоцирует изменение всех остальных. С незапамятных времён человек оценивает качество почвы именно с точки зрения плодородия, от которого зависит обильность урожая и красота декоративных растений.

Знаете ли вы? Почва выступает вторым по величине хранилищем углерода, уступая первое место океанам.

Механический состав

Механический состав - ещё одно очень важное свойство, позволяющее отнести почву к определённой разновидности. По большому счёту, под данным понятием подразумевается текстура или гранулированный состав субстрата, сформированный из миллионов различных элементарных частиц.
Данная величина выражается в процентном соотношении к весу полностью сухого грунта. Особенности механического состава основываются не только на изначальных характеристиках материнской породы, но и на параметрах процессов образования почвы, постоянно происходящих внутри.

Физические свойства

Механический состав напрямую влияет на физические свойства грунта, такие как водопроницаемость (или плотность), пористость, влагоёмкость. Между тем, все они также выступают очень важными факторами выбора участка при высадке культурных растений. Подробнее об этих характеристиках и их взаимосвязи мы поговорим дальше.

От чего зависит плодородность и как её повысить

Разумеется, для любого агрария или простого дачника, выращивающего различные растения на своём участке, первоочерёдным заданием будет повышение плодородности почвы, что должно увеличить количество урожая выращиваемых культур. Рассмотрим основные факторы поддержания почвы и способы достижения желаемого результата.

Факторы поддержания плодородности

Под факторами плодородия понимают совокупность количества воды, воздуха, тепла, зонального и азотного питания растений, которые непосредственно влияют на их рост и развитие. В то же время, организация подходящих условий плодородия подразумевает комплексный подход к возможности обеспечения растений необходимыми для них земными факторами роста.

К основным таким факторам относят:

• количество воды в грунте;
• количество осадков и ирригацию (повышенное накопление натрия может пагубно сказаться на выращиваемой культуре);
• значение суммарного испарения влаги, которое подтвердит общее увеличение объёма жидкости на протяжении года;
• достаточный уровень питательных веществ.

Знаете ли вы? Процесс образования почвы происходит очень медленно. Так, на формирование всего 0,5–2 см её плодородного слоя уходит практически столетие.

Способы повышения плодородности

К самым важным условиям, от которых и будет зависеть плодородие, стоит отнести температурный, питательный, водно-воздушный, биохимический, физико-химический, солевой и окислительно-восстановительный режимы.
На особенности некоторых из них человек может оказывать влияние, предпринимая следующие меры:

1. Организуя грамотный севооборот путём высадки культур на одно и то же место с пятилетним интервалом. То есть, чтобы вы ни выращивали, желательно менять место произрастания культуры раз в пять лет.
2. Высевая на участке так называемые «растения-лекари», среди которых особенно выделяются чеснок, полынь, пастушья сумка, крапива.
3. Приманивая дождевых червей. Уже давно установлено, что при большом их скоплении грунт даёт более высокие объёмы урожая, а значит, их присутствие очень желательно (повышенной перевариваемостью различной органики отличаются калифорнийские виды).
4. Выполняя термическую обработку для уничтожения всевозможных вредителей и сорных растений. Главный недостаток такого способа - невозможность использования на больших территориях (больше актуально для теплиц и парников).
5. Внося в почву органику, в особенности навоз, золу и компост.
6. Осуществляя смешанную высадку культур. Вместе с культурным растением специалисты рекомендуют высаживать подходящего «соседа», который будет отпугивать вредителей и не допустит истощения субстрата. В этих целях можно высаживать базилик, розмарин, ромашку, бархатцы, которые помимо всего остального будут очень привлекательными для пчёл, тем самым способствуя опылению растений и увеличению объёмов урожая.
7. Организовывая периодический отдых для каждого отдельного участка территории. При постоянном, беспрерывном выращивании одних и тех же культур любая почва устаёт, поэтому в течение выбранного года лучше вообще ничего не садить, выполняя только прополку, мульчирование и внося удобрения. С приходом осени участок перекапывают, стараясь переместить верхний слой вниз.
8. Высевая растения-сидераты, в которых присутствует повышенное содержание белка, крахмала и азота. В этом случае идеальными «жителями» вашего участка станут овёс, рожь, горчица, подсолнечник. В основном их посев выполняется после сбора урожая, хотя в некоторых случаях они выращиваются одновременно с основными культурами.

Повысить плодородие закрытой почвы намного проще, чем добиться аналогичного результата на открытом участке, поэтому неудивительно, что многие дачники обустраивают на своих территориях теплицы и парники, снабжая их системами полива и вентиляции, а иногда даже отопления.

Механический состав и его влияние на почву

Вначале статьи мы уже упоминали о такой характеристике грунта, как механический состав, а сейчас предлагаем вам более детально разобраться в его особенностях и распределении почвы на виды в соответствии с этим критерием.

Что такое механический состав

В структуре земли присутствуют частички самой разной величины: как камни, остатки горных пород и минеральных соединений (в диаметре нередко достигают 10-12 см), так и совсем мелкие элементы, невидимые невооружённым взглядом. Более того, некоторые из них вы не увидите даже в обычный микроскоп, поэтому при исследовании почвенных смесей приходится использовать специальный электрический аппарат.
Свойства субстрата, его богатство и плодородие в значительной мере зависят именно от размеров указанных составляющих, и если выполнить механический анализ субстрата, то мы сможем отнести его к конкретному виду: к физической глине (размеры частичек составляют примерно 0,01 мм), физическому песку (частицы достигают размеров от 0,01 до 1 мм), коллоидальным компонентам (размером 0,0001 мм). Рассмотрим наиболее типичные виды почв, выделенные на основании механического состава.

