Какое свойство имеет почва
Что такое почва и каковы ее свойства
Почва — образованный природными и геологическими процессами поверхностный слой земной коры, обладающий плодородием, т. е. пригодный для произрастания различных форм растений.
Именно этот относительно тонкий верхний слой человек использует для выращивания с.-х. культур, имеющих хозяйственное назначение. Для того, чтобы сохранить и повысить плодородие этого тонкого слоя коры, необходимо применять рациональные приемы и средства для обработки почвы, с учетом ее физических и технологических свойств, а также почвенно-климатических условий.
***
Как образовалась почва?
Почва — уникальное образование, тончайшим слоем устилающее поверхность многих районов нашей планеты. Она является одним из важнейших факторов развития и процветания жизни на Земле — как флоры, так и фауны.
Появление почвы связано с взаимодействием органической и неорганической природы, причем органика является главным образующим звеном, без наличия которого почвообразование невозможно.
Миллионы лет назад Земля представляла собой безжизненную планету, в недрах и на поверхности которой протекали бурные природные и геологические процессы, повлекшие образование различных минералов, воды и атмосферы.
С появлением на планете воды и атмосферы, как утверждают биологи, появились и первые живые организмы — одноклеточные и микроскопические животные и водоросли, довольствовавшиеся неорганической пищей — минералами, солями, газами и другими веществами на молекулярном уровне, растворенными в воде. Они были ничтожно крохотными и практически не влияли на процессы, протекающие в окружающем мире. Тем не менее, именно эти существа положили начало почвообразованию на Земле.
Природно-геологические процессы (извержения вулканов, потоки лавы, ветра, осадки, солнечные лучи и т. п.) подготовили минеральную компоненту почвы — частицы глины, песка, ила и т. п. Отмирающие организмы — вначале микробы, затем и более высокоразвитые — криль, медузы, рыбы, земноводные — оседали на дно водоемов и смешивались с неорганической «кожей» планеты, формируя гумус и жидкие органические компоненты. С отступлением водоемов, а также с началом освоения животными и растениями суши, почвообразование приняло более широкие масштабы.
Так появилась почва — плодородный слой нашей планеты. Вначале формирование почвы протекало очень медленно — ведь органики на Земле было мало, затем, по мере освоения планеты живыми существами, этот процесс стал ускоряться. Тем не менее, и в наше время формирование почвенного слоя даже в самых благоприятных районах — чрезвычайно медленный процесс — за столетие мощность почвенного слоя увеличивается не более чем на два сантиметра.
По утверждению классика агрономии — Юстуса Либиха (1803 – 1873), почва — главное богатство любого государства, основа процветания и благополучия его граждан. Более того — падение и взлет наций этот немецкий ученый связывает именно с отношением к плодородному слою своей земли.
***
Свойства почвы
Для того, чтобы правильно обрабатывать и использовать почву для выращивания сельскохозяйственных (далее — с.-х.) культур, а также эффективно использовать с.-х. технику с соблюдением природоохранных требований, следует знать, что представляет собой почва, как таковая, ее свойства и характеристики, влияющие на плодородие, т. е. повышение урожайности.
Любая почва состоит из твердой, жидкой и газообразной составляющих частей, раздробленных и перемешанных между собой. От соотношения в почве газообразной и жидкой составляющих зависят ее технологические свойства (сухая, влажная, рыхлая, плотная и т. д.), т. е. возможность обработки.
Питательные свойства почвы во многом зависят от минералогического состава ее твердой составляющей, т. е. от первичных горных пород, из которых образована почва в данной местности, а также от количества в ней разложившейся органики — останков произраставших ранее растений и погибших животных. Оба эти фактора напрямую связаны с природно-климатическими условиями в регионе.
***
Основные физические свойства почвы:
— гранулометрический состав;
— скважность (порозность, пористость);
— плотность (объемная масса, или отношение массы образца к его объему);
— влажность.
Кроме основных свойств, почвы имеют дополнительные свойства:
— твердость;
— фрикционные свойства;
— липкость;
— удельное сопротивление почвы.
