По́чвенная структу́ра — совокупность отдельностей, состоящих из склеенных гумусом и иловыми частицами механических элементов почвы (первичных и вторичных минералов, корней растений и др.), на которые способна распадаться почва при несильном механическом воздействии. Чаще всего структуру почвы определяют, подбрасывая почвенный ком несколько раз, пока он не рассыпется на отдельные элементы.
Каждый тип почв и каждый почвенный горизонт характеризуется определённой почвенной структурой. Так, для гумусового горизонта характерна зернистая или комковато-зернистая структура; для элювиального — плитчатая или чешуйчатая различной степени выраженности; для иллювиального — столбчатая, ореховатая, призматическая, глыбистая и др.
Классификация структурных отдельностей
Полезное
Смотреть что такое «Почвенная структура» в других словарях:
Структура — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия
Земля (геология) — Профиль пахотной каштановой почвы, Волгоградская область, Россия Почва поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную, гетерогенную, открытую, четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная… … Википедия
Почвообразование — Профиль пахотной каштановой почвы, Волгоградская область, Россия Почва поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную, гетерогенную, открытую, четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная… … Википедия
Почвы — Профиль пахотной каштановой почвы, Волгоградская область, Россия Почва поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную, гетерогенную, открытую, четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная… … Википедия
Почва — У этого термина существуют и другие значения, см. Почва (значения). Профиль пахотной каштановой почвы, Волгоградская область … Википедия
ЯПОНИЯ — (Japan) Общие сведения Официальное название Япония (япон. 日本国 (Нихонкоку)). Расположена у восточной окраины азиатского континента. Площадь 377 668 км2, численность населения 127 млн чел. (2002). Государственный язык японский. Столица г. Токио… … Энциклопедия стран мира
СССР. Естественные науки — Математика Научные исследования в области математики начали проводиться в России с 18 в., когда членами Петербургской АН стали Л. Эйлер, Д. Бернулли и другие западноевропейские учёные. По замыслу Петра I академики иностранцы… … Большая советская энциклопедия
ГОСТ 27593-88: Почвы. Термины и определения — Терминология ГОСТ 27593 88: Почвы. Термины и определения оригинал документа: 72. Абсолютно сухая проба почвы Проба почвы, высушенная до постоянной массы при температуре 105 °С Определения термина из разных документов: Абсолютно сухая проба почвы… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Почва — особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе; состоит из генетически связанных горизонтов (образуют почвенный профиль), возникающих в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под… … Большая советская энциклопедия
Почвенный институт имени В. В. Докучаева — Почвенный институт им. В. В. Докучаева () Основан 1927 Директор А. Л. Иванов Аспирантура есть Расположение … Википедия
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:
В свою очередь кубовидная структура делится на:
Призмовидная структура делится на:
Плитовидная структура делится на:
В зависимости от размера структурные агрегаты подразделяют на следующие группы:
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.
Необходимо знать, что не всякая водопрочная структура является агрономически ценной. Важно, чтобы водопрочные агрегаты имели рыхлую упаковку, были пористые и обладали способностью легко воспринимать воду, чтобы в их поры легко проникали корневые волоски и микроорганизмы. При плотной упаковке агрегатов пористость их низкая (30–40 %), поры тонкие, в них с трудом проникают микроорганизмы и корневые волоски. Такая структура в агрономическом отношении не является ценной.
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.
Для оценки структурного состояния почвы пользуются градацией, приведенной в таблице 1.
Наилучшие агрономические свойства почв степной зоны складываются при размере агрегатов 0,25–3 мм, дерново-подзолистых – 0,5–5 мм. При оценке противодефляционной устойчивости почв учитывают содержание агрегатов более 1 мм в слое 0–5 см. Важнейшее условие агрономической ценности структуры – ее водопрочность и пористость.
Содержание водопрочных агрегатов в пахотном слое черноземов колеблется преимущественно в пределах 50–70 %, что определяет устойчивость сложения и оптимальные значения плотности почвы для многих культур. Уменьшение содержания водопрочных агрегатов в типичных черноземах ниже 40% отрицательно сказывается на ряде физических свойств и в первую очередь на водопроницаемости. При снижении количества водопрочных агрегатов с 45–55 до 30 % водопроницаемость снижается в 3 раза.
Таблица 1 – Оценка структурного состояния почвы
Содержание агрегатов 0,25–10 мм
(% от массы воздушно-сухой почвы)
Оценка структурного состояния
сухое
просеивание
мокрое
Для оценки верхнего предела оптимального содержания водопрочных агрегатов нет достаточного количества данных. Ориентировочно им можно считать уровень 75 %. При более высоком содержании водопрочных агрегатов значительно возрастает порозность аэрации, в результате увеличивается непроизводительный расход влаги на физическое испарение.
Наряду с макроструктурой большое значение для оценки свойств почвы имеет ее микроструктура. Она также должна быть водопрочной и пористой. При этом наилучшими являются микроагрегаты размером от 0,25 до 0,01 мм. Неблагоприятными свойствами обладают микроагрегаты размером от 0,01 до 0,005 мм. Они затрудняют водо- и воздухопроницаемость почвы.
Агрономическое значение структуры имеет несколько аспектов.
Процессы структурообразования в почвах протекают под влиянием физико-механических, физико-химических, химических и биологических факторов.