Типы почв в зависимости от состава

Даже если у вас нет специального оборудования, а на глаз определить вид почвенной смеси не получается, о её примерном механическом составе сообщат следующие способы диагностики (сухой и мокрый).

Глинистые

Этот субстрат содержит в себе до 50% чистой глины и характеризуется такими определениями, как «сырой», «вязкий», «тяжёлый», «липкий» и «холодный». Глинистые почвы очень медленно пропускают воду, задерживая её на поверхности, из-за чего практически невозможно обрабатывать участок: мокрая глина налипает на садово-огородные инструменты.
В сухом состоянии такую почву очень сложно растереть пальцами, но когда это всё же удаётся, появляется чувство, что у вас в руках однородный порошок. При намокании он начинает сильно мазаться, отлично скатывается в шнурок и без проблем позволяет сформировать из почвы колечко.

Супесчаные

В отличие от первого варианта, сухие супесчаные грунты легко растираются пальцами и в таком состоянии позволяют невооруженным взглядом увидеть мелкие песчинки. Если намочить субстрат и попытаться скачать его в шнурок, получится лишь маленькая часть. В данном случае вместе с глиной в составе субстрата присутствует и песок, которого заметно больше (20% на 80%).

Важно! Если количество песка в почвенной смеси превышает указанное значение, то и качество почвы в целом снизится.

Песчаные

Такие грунты образованы исключительно песчаными зёрнами, с небольшим добавлением глинистых или пылеватых частиц. Этот вид субстрата бесструктурный и не характеризуется связочными свойствами.

Суглинистые

При растирании сухих суглинков в пальцах получается тонкий порошок с прощупывающимися песчинками. После увлажнения его можно скатать в шнурок, разламывающийся при попытке образования кольца. Лёгкие суглинки не позволят вам сформировать колечко, а шнур будет растрескиваться при скатывании. Тяжёлые суглинистые субстраты позволяют получить кольцо с трещинками. Суглинистые грунты уже сами по себе богаты минеральными соединениями, а ещё они отличаются достаточно высокой рыхлостью, не препятствуют прохождению влаги в нижние слои и обеспечивают нормальную циркуляцию воздуха.

Если же земля состоит из мелких частичек ила и более крупных песка, то она отличается повышенным качеством. Чтобы определить пропорциональное соотношение указанных веществ, можно провести небольшое домашнее исследование. Возьмите образец почвы из вашего участка, поместите в ёмкость с водой и размешайте до состояния не очень жидкой массы. Из получившегося раствора сначала сделайте шарик, а потом постарайтесь слепить жгут.
Разумеется, в этом деле главную роль играет конечный результат. То есть если у вас не выйдет ни шарик, ни жгут, тогда перед вами пески, а если удалось сформировать шар, тогда можно предположить наличие супеска. Для формирования жгута подойдёт только суглинок, а если он сложится в кольцо, тогда это, скорее всего, глина. Окончательное и самое верное заключение о механическом составе почвенной смеси можно сделать только на основании результатов лабораторных анализов в камеральный период.

Влияние состава на будущий урожай

Меньшее или большее содержание в почве глины и песка всегда будет сказываться на качестве и количестве урожая, поэтому при выборе участка для высадки рассады выращиваемых культур важно учитывать этот нюанс. На глинистых или полностью песчаных грунтах большинству привычных огородных растений будет довольно неудобно, если они вообще смогут там прижиться. Посадка в суглинистые или супесчаные почвы может принести большую результативность, но и они не смогут сравниться с чернозёмами, удобренными органикой и минеральными составами.

Физические свойства почвы

Основными физическими свойствами грунта, на которые нужно обращать внимание в первую очередь, являются плотность и пористость, причём нельзя сказать, что они никак не влияют друг на друга. Чем плотнее будет грунт, тем меньше его пористость, а значит, и о хорошей водо-, воздухопроницаемости или аэрации говорить не приходится. Разберёмся в этом вопросе более внимательно.

Плотность (объемная масса)

Плотностью почвы называют массу единицы объёма, исчисляемую в граммах на кубический сантиметр, или же абсолютно сухой почвенной смеси в её естественном сложении. Плотность определяет взаимное расположение всех составляющих частиц, учитывая при этом и свободное пространство между ними, а также влияет на влагопоглощение, газообмен и, как следствие, на развитие корней выращиваемых культур.

Что касается уровня плотности почвы, то он зависит от свойства минералов, которые образуют твёрдую фазу, гранулометрических составляющих, содержания и структуры органических компонентов. Оптимальным значением плотности пахотного горизонта для большей части выращиваемых у нас овощных культур принято считать значение 1,0-1,2 г на куб. см.

Если рассматривать плотность почвенных смесей в их сухом состоянии, то можно выделить следующие степени:

1. Слитое или очень плотное сложение, когда грунт практически не поддаётся воздействию лопаты (она может войти в землю не больше чем на 1 см). В основном такой вариант характерен для слитых чернозёмных грунтов и столбчатых солонцов.
2. Плотная структура, при которой лопата входит в землю не больше чем на 4-5 см, а сам субстрат с трудом ломается. Характерно для тяжёлых, глинистых и неокультуренных почв.
3. Рыхлое сложение - сельскохозяйственный инструмент легко углубляется в землю, а сам грунт хорошо структурирован. Такими являются супесчаные грунты и верхние, хорошо структурированные горизонты суглинков.
4. Рассыпчатое сложение характеризуется высокой сыпучестью почвы, отдельные частички которой неплотно связаны друг с другом. Такой вариант свойственен для супесчаных и бесструктурных субстратов.

Важно! Конкретный вид плотности зависит не только от механического, но и от химического его состава и влажности. Данное свойство грунта имеет немалую практическую ценность при ведении сельского хозяйства, по большей части с точки зрения возможности его обработки.

