ЛЕКЦИЯ 5. Структура и общие физические свойства почвы

Совокупность агрегатов различной величины, формы, порозности, механической прочности и водопрочности называют почвенной структурой.

Способность почвы распадаться при обработке на комочки, или агрегаты, различной величины и формы называется структурностью.

Форма, размер и качественный состав структурных агрегатов в разных почвах, а также в одной почве, но в разных ее генетических горизонтах неодинаковы. По форме различают три основных типа структуры: 1. кубовидная – структурные отдельности равномерно развиты по трем взаимно перпендикулярным областям; 2. призмовидная – отдельности развиты по вертикальной оси; 3. плитовидная – отдельности развиты по двум горизонтальным осям. 

В свою очередь кубовидная структура делится на 1. глыбистую – отдельности неправильной формы и имеют неровную поверхность; 2. комковатую – агрегаты неправильной округлой формы, грани не выражены; 3. ореховатую – агрегаты более или менее правильной формы, грани хорошо выражены, поверхность ровная, ребра острые; 4. зернистую – агрегаты более или менее правильной формы, иногда округлой, с выраженными гранями.

Призмовидная структура делится на 1. столбовидную – отдельности слабо оформлены, с неровными гранями и округлыми ребрами; 2. столбчатую – агрегаты правильной формы с довольно хорошо выраженными гладкими боковыми и вертикальными гранями, с округлым верхним основанием и плоским нижним; 3. призматическую – грани хорошо выражены, с ровной глянцевой поверхностью и острыми ребрами.

Плитовидная структура делится на 1. плитчатую – агрегаты с более или менее развитыми горизонтальными плоскостями спайности; 2. чешуйчатую – отдельности по форме напоминают чешую рыбы; 3. листоватую; 4. пластинчатую.

В зависимости от размера агрегатов структуру подразделяют на следующие группы: 1) макроагрегаты - >10 мм; 2) мезоагрегаты – 10-0,25 мм; 3) микроагрегаты - <0,25 мм.

В любом из почвенных горизонтов структурные отдельности не бывают одного размера и формы. Чаще всего структура в них смешанная: комковато-зернистая (А), комковато-пылеватая (А_П), комковато-пластинчато-пылеватая (А₁, А₂) и т.д.

Различные генетические горизонты имеют определенные формы структуры. Так, комковато-зернистая структура характерна горизонту А, пластинчато-листоватая – А₂, ореховатая – В.

Следует различать понятие о структуре почвы как характерном морфологическом ее признаке от понятия структуры почвы в агрономическом смысле. Как морфологический признак определенного типа почв, любая структура может быть признана характерной и хорошо выраженной, будь то структура зернисто-комковатая, характерная для гумусово-аккумулятивного горизонта чернозема, или листоватая, характерная для горизонта А₂, или столбчатая, характерная для иллювиальных горизонтов солонцов.

В агрономическом понимании положительной структурой является лишь мелкокомковатая и зернистая структура, примерно в пределах агрегатов с диаметром 0,25-10 мм, по качеству пористая, механически прочная и водопрочная, что обусловливает длительное сохранение структуры при повторных обработках почвы и после увлажнения.

В агрономическом смысле почва считается структурной, если комковато-зернистые водопрочные агрегаты составляют > 55 %.

Одним из наиболее важных свойств структуры является ее водопрочность. Под водопрочностью понимают способность почвенных агрегатов противостоять размывающему действию воды. Однако, водопрочность не следует отождествлять с механической прочностью. Например, связные почвы не обладают водопрочностью.

Особо необходимо отметить значимость сочетания водопрочности агрегатов с оптимальной их порозностью, т.к. в порах агрегата и на его поверхности развертывается жизнь в почве. Наиболее агрономически ценными являются макроагрегаты, обладающие высокой пористостью (> 45 %).

Устойчивость структуры к механическому воздействию и способность не разрушаться при увлажнении (водопрочность) определяют сохранение почвой благоприятного сложения при многократных обработках и увлажнении. При отсутствии этих качеств структурные агрегаты быстро разрушаются, и почва становится бесструктурной. Во влажном состоянии такие почвы заплывают, при подсыхании образуют корку.

Агрономическое значение структуры заключается в том, что она оказывает положительное влияние на ряд агрохимических и агрофизических свойств почвы, а именно на физические свойства (пористость, плотность), на водный, тепловой, воздушный, микробиологический и питательный режимы; на физико-механические свойства. Структура усиливает противоэрозионную устойчивость почв.

При наличии агрономически ценной структуры в почве создается благоприятное сочетание капиллярной и некапиллярной пористости. В бесструктурной почве механические элементы лежат плотно, в ней образуются в основном капиллярные поры. Эти особенности строения пористости оказывают большое влияние на водно-воздушный и питательный режимы почвы.

Структурные почвы благодаря наличию некапиллярных пор хорошо впитывают влагу. В такой почве потери воды от поверхностного стока невелики.

В структурной почве воздухопроницаемость больше, чем в бесструктурной.

Скорость и высота капиллярного поднятия влаги в бесструктурной почве больше и выше, чем в структурной почве; поэтому структурная почва меньше испаряет влаги, чем бесструктурная.

Бесструктурной почвой вода впитывается медленно, большая часть ее теряется в результате поверхностного стока. Сплошная капиллярная связь вызывает большие потери влаги из-за испарения. В такой почве часто наблюдаются два крайних состояния увлажнения: избыточное или недостаточное. Для таких почв характерен антагонизм между водой и воздухом.

Водопрочные макроагрегаты по сравнению с пылеватой фракцией больше содержат гумуса, азота и фосфора.

Агрономически ценная структура, придавая почве рыхлое сложение, облегчает прорастание семян и распространение корней растений, а также уменьшает энергетические затраты на механическую обработку почвы по сравнению с бесструктурными.

Оптимальные размеры структурных агрегатов связаны с зональными особенностями почв и условиями земледелия. Во влажных зонах более крупные агрегаты обеспечивают лучшую водо- и воздухопроницаемость в засушливых районах благоприятен более мелкий размер агрегатов.

Из вышеизложенного можно сделать следующий вывод: во всех случаях на почвах одного типа и в сходных агротехнических условиях структурная почва всегда характеризуется более благоприятными показателями, нежели бесструктурная.