3. Факторы обесструктуривания и способы восстановления и сохранения структуры почв

Разрушение почвенной структуры происходит под действием агрогенных факторов. Обработки почвы приводят к механическому разрушению структурных агрегатов и усиливают биологические потери гумуса. Наиболее ощутимые потери структуры происходят при интенсивных обработках и при низком поступлении свежих органических веществ (процесс выпахивания почв). Тяжелая техника вызывает переуплотнение пахотного и подпахотного слоев.

Минеральные удобрения при грамотном применении улучшают почвенную структуру за счёт увеличения массы корней растений. Использование в повышенных дозах физиологически кислых удобрений на почвах с кислой реакцией и физиологически щелочных — на почвах со щелочной реакцией приводят к ухудшению структурного состояния вследствие кислотного и щелочного гидролиза и пептизирующего воздействия одновалентных катионов.

Орошение и ирригационная эрозия могут вызывать ухудшение структуры при избыточных поливах и при интенсивном дождевании.

Водная эрозия и дефляция приводят к разрушению и ухудшению структурного состояния почв под действием ливневых осадков, поверхностного стока и разрушения агрегатов ветровым потоком.

Способы восстановления и сохранения структуры можно объединить в следующие группы.

1. Снижение степени выпаханности почв — за счет травосеяния, внесения органических и минеральных удобрений, минимализации обработок.

2. Проведение обработок в периоды физической спелости почв существенно снижает механическое разрушение и улучшает структурное состояние.

3. Использование лёгкой техники при обработках почвы.

4. Химические мелиорации (известкование, гипсование), при которых происходит замена в ППК одновалентных катионов на двухвалентные.

5. Противоэрозионные и противодефляционные мероприятия.

6. Применение искусственных структурообразователей (полимеров и сополимеров, производных акриловой, метакриловой и малеиновой кислот).

4. Общие физические свойства почв и их агроэкологическая оценка

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

Плотность почвы (по устаревшей номенклатуре — объёмный вес, объемная масса) — масса сухого вещества почвы в единице её объема ненарушенного естественного сложения, выражается в г/см³, обычно обозначается символом d_v. Плотность почвы зависит от механического и минералогического состава, структурного состояния, порозности, содержания органического вещества. Она варьирует от 0,04-0,4 г/см³ в торфах до 1,8 г/см³ в глеевых минеральных горизонтах.

Плотность пахотного слоя не постоянная во времени. При измерении сразу после вспашки она ниже, затем постепенно повышается и приходит в равновесное состояние (равновесная плотность).

По С.И.Долгову, пахотный слой считается рыхлым при плотности 0,9-0,95; нормальной плотности (оптимальной) — 0,95-1,015; уплотненным — 1,015-1,25 и сильно уплотненным, требующим рыхления — более 1,25 г/см³.

Плотность твердой фазы почвы (по устаревшей номенклатуре — удельный вес) — средняя плотность частиц, из которых состоит почва — масса сухого вещества в единице объема твердой фазы почвы. Измеряется в г/см³ или т/м³. Обычно обозначается символом d. Зависит она от плотности веществ, из которых состоит почва. Поскольку плотность преобладающих минералов в составе почв находится в диапазоне 2,5-3,0 г/см³ (кварц — 2,56; полевые шпаты — 2,60-2,76; глинистые минералы — 2,5-2,7 г/см³), то плотность минеральных горизонтов в среднем составляет 2,65-2,70 г/см³. Плотность органических веществ (гумус, растительные остатки) значительно ниже минеральных, находится в пределах 1,4-1,8 г/см³. Поэтому плотность гумусовых горизонтов несколько ниже плотности минеральных и составляет примерно 2,4-2,6 г/см³ (табл. 17.1).

Порозность почв (синонимы: пористость, скважность) — это суммарный объём пор между твердыми частицами, занятый воздухом и водой. Выражается порозность в % от общего объёма почвы; вычисляется по показателям плотности почвы (d_v) и плотности твёрдой фазы (d):

Различают общую порозность, капиллярную (внутриагрегатную) и некапиллярную (межагрегатную). Капиллярные поры заняты водой полностью при влажности, соответствующей наименьшей влагоемкости. Такая вода удерживается менисковыми силами и является доступной для растений. Некапиллярные (крупные поры) заняты обычно почвенным воздухом (порозность аэрации), поскольку вода в них после дождей находится под действием гравитационных сил, свободно передвигается и не удерживается. Наибольшая общая порозность (55-70%) наблюдается в гумусовых горизонтах, а в торфах и лесных подстилках может достигать 90%. В минеральных горизонтах она снижается до 35-50%, а в глеевых — до 25-30%. Порозность оказывает большое влияние на рост и развитие растений, так как от нее зависит обеспеченность корней растений влагой и воздухом. Н.А.Качинский предложил следующую шкалу для оценки общей пористости пахотного слоя:

• более 70% — почва вспушена, избыточно пористая,

• 55-65 — отличная, культурный пахотный слой,

• 50-55 — удовлетворительная,

• менее 50 — неудовлетворительная,

• менее 40% — очень неудовлетворительная.

Для накопления оптимальных запасов влаги и хорошей аэрации необходимо, чтобы некапиллярная пористость составляла 55-65% от общей пористости. Поры, занятые воздухом — пористость аэрации должна составлять не менее 15-20% объема в минеральных почвах и 30-40% в торфяных.

Регулирование порозности проводят обработками почвы, а также внесением рыхлящих почву материалов: торфа, соломы, компостов.

Удельная поверхность — это суммарная поверхность (внутренняя и внешняя) всех частиц почвы. Она выражается в м²/г и варьирует от 1,5-2 м²/г в песчаных почвах, до 300-400 м²/г в суглинистых и глинистых. Удельная поверхность, наряду с гранулометрическим составом, позволяет судить о степени дисперсности почвы и ее адсорбционной способности.