Пористость

Пористость - полная противоположность вышеприведённой плотности, а с научной точки зрения это общий объём всего свободного пространства (пор) между твёрдыми составляющими грунта. Выражается она в процентном соотношении к общему объёму субстрата, и для минеральных разновидностей интервал этих значений будет находиться в пределах 25–80 %. В почвенных горизонтах поры далеко не всегда имеют одинаковую форму и диаметр, поэтому, исходя из их размеров, выделяют капиллярный и некапиллярный тип грунта. Первый равен объёму всех капиллярных пор в почве, а второй - объёму только лишь крупных пор.
Сумма двух значений и будет общей пористостью. Во многом данная характеристика зависит от плотности, структурности и механического состава, о которых мы рассказывали ранее. В макроструктурных субстратах поры будут занимать больше объёма, в микроструктурных - меньшую его часть. При высыхании бесструктурного субстрата на поверхности земли формируется почвенная корка, которая отрицательно сказывается на росте и развитии культур. Разумеется, её следует своевременно убирать, а по возможности поискать другие, более удачные места для высадки растений.

10 раз уже
помогла

Введение………………………………………………………..…………………3

1. Почва……………………………………………………………………………4

2. Виды почв………………………………………………………………………5

3. Состав и свойства почвы………………………………………………………6

4. Общие физические свойства почвы………………………………………….11

4.1 Водные свойства почв………………………………………………………13

4.2 Тепловые свойства почв…………………………………………………….16

4.3 Физико-механические свойства…………………………………………….18

4.4 Воздушные свойства почв…………………………………………………..20

5. Гумусность………………………………………………………………….....22

6. Плодородие почвы………………………………………………………...…..23

7. Виды плодородия почв…………………………………………………..…...25

8. Факторы, лимитирующие плодородие почвы………………………………26

9. Воспроизводство плодородия почв…………………………………………28

Заключение………………………………………………………..……………..32

Список используемой литературы……………………………………………..34

Перечень принятых терминов………………………..…………………………..35

Введение

Первое научное определение почвы дал В.В. Докучаев: «Почвой следует называть «дневные» или наружные горизонты горных пород (все равно каких), естественно измененные совместным воздействием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых». Он установил, что все почвы на земной поверхности образуются путем «чрезвычайно сложного взаимодействия местного климата, растительности и животных организмов, состава и строения материнских горных пород, рельефа местности и, наконец, возраста страны». Эти идеи В.В. Докучаева получили дальнейшее развитие в представлениях о почве как о биоминеральной («биокосной») динамической системе, находящейся в постоянном материальном и энергетическом взаимодействии с внешней средой и частично замкнутой через биологический круговорот.

Развитие учения о плодородии почв связано с именем В.Р. Вильямса. Он детально исследовал формирование и развитие плодородия почвы в ходе природного почвообразования, рассмотрел условия проявления плодородия в зависимости от ряда свойств почвы, а также сформулировал основные положения об общих принципах повышения плодородия почв при их использовании в сельскохозяйственном производстве.

Цель: Изучить общие физические свойства почвы и их роль в плодородии почв

1.Показать значение почвы для растений и живых организмов

2.Выделить основное свойство почвы – плодородие

3.Воспитать бережное отношение к природе в целом

4.Познакомится с процессом образования почвы

5.Изучение видов плодородие почв

6.Изучить роль гумуса для плодородие почв

Почва

Почва– самый поверхностный слой суши земного шара, возникший в результате изменения горных пород под воздействием живых и мертвых организмов (растительности, животных, микроорганизмов), солнечного тепла и атмосферных осадков. Почва представляет собой совершенно особое природное образование, обладающее только ей присущим строением, составом и свойствами. Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Чтобы быть плодородной, почва должна обладать достаточным количеством питательных веществ и запасом воды, необходимым для питания растений, именно своим плодородием почва, как природное тело, отличается от всех других природных тел (например, бесплодного камня), которые не способны обеспечить потребность растений в одновременном и совместном наличии двух факторов их существования – воды и минеральных веществ.

Почва – важнейший компонент всех наземных биоценозов и биосферы Земли в целом, через почвенный покров Земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле и в земле организмов (в том числе и человека) с литосферой, гидросферой и атмосферой.

Роль почвы в хозяйстве человека огромна. Изучение почв необходимо не только для сельскохозяйственных целей, но и для развития лесного хозяйства, инженерно-строительного дела. Знание свойств почв необходимо для решения ряда проблем здравоохранения, разведки и добычи полезных ископаемых, организации зеленых зон в городском хозяйстве, экологического мониторинга и пр.

Виды почв

Подзолистая почва образовывается под пологом леса хвойного, на котором незначительная травянистая растительность. В почве находиться небольшой запас гумуса (0,7 – 1,5 %). У верхнего слоя (гумусовый) толщина составляет от 2 до 15 см. Глубже бесструктурный, подзолистый белесый, малоплодородный слой, толщина у которого от 2 до 30 см.

Дерново – подзолистая почва . Является более плодородным видом.

У этой почвы гумусовый слой в 15 – 18 см, под которой малоплодородный другой слой. Гумус содержится 1,5 – 1,8 %. Имеет пылящую и легко разрушаемую комковатую структуру. У почвы раствора кислая реакция.

Торфяная (болотная) почва . Образовывается на переувлажненной почве. У торфяных почв два вида: верховые и низинные, у которых друг от друга большие отличия. Верховые торфяники образовываются на повышенных участках, которые переувлажнены мягкими грунтовыми водами и атмосферными осадками. Растут на нем багульник, клюква, голубика, мох.