Гранулометрический состав — относительное содержание в почве первичных элементарных частиц (механических элементов) различного размера, которые подразделяют на фракции: камни (крупнее 3 мм), гравий (1-3 мм), песок (0,05-1 мм), пыль (0,001-0,05 мм), ил (0,0001-0,001 мм) и коллоидные частицы (менее 0,0001 мм).
В основе классификации почв по гранулометрическому составу положено условное разделение элементарных почвенных частиц на две основные фракции: физическую глину (размер частиц менее 0,01 мм), и физический песок (размер частиц более 0,01 мм).
В зависимости от содержания физической глины все виды почвы подразделяют на:
— глинистые (содержание физической глины более 50 %);
— суглинистые (содержание физической глины от 20 до 50 %);
— супесчаные (содержание физической глины от 10 до 20 %);
— песчаные (содержание физической глины менее 10%).
Глинистые почвы хороши для питания растений, но очень тяжелы в обработке, особенно во влажном состоянии. Органика в них разлагается медленно. Глинистые почвы называют тяжелыми почвами.
Песчаные почвы бедны элементами питания растений, плохо удерживают влагу, но очень легки в с.-х. обработке, поэтому их и называют легкими почвами. Органика в легких почвах разлагается быстро.
Наиболее удобными для выращивания с.-х. культур считаются суглинистые и супесчаные почвы, поскольку они легки в обработке, содержат достаточно большое количество питательных веществ, неплохо удерживают влагу, т. е. обладают хорошим плодородием.
Еще одно важное качество почвы — структурность.
Различают песчаные бесструктурные почвы, глинистые почвы со сплошной структурой и почвы с агрегатной структурой, т. е. состоящие из почвенных комочков, образованных склеиванием мелких частиц и элементов. Структурные агрегатные почвы (с максимальным содержанием комочков величиной 0,25 — 7 мм) считаются наиболее благоприятными для с.-х. земледелия, поскольку обеспечивают хорошее питание, воздушный и водный режимы растениям.
Скважность почвы (пористость, порозность) – отношение объема пустот в образце почвы к общему объему этого образца и выражается в процентах. Скважность почвы зависит от размеров почвенных частиц, и составляет для песчаных и супесчаных почв — 40-50%, для глинистых и суглинистых почв — 50-60 %, для торфяников — 80-90 %.
Плотность почвы — отношение массы почвенного образца к его объему, причем образец берется без нарушения естественного сложения почвы (без разрыхления, уплотнения и т. п. ).
Плотность почвы напрямую зависит от ее гранулометрического состава и скважности. Чем пористей и рыхлей почва — тем выше ее плодородные свойства и ниже плотность. Обычно плотность различных почв варьирует в пределах от 0,9 до 1,8 г/см3.
Для разных видов с.-х. культур существует наиболее оптимальная плотность почв, например:
— зерновые колосовые культуры — 1,1 — 1,3 г/см3;
— картофель и подсолнечник — 1,0 — 1,2 г/см3;
— сахарная свекла — 1,1 — 1,5 г/см3 и т. д.
Влажность почвы — характеризуется наличием в ее составе воды, как в связанном, так и в свободном состоянии. На технологические свойства почвы (в т. ч. липкость, пластичность) влияет только свободная вода, доступная корням растений. При оптимальном количестве влаги в почве она легко крошится на частицы, и для ее обработки необходим минимум затрат энергии. Такое состояние почвы называют ее физической спелостью.
Влажность почвы оценивают по абсолютной составляющей и относительной составляющей.
Абсолютная влажность — соотношение между сухой составляющей почвы и влагой, содержащейся в ней (в %).
Относительная влажность — соотношение между абсолютной влажностью образца почвы и максимальной влагоемкостью этого образца, т. е. до предела насыщенного водой (в %).
Физическая спелость почвы наступает при абсолютной влажности 15-30 % и относительной влажности — 40-70 %.
Твердость почвы — ее способность сопротивляться смятию. Обычно твердость измеряют специальным прибором — твердомером, имеющим плунжер-конус, вдавливаемый в образец почвы. Полученный отпечаток измеряют и по формулам определяют твердость образца в н/см2.
Фрикционные свойства почвы — качественная характеристика, выражающаяся в трении почвы о поверхность рабочих органов машин при обработке или внутреннем трении между слоями почвы.
