Структура почвы

Состав почвы описывает её физическую конфигурацию. Песчинки в песчаных почвах слабо связываются и не образуют агрегатов, в то время как глина в одноименных почвах легко агрегируется. Эти агрегаты делают почву легкообрабатываемой и улучшают движение воздуха и воды.

Состав почвы определяется как трехмерная структура из первичных частиц и подразумевает описание того, как первичные частицы расположены и соединены друг с другом. Описание состава почвы включает в себя определение ее структуры и содержания органического вещества. Различают почвы с зернистой структурой и агрегированные.

Песчаные почвы не образуют агрегатов

Песчаные почвы, такие как эта – пример зернистой структуры почвы. Крупинки песка относительно крупные и слабо объединяются между собой. Даже те песчаные почвы, где количество коллоидов достаточно большое, под действием давления легко распадаются. Песчаные типы почв с низким уровнем содержания глины требуют более глубокой культивации для создания плодородной структуры и посевного ложа. При низком содержании глины снижается внутренний потенциал образования агрегатов.

Глинистые почвы структурируются

Глинистые почвы, такие как эта, часто агрегируются и образуют хорошую структуру. Даже при содержании 5% глина сильно влияет на почву и определяет ее свойства.

Структурированность почвы – это результат ряда совместно протекающих в ней процессов образования агрегатов. Эти процессы формирования структур влияют на состав почвы в динамике с её обработкой.

Агрегаты улучшают почву

Когда частицы глины соединяются в агрегаты, свойства почвы почти всегда улучшаются. Важным результатом является упрощение агротехнических мероприятий. Также лучше становится аэрация, улучшая транспортировку кислорода и углекислого газа в корневой системе. Агрегированность также увеличивает проницаемость и водоудерживающую способность. Хорошая структурированность почвы увеличивает потенциал посевного ложа, т.к. обеспечены все условия, необходимые для растения и его корней.

Структура почвы зависит от распределения минеральных частиц на различные по величине классы. Различные страны используют разные классификации, но международная общепринятая система подразделяет структуру почвы на: глыбы, камни, гравий, песок, ил и глину, исходя из размеров этих частиц. Распределение приведено ниже в Таблице «Классификация частиц по размеру».

Рисунок показывает разницу величин между некоторыми минеральными частицами в почве и их значением. Глиняные и гумусовые частицы являются наименьшими составляющими почвы. Их средний диаметр менее 0,0002 мм (т.е. в 1000 раз меньше песчинки) и они называются коллоидами. Поверхность коллоидов имеет отрицательный заряд. Это означает, что положительно заряженные частицы питательных веществ, такие как ионы калия, кальция и магния могут связываться с частицами глины. Поэтому частицы глины содержат запас питательных веществ для растений.

1) Мелкий песок 2) Очень мелкий песок 3) Грубый ил 4) Мелкозернистый ил 5) Грубая глина

1. Почвенная микрофлора (смотреть ниже) начинает разлагать мертвые органические остатки, частично за счет деления его на мелкие части, а также за счет образования ходов в почве для лучшего поступления кислорода. Земляные черви играют специфическую и очень важную роль, измельчая органическое вещество и перемешивая его с почвой.
2. Бактерии и грибы продолжают разложение в несколько этапов. Последняя фаза, заключающаяся в формировании простых конечных продуктов, доступных для растений (например, нитраты, фосфаты и сульфаты), называется минерализацией.
3. Образование гумуса. Разложение различных органических остатков протекает с образованием ряда промежуточных продуктов, имеющих более простую природу, чем соединения, получаемые в результате этого процесса. Эти промежуточные продукты реагируют друг с другом и с соединениями, созданными почвенными организмами. Это приводит к образованию новых химических соединений, которые трансформируются в тяжелые, высокомолекулярные, темно-окрашенные гуминовые вещества. Эти гуминовые структуры обладают способностью связывать положительно заряженные частицы, такие как калий, кальций и магний.

Настоящая глина (менее 0,0002 мм) и некоторые органические материалы – это коллоиды, представляющие мельчайшие частицы почвы. Однако они имеют большую удельную площадь, т.е. площадь поверхности единицы массы вещества. Удельная площадь увеличивается с уменьшением размера частиц. Поверхность частиц глины заряжена отрицательно, поэтому они связываются с положительно заряженными питательными частицами - катионами, тем самым создавая их запас.

Классификация частиц по размеру

Характеристикой всех глиняных частиц является их плоская форма. Это, совместно с их невероятно малым размером, означает, что коллоиды имеют очень большую площадь поверхности по отношению к их массе – высокую удельную площадь. Например, 1 грамм песка имеет общую площадь 1,5 – 2 см², которая соотносима с почтовой маркой. А 1 грамм глины может иметь площадь около 100 м²– дом средних размеров.

Песчаные и илистые почвы

Глинистые почвы

1. Песчаные почвы

Песчаные почвы часто очень сухие, имеют дефицит питательных веществ, и через них легко просачивается вода. В них вода с трудом поднимается из более глубоких слоев с помощью капиллярного транспорта, либо это совсем невозможно. Поэтому агротехнические мероприятия на таких видах почв весной должны сводиться к минимуму для удерживания влаги в семенном ложе. Органо- и водоудерживающая способность может быть улучшена при помощи добавления органического материала.