Пойменные почвы. Располагаются у рек, для овощеводства считаются лучшими. В их составе содержится небольшое количество гумуса, но обладает мощной перегнойной возможностью и прочной зернистой структурой. Ее недостатком является то, что на пониженных участках происходит застаивание холодного воздуха, в весеннем периоде это особенно вредно. У пойменной почвы кислотность различная. По своему составу почва делятся на глинистую, суглинистую, песчаную и супесчаную.

Глинистая почва состоит из глинистых, мелких частиц, проходимость воздуха и воды очень плохая. После дождей происходит быстрое уплотнение, путем образования корки на поверхности.

Суглинистая почва состоит из крупных песчаных и мелких глинистых частиц. Такая почва является более плодородной, чем глинистая, в ней хорошо удерживается влага накопленная зимой и весной. В годы с недостаточным количеством осадков, меньше страдает от засухи.

Песчаная почва состоит из более крупных частиц. В ней происходит быстрое вымывание питательных веществ. Такая почва легко пропускает воду. Песчаная почва имеет низкую плодородность, но подсыхает и прогревается весной быстро. Посадка и посев осуществляется на большой глубине.

Супесчаная почва состоит преимущественно из крупных частиц, содержание глинистых веществ около 20%. По сравнению с песчаной, в такой почве немного лучше удерживается вода. Отличительной чертой является низкое плодородие. В супесчаной почве мало накапливается гумус и быстро идет процесс разложения органических веществ.

Состав и свойства почвы

Почва - это поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействий, живых микроорганизмов, горных пород и является самостоятельной экосистемой.

Важнейшим свойством почвы является плодородие почвы, т.е. способность обеспечить рост и развитие растений. Это свойство представляет исключительную ценность для жизни человека и других организмов. Почва является составной частью биосферы и энергии в природе и поддерживает газовый состав атмосферы.

Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей. Соотношение их неодинаково не только в разных почв, но в различных горизонтах одной и той же почвы. Закономерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов то верхних горизонтов почвы к нижним и увеличение интенсивности преобразования компонентов материнской породы от нижних и горизонтов к верхним. В твердой части преобладают минеральные вещества. Первичные минералы (кварц, полевые шпаты, роговые обманки, слюды и др.) вместо с обломками горных пород образуют крупные фракции; вторичные минералы (гидрослюды, монтмориллонит, каолинит и др.), формирующиеся в процессе выветривания, - более тонкие. Рыхлость сложения почвы обусловливают состава ее твердой части, включающей частицы разного размера (от коллоидов почвы, измеряемых сотыми долями мк, до обломков диаметром в несколько десятков см). Основную массу почв составляет обычно мелкозем - частицы менее 1 мм

Твердые частицы в естественном залегании заполняются не весь объем почвенной массы, а лишь некоторую его часть; др. часть составляют поры - промежутки различного размера и формы между частицами и их агрегатами. Суммарный объем пор называется пористостью почвы. Для большинства минеральных почв эта величина варьирует в пределах от 40 до 60%. В органогенных (торфяных) почвах она возрастает до 90%, в заболоченных, оглеенных, минеральных - уменьшается до 27%. От пористости зависят водные составы почвы (водопроницаемость, водоподъемная способность, влагоемкость) и плотность почвы. В порах находятся почвенный раствор и почвенный воздух. Соотношение их непрерывность меняется вследствие поступления в почву атмосферу осадков, иногда оросительных и грунтовых вод, а также расхода влаги - почвенного стока, испарения (отсасывание корнями растений) и др.

Освобождающееся от воды поровое пространство заполняется воздухом. Этими явлениями определяется воздушный и почвенный режим почвы. Чем больше поры заполнены влагой, тем затруднительнее газовый обмен (особенно О2 и СО2) между почвой и атмосферой, тем медленнее протекают в почвенной массе процессы окисления и быстрее - процессы восстановления. В порах также обитают почвенные микроорганизмы. Плотность почвы (или объемная масса) в ненарушенном сложении определяется пористостью и средней плотностью твердой фазы. Плотность минеральных почв от 1 до 1,6 г/см 3 , реже 1,8г/см 3 , заболоченных оглеенных - до 2 г/см 3 , торфяных - 0,1-0,2 г/см 2 .

С дисперсностью сопряжена большая суммарная поверхность твердых частиц: 3-5 м 2 /г у песчаных почв, 30-150 м 2 /г у супесчаных, до 300-400 м 2 /г у глинистых. Благодаря этому почвенные частицы, особенно коллоидная и илистая фракции, обладают поверхностной энергией, которая проявляется в поглотительной способности почвы и буферности почвы.

Минеральный состав твердой части почвы во многом определяет ее плодородие. Органических частиц (растительные остатки) содержится немного, и только торфяные почвы почти полностью состоят из них. В состав минеральных веществ входят: Si, Al, Fe, K, N, Mg, Ca, P, S; значительно меньше содержится микроэлементов: Сu, Mo, I, B, F, Pb и др. Подавляющее большинство элементов находится в окисленной форме. Во многих почвах, преимущественно в почвах недостаточно увлажняемых территорий, содержится значительное количество СаСО3 (особенно если почвы образовались на карбонатной породе), в почвах засушливых областей - СаSO4 и др. более легко растворимые соли; почвы влажных тропических областей обогащены Fe и Al. Одна реакция этих общих закономерностей зависит от состава почвообразующих пород, возраста почвы, особенностей рельефа, климата и т.д. Например, на основных изверженных породах формируются почвы более богатые Al, Fe, щелочноземельными и щелочными металлами, а на породах кислого состава - Si. Во влажны тропиках на молодой коре выветривания почв значительно беднее окисями железа и алюминия, чем на более древних, и по содержанию сходны с почвой умеренных широт. На крутых склонах, где эрозионные процессы весьма активны, состав твердой части почвы незначительно отличается от состава почвообразующих пород. В засоленных почвах содержится много хлоридов и сульфатов (реже нитратов и бикарбонатов) кальция, магния, что связано с исходной засоленностью материнской породы, с поступлением этих солей из грунтовых вод или в результате почвообразования.