Липкость почвы — способность частиц почвы склеиваться и прилипать к различным предметам, в т. ч. и к рабочим органам машин. Липкость, в основном, зависит от гранулометрического состава почвы и ее влажности, а также материала рабочего органа машины. Повышенная липкость существенно снижает качество обработки почвы и повышает тяговое усилие при обработке, что сказывается на повышении затрат.
Удельное сопротивление почвы — усилие, необходимое для обработки (например, вспашки) единицы площади поперечного сечения пласта. По затрачиваемому усилию почвы подразделяют на тяжелые, среднетяжелые, средние и легкие.
***
Небольшой видеоролик рассказывает о том, что такое почва, как она образуется и какие типы почвы встречаются в нашей стране. Фильм предназначен для школьников, однако будет интересен и тем, кто изучает основы агрономии.
Важно: для просмотра фильма необходимо, чтобы на вашем компьютере была установлена программа просмотра видеоматериалов из Интернета Adobe Flash Player (если у вас ее нет, можно бесплатно скачать здесь), ну и, конечно же, достаточная скорость.
***
Исследование образцов почвы
Грунт представляет собой обособленную систему с отличительным ритмом развития. Экономический ресурс используется для выращивания продуктов питания, поэтому аграрии обращают внимание на основные свойства почвы. Любая земля отличается структурой, физическими характеристиками, механическим составом и химическими показателями. Свойства грунтов изменяются из-за загрязнения, вырубки лесов, неправильной обработки.
Понятие о почве
Структурным называется грунт, содержащий в составе воду и воздух одновременно. Влага располагается внутри капилляров и комков, воздух содержится в пустотах между элементами. Такая почва отличается повышенными тепловыми свойствами, что может указать на благоприятные условия для полезных микроорганизмов. В структурной почве разложение животных останков происходит тщательнее, внутри комков накапливается перегной. В составе грунта содержатся несколько компонентов:
- материнская порода в виде минеральной части;
- гумус или органическая часть;
- почвенный воздух и вода;
- живые микроорганизмы;
- другие включения.
Количество гумуса влияет на плодородие грунта. В почве находится множество организмов (от микроскопических бактерий до клещей или земляных червяков). Млекопитающие также проживают в почве, например, кроты.
Не все почвы в природе отличаются достаточной структурностью для обеспечения большого урожая. Аграрии применяют насыщение кальцием (известь или гипс) и закладывают в пашню перегной. Имеет значение увлажнение и введение в севооборот многолетних бобовых и злаковых культур. Мощная система корней разделяет почву на отдельные элементы, и грунт обогащается азотом и гумусом.
Своевременная вспашка влияет на показатели урожайности поля. При перекопке сухой земли структура разрушается (распыляется), обработка водянистого грунта становится причиной раздавливания и смазывания комков. Поле распахивается при среднем показателе влажности, когда он составляет 55—70%, так достигается лучшая по качественным характеристикам структурная пашня.
Механический состав
В земле присутствуют элементы разной величины, в том числе камни, вкрапления пород и минералов. Почва содержит и мелкие частицы, которые различаются только приборами. Свойства субстрата зависят от габаритов включений. Грунты делятся на классы:
- глинистые;
- супесчаные;
- песчаные;
- суглинистые.
Глинистые почвы наполовину состоят из горных осадочных пород, например, каолинита, монтмориллонита, алюмосиликата. Состояние образца земли характеризуется вязкостью, тяжестью и липкостью. Вода медленно просачивается через грунт, остается на поверхности. Липкая глина пристает к садовым инструментам и затрудняет обработку огорода.
Супесчаные пробы растираются между пальцами, в их составе невооруженным взглядом просматриваются песчинки, пылеватые частицы. Такие грунты содержат песка до 80%, а намоченный образец не скатывается в шнурок. Почвы плохо впитывают влагу, обладают рассыпчатостью и не слишком пригодны для земледелия.
Бессвязные песчаные грунты содержат до 95% зерен, появившихся в результате разрушения твердых пород, например, кварца. Такие грунты именуются просто песком и применяются в строительстве и другой промышленности.