2. Илистые почвы с содержанием глины 0-10%

Эти почвы отличаются от песчаных большей склонностью к образованию корки, которая зачастую очень тверда. Если они распаханы, они могут заиливаться, и это уменьшит их возможность пропускать через себя воду во влажные периоды. В засушливые периоды такие почвы могут стать тяжело-возделываемыми. Однако они достаточно легко обрабатываются и могут сохранять немалый запас воды. Илистые почвы требуют хорошего уплотнения, но нужно избегать обработки почвы при влажных условиях.

3. Глинистые почвы с содержанием глины – 10-25%

Отличие глинистых почв от вышеописанных состоит в том, что коркообразование может быть очень интенсивным. Корка часто настолько твердая, что её приходится разбивать. При низком содержании глины и органического вещества структура оставляет желать лучшего.

4. Глинистые почвы с содержанием глины 25-40%

Эти почвы имеют хорошую возможность поднимать воду из глубоких слоев капиллярным методом, но скорость процесса слишком мала, поэтому потребность растений в воде не удовлетворяется капиллярной влагой. Эти виды почв имеют более темную окраску, их структура более рыхлая. Данная агрегация уменьшает риск коркообразования. Для легкой культивации подобные земли нужно обрабатывать во время подходящего уровня влажности почвы. Существует рист образования комков при засушливой погоде, или размытия, если слишком влажно. Описываемые почвы могут улучшаться за счет действия климата, корней и т.д.

5. Глинистые почвы, с содержанием глины >40%

Тяжелые глины имеют высокую водоудерживающую способность, но большая часть воды сцеплена и недоступная для растений. Содержание гумуса обычно выше, чем в других минеральных почвах. Они не образуют корку при высыхании. Структура этого типа почвы может улучшаться с помощью, например, замораживания/размораживания и высушивания/увлажнения. В холодные зимы глина замерзает кусками и формирует очень благоприятный состав в верхнем слое. Если глина высыхает без промерзания, она может стать очень плотной и тяжелой для обработки.

В увлажненном состоянии эти почвы могут быть липкими и трудно-проницаемыми для воды. Благодаря высокому содержанию глины, велик и уровень питательных веществ. Тяжелые глины требуют сильного уплотнения вокруг семени, когда они сухие, но не в увлажненном и пластичном состоянии. Опасность обработки их в насыщенном водой состоянии заключается в возможном уплотнении почвы.

Мороз или жара

Холод зимой и жара летом дают один и тот же результат – удаление влаги из почвы. Оба процесса высушивают ее, и в отсутствие воды частицы глины уплотняются, становясь ближе друг к другу. В результате получаются агрегаты, созданные механическим путем.

Химические процессы

Компоненты органического вещества – оксиды железа и алюминия и карбонаты стабилизируют структуру почвы, выступая в роли связующего звена. В необрабатываемых почвах эти процессы играют главную роль. Однако постоянное возделывание почвы уменьшает устойчивость агрегатов, и поэтому на обрабатываемых землях велика зависимость от содержания глины и биологической активности.

Земляные черви

Земляные черви питаются растениями и перемешивают их с почвой, т.к. их питание происходит при движении через почвенный профиль. Их слюна склеивает между собой частицы почвы и увеличивает агрегатную стабильность. Они также стимулируют микроорганизмы, повышающие почвенную устойчивость, с помощью выработки слизи и других связывающих веществ.

Растения

Растения осушают почву, забирая из нее влагу, также как холод и жара. Когда почва теряет влагу, частицы глины сближаются, образуя уплотнения. Корни растений повышают количество органического вещества и оставляют после себя пустые каналы. В целом это значит, что растительный покров на поверхности способствует образованию внутренней структурированности почвы, и наоборот, отсутствие растительного покрова ее разрушает.

Дренаж

Дренажный транспорт выносит избытки влаги и тем самым приводит к осушению. Этим дренаж почвы улучшает ее структуру. Лишь некоторые типы почв способны осушаться естественным путем и поэтому почти всегда дренаж необходим для равномерного осушения почвы, уменьшения ее уплотненности и появления ранних всходов культур осенью и весной.

Органическое вещество и известь

Навоз, сидераты, пожнивные остатки и др. поддерживают уровень органического вещества в почве. В краткосрочной перспективе это увеличивает биологическую активность и обуславливает процветание почвенных микроорганизмов. В долгосрочной же перспективе, благодаря этому повышается количество органического вещества в почве, которое улучшает агрегатную стабильность. Регулярное внесение извести также способствует лучшему образованию агрегатов.

Тяжелая техника

На возделываемых почвах обработка тяжелой техникой вызывает уплотнение почвы. Что в свою очередь, приводит к сжиманию и уничтожению крупных пор. Из-за этого перекрывается доступ воздуха и влаги к корням. Также ограничен дренаж, из-за этого корням тяжелее пробиться вниз через толщу почвы.