В состав твердой части почвы входит органическое вещество, основная (80 - 90%) часть которого представлена сложным комплектом из гумусовых веществ, или гумуса. Органическое вещество состоит также из соединений растительного, животного и микробного происхождения, содержащих клетчатку, лигнин, белки, сахара, смолы, жиры, дубильные вещества и т.д. и промежуточные продукты их разложения. При разложении органических веществ в почве содержащийся в них азот переходит в формы, доступные растениям. В естественных условиях они являются основным источником азотного питания растительных организмов. Многие органические вещества участвуют в создании органо-минеральных структурных отдельностей (комочков). Возникающая теоретическая структура почвы во многом определяет ее физические свойства, а также водный, воздушный и тепловой режимы. Органо - минеральные соединения представлены солями, глинисто - гумусовыми комплексами, комплексными и внутрикомплексными (хелаты) соединениями гумусовых кислот с рядом элементов (в их числе Al и Fe). Именно в этих формах последние перемещаются в почву.

Жидкая часть, т.е. почвенный раствор, - активный компонент почвы, осуществляющий перенос веществ внутри нее, вынос из почвы и снабжение растений водой и растворенными элементами питания. Обычно содержит ионы, молекулы, коллоиды и более крупные частицы, превращаясь иногда в суспензию.

Газовая часть или почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Количество и состав почвенного воздуха, в который входят N2, O2, CO2, летучие органические соединения и пр., постоянны и определяются характером множества протекающих в почве химических, биохимических процессов. Например количество СО2 в почвенном воздухе существенно меняется в годовом и суточном циклах вследствие различной интенсивности выделения газа микроорганизмами и корнями растений. Газообмен между почвенным воздухом и атмосферой происходит преимущественно в результате диффузии СО2 из почвы в атмосферу и О2 в противоположном направлении.

Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли и др.) и представлений многих групп беспозвоночных животных - простейших, червей, моллюсков, насекомых и их роющих позвоночных и др. Активная роль живых организмов в формировании почвы определяет принадлежность ее к биокосным природным телам - важнейшим компонентам биосферы.

Химический состав почвы оказывает влияние на состояние здоровья человека через воду, растения и животных. Недостаток или избыток определенных химических элементов в почве бывает столь велик, что приводит к нарушению обмена веществ, вызывает или способствует развитию серьезных заболеваний. Так, широко распространенное заболевание эндемический (местный) зоб связано с недостатком йода в почве. Малое количество кальция при избытке стронция служит причиной уровской болезни. Недостаток фтора приводит к кариесу зубов. При высоком содержании фтора (свыше 1,2 мг/л) нередко возникают заболевания костной системы (флюароз).

Почва представляет собой сложную природную систему, где под влиянием живых организмов и других факторов происходят образование и разрушение сложных органических соединений. Минеральные вещества извлекаются растениями из почвы, входят в состав их собственных органических соединений, затем включаются в органические вещества тела сначала растительноядных, затем насекомоядных, хищных животных. После гибели растений и животных их органические соединения поступают в почву. Под воздействием микроорганизмов в результате сложных многоступенчатых процессов разложения эти соединения переходят в формы, доступные для усвоения растениями. Они частично входят в состав органических веществ, задерживаются в почве или удаляются с фильтрующимися и сточными водами. В результате происходит закономерных круговорот химических элементов в системе "почва - растения - (животные - микроорганизмы) - почва". Этот круговорот В.Р. Вильямс назвал малым, или биологическим. Благодаря малому круговороту веществ в почве постоянно поддерживается плодородие. В искусственных агроценозах такой круговорот нарушен, так как человек изымает значительную часть сельскохозяйственной продукции, используя ее для своих нужд. Из - за неучастия этой части продукции в круговороте почва становится малоплодородной. Чтобы избежать этого и повысить плодородие почвы в искусственных агроценозах, человек вносит органические и минеральные удобрения. Применяя необходимые севообороты, тщательно обрабатывая и удобряя почву, человек повышает ее плодородие столь значительно, что большинство современных обрабатываемых почв следует считать искусственными, созданными при участии человека. Таким образом, в одних случаях воздействие человека на почвы приводит к повышению их плодородия, в других - к ухудшению, деградации и гибели.

Общие физические свойства почвы.

Среди физических свойств почвы различают ее общие физические, физико-механические, водные, воздушные и тепловые свойства. Физические свойства влияют на характер почвообразовательного процесса, плодородие почвы и развитие растений.

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

Плотностью почвы называют массу единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении, выраженную в граммах на кубический сантиметр. Плотность почвы, г/см 3 , вычисляют по формуле

d v = m/V.

где m - масса абсолютно сухой почвы, г; V - объем, занимаемый образцом почвы, см 3 .

Плотность почвы зависит от гранулометрического и минералогического составов, структуры, содержания гумуса и обработки. После обработки почва вначале бывает рыхлой, а затем постепенно уплотняется, и через некоторое время ее плотность мало изменяется до следующей обработки. Самую низкую плотность имеют верхние гумусированные и оструктуренные горизонты. Для большинства сельскохозяйственных культур оптимальная плотность почвы составляет 1,0... 1,2 г/см 3 .

Плотность твердой фазы почвы - это масса сухой почвы в единице объема твердой фазы почвы без пор. Ее вычисляют, г/см 3 , по формуле

d = m/V s .