Суглинистые почвы бывают легкие и тяжелые в зависимости от состава и крупности зерен. Рыхлые остатки образуются на континентах, содержат 30—50% осадочных пород и 70—60% песка. Диаметр глиняных частиц составляет до 0,005 мм, вкрапления влияют на физические характеристики почвы. Различают следующие суглинки:
- пылеватые грунты;
- глинопесчаные почвы;
- мелкодисперсные земли.
Более легкие суглинки содержат значительный объем кварца, а в тяжелых субстратах присутствует много глинистых минералов. Водорастворимые соли и органические примеси часто обнаруживаются в таких почвах, если они находятся в аридных областях.
Физические свойства
Плотность — это главное свойство почвы. Индекс показывает, сколько весит 1 кубический сантиметр образца почвы в естественном состоянии. Плотность зависит от взаимного положения элементов, имеет свободное пространство между частицами. На показатель влияют свойства минералов, размер вкраплений, структура земли. От плотности зависит способность грунта к поглощению влаги, степень газообмена. Структуры почв в зависимости от определения показателя:
- Слитое или плотное уложение препятствует механической обработке, лезвие лопаты входит в глубину на 1 см. Такие земли называются столбчатыми солонцами.
- Плотная структура позволяет лопате войти в грунт на 4—5 см, образец трудно разламывается. Почвы называются тяжелыми, глиняными, иногда встречаются на необработанных участках.
- Рыхлые грунты применяются в сельском хозяйстве, структура позволяет обрабатывать поле инструментом. К категории относятся супесчаные почвы и верхние горизонты суглинков.
- Рассыпчатое сложение отличается высокой подвижностью зерен, связь между обособленными частицами почти отсутствует. Грунты называются супесчаными или бесструктурными субстратами.
Пористость дает характеристику свободного пространства между частицами грунта. Выражается коэффициент процентным отношением воздуха к общему объему образца. Показатель находится в пределах 27—80% для минеральных сельскохозяйственных грунтов.
Земляные поры отличаются формой и размерами, поэтому субстраты делятся на некапиллярные и капиллярные типы. В первом случае берутся параметры только крупных промежутков, во втором дополнительно учитываются капилляры. Пористость также относится к группе важнейших свойств почвы и зависит от структуры, плотности и состава.
Аграрии находят соотношение показателей в нормативных таблицах сборников, что помогает выбрать оптимальный вариант обработки поля. Если бесструктурная почва высыхает, то на площади образуется твердая корка, которая плохо влияет на состояние корневой системы растений.
Показатели урожайности
Концентрации песка и глины можно назвать свойствами, которые сказываются на количестве и качестве полученного сбора. Рассыпчатые или вязкие грунты не способствуют повышению урожайности, если растение чудом там приживется. Самыми приемлемыми считаются черноземы с дополнительным внесением органики и минеральных компонентов. Если вести речь о том, какое основное свойство почвы, то можно выделить следующие показатели, влияющие на урожай:
- плодородие и поглотительная способность;
- кислотная реакция;
- водопоглощение и способность удерживать влагу;
- воздухоемкость;
- тепловые характеристики.
Почва относится к самостоятельным природным формированиям, обладающим определенной структурой, составом. Земля обеспечивает взаимодействие химических элементов, дает корневой системе питание и благоприятные условия.
Плодородие земли
Характеристика грунта говорит о способности обеспечивать нормальный рост. Плодородие проявляется при сольватации компонентов, на него влияет состав, содержание азота, концентрация фосфора, калия и других химических веществ. Процессы в почве взаимосвязаны, поэтому изменение одной составляющей ведет к инверсии ценных качеств.
Если происходит деградация плодородного слоя, то реакцию трудно прекратить. Начинается эрозия грунта, происходит вымывание эффективных компонентов, что приводит к плохому развитию культур. Восстановительные мероприятия стоят дорого, длятся не один год, поэтому важно следить за состоянием поля, подкармливать и очищать.
Биологическая способность к поглощению зависит от деятельности почвенных организмов и растений. Бионты поглощают минералы, перерабатывают их в органику и предупреждают выщелачивание земли. Микроорганизмы и растения отмирают, разлагаются, происходит гумификация. Интенсивность протекания зависит от влажности, своевременного перепахивания, количества удобрений. Биологическое поглощение способствует закреплению минерального азота в грунте, чего нельзя достичь при других процессах.
