Состав и структура почв

Почва является колоссальным природным богатством. Она обеспечивает животных кормами, человека – продуктами, а сферу промышленности – необходимым для производства товаров сырьем. Создание почвы продолжалось веками и тысячелетиями. И на сегодняшний день перед человечеством стоит вопрос правильного использования земель. А это невозможно без знаний о строении, свойствах, составе и структуре почв.

История изучения плодородного слоя земли

Еще в 18-м веке ученые подметили, что почва состоит из различных компонентов. Интерес к этому свойству возобновился значительно позже. Так, в Германии с 1879 по 1899 г. ежегодно публиковались исследования в этой области, проводимые Вольни и его школой. Многочисленные лабораторные исследования установили зависимость физических свойств почв от размеров ее комочков и от содержания пыли.

В 1877 г. ученый П. А. Костачев отметил, что после распашки целинных земель они быстро распыляются, что ведет к снижению урожая. Структура почв восстанавливалась только после того, как поля оставлялись под многолетней травянистой растительностью. Эти исследования имели большое значение. Они доказали, что в сельском хозяйстве структура почв играет большую агротехническую роль.

Много внимания уделялось изучению верхнего слоя земли в 30–40-е годы прошлого века. При этом ученые придавали первостепенное значение структуре почвы в вопросах плодородия. Эти два термина они возвели в ранг синонимов.

Структура почвы и ее значение практически не рассматривались учеными в 50–60-е годы прошлого века. Причиной тому стала критика травопольной системы. Исследователи начали подвергать сомнениям роль структуры почв в вопросах плодородия. А порой они вовсе отрицали ее.

Однако некоторые ученые продолжали заниматься исследованиями в этой области. И здесь особенно выделяются работы академика В. В. Медведева. Ученым исследовалась структура почвы и ее значение с использованием микроморфологических методов. При этом им применялись современные математические аппараты, позволяющие проводить анализ и обобщать полученные данные. Результатом трудов Медведева стала изданная в 2008 г. монография о структуре почв. В этой работе были обобщены проведенные исследования, которые убедительно доказали, что улучшение теплового и воздушного режима верхних слоев земли прямо, а также косвенно влияет на рост растений.

Основное определение

Что такое структура почвы? Определение данного термина указывает на то, что это совокупность различных агрегатов (комочков), различающихся по своей величине и форме. Каждый из таких элементов состоит из веществ, связанных между собой корнями растений, гумусом и т. д.

Структура почв имеет огромное значение. Она является основным фактором, отвечающим за плодородие земель. Особенно важным для человека является структура почв верхнего горизонта. Это слой, в котором происходит развитие корневой системы растений. В нем живут разнообразные почвенные организмы. Из этого горизонта происходит подача питательных веществ и воды, необходимых для роста растений. Именно поэтому верхний слой почвы должен иметь оптимальное соотношение между своей жидкой, твердой и газообразной фазой. Эта пропорция выглядит так - 25:50:25.

Классификация почв по структуре

Верхние горизонты земли могут иметь различный вид. Они бывают бесструктурными и структурными. Первый из этих видов включает в себя гранулометрические элементы, состояние которых характеризуется как раздельночастичное. Ярким примером бесструктурной почвы является песчаная. В ней мало гумуса и глинистых частиц. Переходные типы структуры почвы находятся между бесструктурными и структурными. В них связи агрегатов друг с другом выражены очень слабо.

Плодородная почва считается структурной. Она лучше противостоит ветровой и водной эрозии, а также легко крошится при вспахивании. Если состав и структура почвы позволяют отнести ее к плодородной, то в ней сбалансировано сочетание воздушного, теплового и водного режима. Данный фактор оказывает положительное воздействие на питание растений и развитие биологических процессов.

Бесструктурные почвы не способны хорошо впитывать в себя воду. Кроме того, стоки дождя на таких землях становятся причиной эрозии. Воздух и вода в таких почвах являются антагонистами. Выпадающие дожди не оставляют в таких земельных горизонтах влаги. Происходит это из-за интенсивного капиллярного подъема воды. Почва пересушивается. Растения при этом не обеспечиваются необходимым для них количеством жидкости и питательных элементов. Несмотря на все это, на полях с бесструктурными почвами возможно получение высокого урожая. Однако для этого потребуется проведение постоянной работы, поддерживающей агротехнику на высоком уровне.