где m - масса сухой почвы, г; V s - объем, см 3 .

В малогумусных почвах и в нижних минеральных горизонтах плотность твердой фазы составляет 2,6...2,8 г/см 3 . С увеличением содержания гумуса плотность твердой фазы уменьшается до 2,4...2,5 г/см 3 , а в торфяных почвах - до 1,4...1,8 г/см 3 . Плотность твердой фазы используют для расчета пористости почвы.

От плотности почвы зависят поглощение влаги, воздухообмен в почве, жизнедеятельность микроорганизмов и развитие корневых систем растений.

Пористость (скважность) почвы - это суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы. Пористость (общую) вычисляют по показателям плотности почвы и плотности твердой фазы и выражают в процентах к общему объему почвы:

P общ. =(1-d v /d)100

где d v - плотность почвы, г/см 3 ; d - плотность твердой фазы почвы, г/см 3 .

Пористость зависит от гранулометрического состава, структурности, содержания органического вещества. В пахотных почвах пористость обусловлена обработкой и приемами окультуривания. При любом рыхлении почвы пористость увеличивается, а при уплотнении уменьшается. Чем структурнее почва, тем больше общая пористость.

Размеры пор, в совокупности образующих общую пористость почвы, варьируют от тончайших капилляров до более крупных промежутков, которые не обладают капиллярными свойствами. Поэтому наряду с общей пористостью различают еще капиллярную и некапиллярную пористость почвы. Капиллярная пористость характерна для ненарушенных суглинистых почв, а некапиллярная - для структурных и рыхлых почв.

Поры могут быть заполнены водой или воздухом. Капиллярные поры обеспечивают водоудерживающую способность почвы, от них зависит запас доступной для растений влаги. Некапиллярные поры увеличивают водопроницаемость и воздухообмен. Устойчивый запас влаги в почве при одновременном хорошем воздухообмене создается в том случае, когда некапиллярная пористость составляет 55...65 % общей пористости. В зависимости от общей пористости в вегетационный период для суглинистых и глинистых почв дают качественную оценку пористости почв. Далее приведена качественная оценка пористости почв по Н. А. Качинскому.

Пористость почвы обеспечивает передвижение воды в почве, водопроницаемость и водоподъемную способность, влагоемкость и воздухоемкость. По общей пористости можно судить о степени уплотнения пахотного слоя почвы. От пористости в значительной степени зависит плодородие почв.

4.1 Водные свойства почв. К важнейшим водным свойствам почв относятся водопроницаемость, водоподъемная способность, влагоемкость почв.

Водопроницаемость - это способность почвы впитывать и пропускать через себя воду. Процесс водопроницаемости включает впитывание влаги и ее фильтрацию. Впитывание происходит при поступлении воды в почву, ненасыщенную водой, а фильтрация начинается тогда, когда большая часть пор почвы заполняется водой. В первый период поступления воды в почву водопроницаемость высокая, затем постепенно уменьшается и к моменту полного насыщения (к началу фильтрации) становится почти постоянной. Впитывание воды обусловлено сорбционными и капиллярными силами, фильтрация - силами тяжести.

От водопроницаемости зависит степень использования водных ресурсов. При слабой водопроницаемости часть атмосферных осадков или оросительной воды стекает по поверхности, что приводит не только к непродуктивному расходованию влаги, но может вызывать эрозию почвы. Хорошо водопроницаемыми считаются почвы, в которых вода в течение первого часа проникает на глубину до 15 см. В средневодопроницаемых почвах вода за первый час проходит от 5 до 15 см, а в слабоводопроницаемых - до 5 см. Наибольшая водопроницаемость характерна для песчаных, также хорошо оструктуренных почв, низкая - для глинистых и бесструктурных плотных почв. Водопроницаемость зависит и от состава поглощенных катионов: натрий уменьшает водопроницаемость, а кальций, наоборот, увеличивает.

Водоподъемная способность - свойство почвы поднимать воду по капиллярам. Вода в почвенных капиллярах образует вогнутый мениск, на поверхности которого создается поверхностное натяжение. Чем тоньше капилляр, тем более вогнут мениск и соответственно выше водоподъемная способность. Самым высоким капиллярным подъемом обладают суглинистые почвы (3...6 м). В песчаных почвах поры крупные, поэтому высота капиллярного подъема в 3...5 раз меньше, чем в суглинистых, и обычно не превышает 0,5...0,7 м. В плотных глинистых почвах этот показатель уменьшается из-за того, что очень тонкие поры заполнены связанной водой.

Скорость капиллярного подъема зависит от размера капилляров и вязкости воды, обусловливаемой ее температурой. В крупных порах вода поднимается быстрее, но достигает небольшой высоты. С уменьшением радиуса капилляров скорость уменьшается, а высота подъема возрастает. С повышением температуры уменьшается вязкость воды, поэтому скорость ее капиллярного поднятия повышается. Растворенные в воде соли оказывают значительное влияние на скорость капиллярного подъема. Минерализованные грунтовые воды в отличие от пресных поднимаются к поверхности по капиллярам с большей скоростью. Засоленные грунтовые воды при их капиллярном подъеме часто приводят к засолению почв.

Влагоемкость - способность почвы удерживать воду. В зависимости от водоудерживающих сил различают максимальную адсорбционную, капиллярную, предельно-полевую и полную влагоемкости.

Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) - это наибольшее недоступное растениям количество влаги, которое прочно удерживается молекулярными силами почвы (адсорбцией). Она зависит от суммарной поверхности частиц, а также от содержания гумуса: чем больше в почве илистых частиц и гумуса, тем выше максимальная адсорбционная влагоемкость.