Кислотность грунта
Этот показатель говорит о способности земли проявлять особенности кислот. Субстрат дает кислую реакцию, когда в почвенном растворе присутствуют ионы водорода или в комплексе есть частицы алюминия при неполноценной нейтрализации. Различается следующая кислотность растворов:
- Актуальная — измеряется субацидностью водной вытяжки из образца. Если pH равняется 7, то грунт нейтральный, снижение говорит о кислой реакции, повышение переводит землю в щелочную группу.
- Потенциальная — учитывает влияние катионов, изменяющих показатели твердого грунта.
- Обменная — вызывается катионами алюминия и водорода при действии нейтральных солей. Показатель pHKC подзолистых почв находится в диапазоне 3,6—5,1, а у лесных бурых и серых грунтов значительно повышается.
- Гидролитическая — вытяжка из образца делается с помощью щелочного вещества, определяется ионами, вытесняемыми при взаимодействии. Насыщенность земли химическими основаниями влияет на величину индекса.
Повышенная кислотность плохо действует на рост культур, в таких грунтах не растворяются микроэлементы. В земле увеличивается лизис токсичных соединений, что также ухудшает урожайность. Известкование грунта снижает этот показатель.
Характеристика водопроницаемости
Проходимость грунта для влаги зависит от текстуры и конструкции массы, гранулометрического состава, однородности, пористости. Коэффициент фильтрации снижается в условиях повышенного геостатического давления. Нарастание окружающей температуры ведет к улучшению водопроницаемости.
Влагоемкость характеризует способность субстрата поглощать и удерживать внутри воду без последующего стекания. Отношение массы впитанной влаги к весу образца, выраженное в процентах и миллиметрах водяного столба, является индексом свойства. Виды влагоемкости:
- Максимальная — включает наибольший объем связанной влаги, удерживаемой своими силами.
- Капиллярная — показывает влагу, находящуюся в менисковых протоках грунта. Индекс зависит от удаленности почвенных вод и толщины слоя. В малоструктурных грунтах быстрее поднимается и испаряется жидкость, иногда накапливается в верхнем слое и растворяет вредные вещества.
- Наименьшая — показывает количество влаги, содержащееся в природе, когда нет дополнительного притока и испарения. Зависит от плотности, минерального и химического состава грунта.
- Полная — характеризует общий объем воды, накопленной в промежутках и капиллярах.
Влагоемкость рассчитывается с учетом пористости. Значения используются для определения пользовательских характеристик земли и влияют на урожайность.
Насыщение воздухом
Сухая земля содержит большой объем воздуха в промежутках между частицами. Элементы впитывают атмосферу, такой объем называется поглощенным и малоподвижным. Если молекулы находятся в крупных порах, то воздух считается свободным и обладает определенной скоростью перемещения.
Произвольный объем вытесняется из грунта или растворяется в почвенных жидкостях, обогащая субстрат кислородом. Озон соединяется с веществами и употребляется бактериями, служит для разложения и окисления органики. Взамен выделяется углекислота при дыхании микроорганизмов и тлении останков.
Происходит регулярный обмен почвенного воздуха с внешней средой за счет изменения температуры грунта, насыщения осадками, выдувания ветром. Развитие культурных растений требует высокого грунтового воздухообмена и постоянного образования кислорода.
Тепловые особенности
Земля нагревается от солнца, внутренних теплых слоев или термальных источников. Небольшая часть энергии поступает при дыхании микроорганизмов и разложении органики. Темные земли с перегноем нагреваются быстрее, чем сырые и светлые почвы. Грунты на южных склонах быстрее повышают температуру, северные и восточные скосы получают мало живительной энергии.
Совокупность всех явлений по увеличению и расходованию температуры в грунте называется тепловым режимом. Значение имеют эндо- и экзотермические реакции в земле химического и физического характера. Поступление и преобразование энергии зависит от теплопроводности, теплоемкости субстрата и климатических условий.
На картах точки грунта с аналогичными температурными показателями соединяются общими кривыми линиями. В России области с положительной среднегодовой температурой идут с северо-запада и следуют на юго-восток. Участки с отрицательными показателями располагаются в регионах многолетней мерзлоты.
Загрузка…