Образование структуры плодородного слоя

Верхний горизонт земли становится пригодным для жизни растений под воздействием двух процессов, протекающих одновременно. Так, образование структуры почвы происходит в результате механического разделения слоя на агрегаты, имеющие различную форму и размеры. Второй процесс представляет собой придание внутренних свойств и строения получившимся элементам.

Исследования ученых показали, что образование структуры почвы становится возможным под влиянием химических, физико-химических, биологических и физико-механических факторов.

Так, формирование агрегатов происходит при чередовании иссушения и увлажнения, замерзания и оттаивания. Состав и структура почвы меняются под влиянием жизнедеятельности роющих животных, от давления, которое оказывают растущие корни растений. Меняют свойства верхнего слоя земли и различные обрабатывающие поля орудия.

Также состав и структура почвы зависят от наличия клеющего вещества. Им, как правило, являются гумусовые коллоиды. Эти элементы при коагуляции способны превращать структуру почвы в водопрочную. Зависит эта характеристика от количества гумуса, механического состава, способности удерживать и впитывать воду, а также подавать ее к поверхности по капиллярам. После дождя на таких землях не образуется корка, снижающая доступ кислорода к корням растущих растений.

Тяжелые почвы

По своему механическому составу плодородные земли делят на глинистые и суглинистые, супесчаные, а также торфяники. Как их определяют? Механический состав почв исследуют по образцам. Частицы грунта берут с нескольких мест верхнего горизонта, делая в нем углубления по 20 см. Далее образцы перемешивают между собой и смачивают до тестообразного состояния обычной водой. Если получится шарик, но его невозможно раскатать в шнур, то почву относят к супесчаным. При легком выполнении таких действий земля может быть отнесена к суглинкам. А в том случае, когда из шарика раскатывается шнур, который затем смыкается в кольцо, почву относят к глинистой. Данный тип пахотного слоя считают тяжелым. Эти почвы имеют большую плотность и вязкость. Они легко слипаются и трудно обрабатываются, подтверждая этим свое название.

Во время перекопки глинистый грунт не рассыпается. Он образует крупные комья, которые с трудом разбиваются и измельчаются. Если такую землю вспахать и дать ей немного полежать, то вся работа пойдет насмарку. Уже через некоторое время комья вновь слипнутся. Поле придется пахать заново.

В чем же причина такого поведения тяжелых почв? Она связана со слишком мелкой структурой агрегатных частиц, оставляющих между собой лишь незначительное пространство.

Высокая уплотненность глинистых почв становится причиной их плохой воздухопроницаемости. Это, в свою очередь, приводит к тому, что корни растений недостаточно снабжаются кислородом. Ограничивается доступ воздуха и к тем микроорганизмам, которые обитают в таких почвах. Малое количество кислорода приводит к замедлению процесса разложения органических веществ до конечных продуктов распада. Это делает почву бедной, не способной подать растениям нужные для их роста органические вещества. Именно поэтому в глинистых слоях наблюдается скудная биологическая жизнь. Некоторые участки таких земель даже называют мертвыми. В них отсутствует развитая микробиологическая среда.

Спрессованность агрегатных частиц почвы связана с такой характеристикой земель, как их водопроницаемость. В глинистых горизонтах не образуется развитая капиллярная система. Именно поэтому через них плохо проходит влага. Корни растений на таких полях с большим трудом могут получить столь необходимую для их жизни воду.

У тяжелых почв есть и еще одна отрицательная черта. Если вода скапливается в них, то она не проходит в нижние слои глинистого горизонта. Значительные объемы остаются в области роста корневой системы растений, что приводит к ее гниению.

Вряд ли можно говорить о том, что лучшей структурой почвы является глинистая. И это подтверждается заплыванием пахотного слоя во время дождя. Падающие капли разбивают мелкие почвенные агрегаты. Глинистые комочки переходят в более мелкие составляющие, частично растворяющиеся в воде. Получившаяся в результате жижа очень плотно связывает почвенные агрегаты. После высыхания такие поля покрываются твердой и очень плотной коркой, ограничивающей проникновение кислорода, влаги и света к корневым системам растений. Такое явление носит название «бетонный грунт». Действие солнечных лучей приводит к растрескиванию почвы, структура которой по этой причине становится еще более плотной.