Капиллярная влагоемкость (KB) - количество воды, которое удерживается в почве при заполнении капиллярных пор над уровнем грунтовых вод. Капиллярная влагоемкость зависит от высоты над зеркалом грунтовых вод. Вблизи грунтовых вод она наибольшая, а с поднятием к поверхности уменьшается.

Предельно-полевая влагоемкость (ППВ) - количество воды, которое удерживается в полевых условиях после полного увлажнения почвы с поверхности и свободного стекания избыточной воды. Грунтовые воды в этом случае не оказывают влияния на влажность почвы . Предельно-полевая влагоемкость зависит от гранулометрического состава, плотности и пористости почвы. Она соответствует количеству капиллярно-подвешенной воды. Синоним предельно-полевой влагоемкости - наименьшая влагоемкость (НВ).

Полной влагоемкостью (ПВ) называют такое состояние влажности почвы, когда все поры заполнены водой. Полная влагоемкость наблюдается над водоупорными горизонтами, на которых находятся грунтовые воды. В условиях полного насыщения почвы водой отсутствует аэрация, что затрудняет дыхание корней растений.

Влажность почвы подразделяют на абсолютную и относительную.

Абсолютная влажность - это общее количество воды в почве, выраженное в процентах по отношению к массе почвы.

Относительная влажность - отношение абсолютной влажности данной почвы к ее предельно-полевой влагоемкости.

По относительной и абсолютной влажности почвы определяют доступность почвенной влаги культурным растениям.

Влажность завядания растений - влажность почвы, при которой у растений появляются признаки завядания, не исчезающие при помещении растений в атмосферу, насыщенную водяными парами, то есть это нижний предел доступности растениям влаги. Зная абсолютную влажность и влажность завядания растений, можно рассчитать запас продуктивной влаги.

Продуктивная (активная) влага - количество воды сверх влажности завядания, используемое растениями для создания урожая. Так, если абсолютная влажность данной почвы в пахотном слое составляет 43 %, а влажность завядания - 13 %, то запас продуктивной влаги равняется 30 %.

Для удобства определения количество продуктивной влаги выражают в миллиметрах водяного столба. В таком виде продуктивную влагу легче сопоставлять с количеством осадков. Каждый миллиметр воды на площади 1 га соответствует 10 т воды.

4.2 Тепловые свойства почв. К основным тепловым свойствам почвы относят теплопоглотительную способность, теплоемкость и теплопроводность.

Теплопоглотительная способность - свойство почвы поглощать лучистую энергию Солнца. Показатель теплопоглотительной способности связан с величиной альбедо.

Альбедо - это отношение отраженной радиации к суммарной, поступающей на Землю, выраженное в процентах. Чем меньше альбедо, тем больше почва поглощает солнечной радиации. Этот показатель зависит от цвета почвы, влажности, структуры, содержания гумуса и гранулометрического состава. Высокогумусированные почвы имеют темную окраску, поэтому они поглощают лучистой энергии на 10... 15 % больше, чем малогумусированные. По сравнению с песчаными почвами глинистые характеризуются высокой теплопоглотительной способностью . Сухие почвы отражают лучистую энергию на 5... 11 % больше, чем влажные.

Теплоемкость - способность почвы удерживать тепло. Различают удельную и объемную теплоемкость почвы.

Удельная теплоемкость - количество тепла, необходимое для нагревания 1 г сухой почвы на 1 °С (Дж/г на 1 °С).

Объемная теплоемкость - количество тепла, затрачиваемое для нагревания 1 см 3 сухой почвы на 1 °С (Дж/см 3 на 1 °С).

Теплоемкость почвы зависит от минералогического и гранулометрического составов, а также от содержания в ней воды и органического вещества.

Для сухих почв небольшой интервал колебания теплоемкости - 0,170...0,200. При увлажнении теплоемкость песчаных почв возрастает до 0,700, глинистых - 0,824, торфянистых - до 0,900. Песчаные и супесчаные почвы менее влагоемки, поэтому быстрее прогреваются и их называют «теплыми». Глинистые почвы содержат больше воды, на нагревание которой требуется много тепла, вследствие чего их называют «холодными».

Теплопроводность - способность почвы проводить тепло. Она измеряется количеством тепла в джоулях, которое проходит в 1 с через 1 см 3 почвы. Теплопроводность основных частей почвы сильно варьирует. Так, теплопроводность кварца составляет 0,00984; гранита - 0,03362; воды - 0,00557; воздуха - 0,00025 Дж см 3 /с.

Поскольку тепло в почве передается в основном через твердые частицы, воду и воздух, а также при контакте частиц между собой, то теплопроводность в значительной степени зависит от минералогического и гранулометрического составов, влажности, содержания воздуха и плотности почвы. Чем крупнее механические элементы, тем больше теплопроводность. Так, теплопроводность крупнозернистого песка при одинаковой пористости и влажности в два раза больше, чем крупнопылеватой фракции. По теплопроводности твердая фаза почвы примерно в 100 раз превышает воздух, поэтому рыхлая почва имеет более низкий коэффициент теплопроводности, чем плотная.

4.3 Физико-механические свойства. К наиболее важным физико-механическим свойствам почвы относят пластичность, липкость, набухание, усадку, связность, твердость и удельное сопротивление (сопротивление при обработке). От этих свойств зависят условия обработки почвы, работа посевных и уборочных агрегатов.

Пластичность и липкость почвы обусловлены наличием в ней глинистых частиц и воды.

Пластичность - это способность почвы изменять свою форму под влиянием силы без нарушения сложения и сохранять ее после устранения этой силы. Чем больше в почве илистых частиц, тем сильнее выражена ее пластичность. Наибольшая пластичность характерна для глинистых почв. У песчаных почв пластичность отсутствует. Пластичность зависит также от состава поглощенных катионов и содержания гумуса. Так, при значительном содержании в почве поглощенных катионов натрия ее пластичность увеличивается, а при насыщении кальцием - уменьшается. С увеличением содержания гумуса пластичность почвы уменьшается.
Липкость находится в непосредственной связи с пластичностью и также обусловлена наличием в почве глинистых частиц и воды. Сухие почвы не обладают липкостью. По мере увлажнения примерно до 80 % наименьшей влагоемкости липкость повышается, а затем начинает уменьшаться.

Липкость определяется силой, которая требуется для отрыва металлической пластинки от почвы, и выражается в граммах на квадратный сантиметр. По липкости почвы подразделяют на предельно вязкие (>15 г/см 2), сильновязкие (5... 15), средневязкие (2...5) и слабовязкие (<2г/см 2). Наибольшую липкость имеют глинистые почвы, наименьшую - песчаные. Почвы высокогуму-сированные и структурные не имеют липкости даже при увлажнении до 30...35 %. С липкостью связана физическая спелость почвы, то есть состояние влажности, при котором почва хорошо крошится на комки, не прилипая к орудиям обработки. Весной в первую очередь поспевают к обработке песчаные и супесчаные почвы, а при одинаковом гранулометрическом составе - более гумусированные.

Набухание - это увеличение объема почвы при увлажнении. Наиболее набухаемы глинистые почвы с высоким содержанием коллоидов, на поверхности которых происходит сорбция влаги. Песчаные почвы с очень низким содержанием коллоидов совсем не набухают. Обменные катионы натрия сильно повышают набухаемость почв, поэтому солонцы отличаются высокой набухаемостью. При значительной набухаемости разрушается почвенная структура.

Усадка - процесс, обратный набуханию. При высыхании почвы образуются трещины, разрываются корни растений, повышаются потери влаги за счет испарения. Чем больше набухаемость почвы, тем сильнее ее усадка.

Связность - это способность почвы оказывать сопротивление внешнему усилию, стремящемуся разъединить частицы почвы. Связность выражают в граммах на квадратный сантиметр. Наибольшую связность в сухом состоянии имеют глинистые бесструктурные почвы, наименьшую - песчаные. При оструктуривании глинистых и суглинистых почв резко снижается их связность.

Твердость - способность почвы сопротивляться сжатию и расклиниванию. Твердость и связность зависят от гранулометрического состава, содержания гумуса, состава обменных катионов, структурности и степени увлажнения. Почвы с высоким содержанием гумуса, насыщенные кальцием и имеющие хорошую комковато-зернистую структуру, не обладают высокой твердостью и связностью. На их обработку требуется меньше энергозатрат.

Удельное сопротивление - это усилие, которое затрачивается на подрезание пласта, его оборот и трение о рабочую поверхность плуга. Оно характеризуется сопротивлением почвы в килограммах, приходящимся на 1 см 2 поперечного сечения пласта почвы, поднимаемого плугом. Удельное сопротивление зависит от физико-механических свойств почвы и колеблется в пределах 0,2...1,2 кг/см 2 .

Для улучшения физических и физико-механических свойств почвы применяют комплекс мероприятий: внесение органических удобрений, возделывание многолетних трав, посев сидератов, выбор сроков и приемов обработки почвы в зависимости от состояния ее влажности. При известковании кислых почв и гипсовании щелочных изменяется состав поглощенных катионов и улучшаются физико-механические свойства. Этому способствуют также мероприятия, снижающие уплотнение почвы машинами (минимизация обработок, глубокое рыхление и др.).

4.4 Воздушные свойства почв. Почва – пористое тело, в котором практически постоянно в тех или иных количествах присутствует воздух. Он обычно состоит из смеси газов и заполняет свободные от воды поры почв. Источниками почвенного воздуха является атмосферный воздух и газы, образующиеся в самой почве.

Большинство растений не может существовать без постоянного притока кислорода к корням и выведения углекислого газа из почвы – должен быть постоянный обмен с атмосферным воздухом. Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным называют газообменом, или аэрацией .

При недостатке кислорода и избытке углекислого газа в почвенном воздухе развитие растений угнетается, снижается усвоение веществ питания, воды, замедляется рост корней. Отсутствие кислорода ведет к гибели растений. Все это обусловливает необходимость постоянной аэрации почв. Почвенный воздух может находиться в различных состояниях – свободном, адсорбированным поверхностью почвенных частичек и растворенном в жидкой фазе почвы . Большое значение почвы в аэрации имеет свободный почвенный воздух. Он обычно находится в некапиллярных и капиллярных порах, обладает подвижностью и может обмениваться с атмосферным воздухом.

По составу почвенный воздух отличается от атмосферного меньшим содержанием кислорода и большим углекислого газа.

Кроме трех основных газов (N2, О2, СО2) в почвенном воздухе находятся в незначительных количествах СН4, Н2 и др.

На протяжении вегетационного периода состав почвенного воздуха постоянно меняется в результате деятельности микроорганизмов, дыхания растений и газообмена с атмосферой. В пахотных, хорошо аэрируемых почвах с благоприятными физическими свойствами содержание СО2 в почвенном воздухе на протяжении вегетации не превышает 1–2 % , а содержание О2 не бывает ниже 18 %.

Главные факторы, влияющие на газообмен – диффузия, изменение температуры почвы, барометрического давления, влажность почвы, ветер. Все эти факторы действуют в природных условиях совокупно, но основным необходимо считать диффузию. В результате ее происходит перемещение газов в соответствии с их парциальным давлением.

Состояние газообмена определяется воздушными свойствами почв. К ним относят воздухопроницаемость и воздухоемкость .