Да, глинистые почвы богаты микроэлементами и минеральными веществами. Однако растения не способны воспользоваться ими в полной мере. Дело в том, что корневая система может поглотить только те питательные вещества, которые находятся в растворенном виде, а также являются конечным продуктом переработки микроорганизмов. Глинистые же почвы имеют плохие показатели водопроницаемости. В них бедна биологическая жизнь. Это и сказывается на невозможности нормального питания растений.

Низкие урожаи на таких землях являются следствием того, что глинистые слои из-за своей плотности плохо прогреваются лучами солнца. Самые экстремальные для сельского хозяйства участки остаются непрогретыми в течение всего летнего периода.

Улучшение тяжелых почв

Для получения нормального урожая с глинистых полей земле необходимо придать более рыхлую и комковатую структуру. Только в таком случае будут созданы благоприятные условия для роста растений. Как улучшить структуру почвы, которая считается тяжелой? Это возможно при регулярном внесении в грунт разрыхляющих и облегчающих компонентов. Ими могут являться торф или песок, известь или зола. Кроме того, для создания благоприятных условий для роста растений понадобится внесение навоза и компоста. Эти компоненты создадут в грунте нормальную биологическую и питательную среду.

Улучшение структуры почвы по показателю влагоемкости возможно при внесении в нее песка. Это одновременно повысит теплопроводность тяжелого грунта. После проведения процедуры пескования глинистые горизонты прогреваются, быстро просыхают и становятся готовыми к дальнейшей обработке.

Легкие, или песчаные почвы

Для таких горизонтов характерна низкая доля глинистых частиц. Основной объем данной почвы занимает песок. Лишь в незначительных количествах в них обнаруживается перегной.

Песчаные почвы не зря называют легкими. Ведь обрабатывать их совсем несложно. И этому благоприятствует зернистая структура почвы. Благодаря ей такие горизонты имеют высокие показатели водо- и воздухопроницаемости. Однако они подвержены эрозии и не способны удерживать в своих слоях влагу. Кроме того, песчаные почвы не только хорошо прогреваются. Они еще и очень быстро остывают.

Но не только поэтому нельзя говорить о том, что лучшей структурой почвы является песчаная. В таких горизонтах бедна биологическая жизнь. Это происходит из-за нехватки питательных веществ и влаги для живущих в таких почвах микроорганизмов.

Улучшение песчаных почв

Для получения хорошего урожая в легкий грунт регулярно вносят связывающие и уплотняющие компоненты. Улучшение структуры почвы, относимой к легким, становится возможным при смешивании ее с торфом или илистыми образованиями, буровой мукой или глиной. Это позволит заполнить поры между песчаными частицами. А для возникновения благоприятной для растений биологической среды понадобится внесение перегноя и компоста.

Особенности песчаных почв необходимо учесть и в вопросе их обогащения удобрениями. Легкие грунты великолепно пропускают через себя влагу, что вымывает из них все полезные элементы. Именно поэтому минеральные удобрения на таких полях используют только быстродействующие и вносят их часто, но небольшими объемами.

Средние почвы

Суглинистые земли являются самыми благоприятными для земледелия и садоводства. У них лучшая структура почвы, отличия которой кроются в зернистой комковатости. В состав такого грунта входят и твердые, достаточно крупные частицы, и мелкие пылевидные компоненты. Земли на таких полях обрабатывать довольно легко. После вспахивания они не слеживаются и не образуют плотных комочков.

В суглинистых почвах находится много минеральных веществ и питательных элементов, запас которых восполняется благодаря активной жизнедеятельности микроорганизмов. Такие грунты имеют высокую воздухопроницаемость и водопроводность. Они великолепно задерживают влагу, а также быстро и равномерно прогреваются под воздействием солнечных лучей. Благодаря сбалансированному увлажнению в суглинках поддерживается постоянный температурный режим.

Улучшение средних почв

Для того чтобы поддерживать запас питательных веществ на должном уровне, суглинистые земли необходимо периодически удобрять компостом. Дополнительные минеральные и органические удобрения вносятся целенаправленно после предварительно проведенного анализа состояния пашни.