К числу физико-механических факторов относится разделение почвы на агрегаты в результате изменения объема и давления при переменном высушивании и увлажнении, замерзании и оттаивании воды в ней, давления корней растений, деятельности роющих животных и рыхлящего воздействия почвообрабатывающих орудий. Разрыхляющее воздействие промораживания на почву проявляется только при оптимально влажном ее состоянии. При замерзании переувлажненной почвы, наоборот, происходит разрыв структурных отдельностей, а промерзание сухой почвы не влияет на ее крошение.
Физико-химические факторы структурообразования – коагуляция и цементирующее воздействие почвенных коллоидов. При этом водопрочность обеспечивается только склеиванием частиц органическими коллоидами при их коагуляции двух- и трехвалентными катионами. Агрегаты, образующиеся при участии только минеральных коллоидов, водопрочностью не обладают. Наиболее водопрочная структура образуется при взаимодействии гуминовых кислот с минералами монтмориллонитовой группы и гидрослюдами. Минералы гидроксидов железа и алюминия играют важную роль в оструктуривании красноцветных глин и красноземов.
В числе химических факторов оструктуривания важную роль играет цементация агрегатов оксидными формами железа при смене восстановительных условий окислительными в периодически переувлажняемых почвах. Такие агрегаты, по данным Н.А. Качинского, при высокой водопрочности имеют малую пористость ( 3 )
Глинистые и суглинистые
1,0–1,3
Легкосуглинистые
1,10–1,40
Супесчаные
1,20–1,45
Песчаные
1,25–1,60
Плотность почвы связана с содержанием в ней пор различного размера, или порозностью.
Плотность почвы после обработки в течение вегетационного периода изменяется до равновесной. Чем лучше структурное состояние, тем меньше величина дрейфа. При близких значениях оптимальной и равновесной плотности расширяются возможности минимизации обработки почвы, вплоть до отказа от нее (таблица 3).
Таблица 3 – Оптимальная и равновесная плотностьсредне- и тяжелосуглинистых почв и ее изменение (дрейф) в течение вегетационного периода, г/см 3 (по А.Ф. Бондареву и В.В. Медведеву)
Почва
Плотность
почвы
Дрейф
оптимальная
для зерновых
равновесная
Дерново-подзолистая
1,33
1,50
0,17
Чернозем оподзоленный
1,22
1,25
0,03
Чернозем типичный
1,20
1,24
0,04
Чернозем обыкновенный
1,20
1,27
0,07
Чернозем южный
1,20
1,28
0,08
Темно-каштановая
1,23
1,32
0,09
Каштановая
1,25
1,35
0,10
Пористость почвы.Это объем почвенных пор в почвенном образце по отношению к объему всего образца. Рассчитывается по данным плотности почвы и твердой фазы почвы.
Н.А. Качинский предложил выделять следующие диапазоны пористости почвы (в долях единицы):
Физическая деградация почв, особенно суглинистого и глинистого гранулометрического состава, является следствием дегумификации, осолонцевания, переувлажнения, уплотняющего и разрушающего воздействия сельскохозяйственной техники (таблица 5).
Таблица 4 – Оценка плотности и пористости суглинистых и глинистых почв в вегетационный периодпо Н.А. Качинскому
почвы, %
Оценка плотности
Оценка пористости
70
Почва вспушена или богата органическим веществом
Избыточно пористая — почва вспушена
1,0–1,1
65–55
Типичные величины для культурной или свежевспаханной почвы
Отличная – культурный пахотный слой
1,1–1,2
55–50
Пашня слабо уплотнена
Хорошая, характерная для окультуренных почв
1,2–1,3
50–45
Пашня уплотнена
Удовлетворительная, характерная для освоенных почв
1,3–1,4
45–40
Пашня сильно уплотнена
Неудовлетворительная
1,4–1,6
40–35
Типичные величины для подпахотных горизонтов (кроме черноземов)
Чрезмерно низкая – характерна для уплотненных подпахотных и иллювиальных горизонтов
1,6–1,8
Сильно уплотненные иллювиальные горизонты
К основным показателям деградации физического состояния почв относятся:
Эти показатели используют для оценки степени деградации пахотного слоя основных почв. При слабой степени деградации дерново-подзолистых и серых лесных почв урожайность зерновых культур снижается на 5–10 %, при средней – на 10–30 %. при сильной – на 30–40 %. При слабой степени деградации черноземов обыкновенных и южных урожайность зерновых культур снижается на 10–25 %, при средней – на 25–50 %, при сильной – на 50 % и более.
Таблица 5 – Оценка степени деградации пахотного слоя почв по физическим свойствам(Бондарев, Кузнецова, 1988)
Физические свойства
Фактические
значения
Почвы*
Недеградированные
почвы
Степень деградации
слабая
средняя
сильная
Содержание глыбистой фракции, %
10–65
1,2
40
3,4
50
Содержание агрегатов 1,0-0,25 мм, %
30–85
1
>60
50–60
40–50
80
70–80
60–70
70
60–70
50–60
40
38–40
36–38
42
40–42
38–10
3
1,10–1,55
1
1,50
2
Серьезным последствием уплотнения почвы является увеличение ее удельного сопротивления. Удельное сопротивление почвы – наиболее важная механическая характеристика, которая в значительной степени зависит от переуплотнения почвы различными движителями и ходовыми системами. Оно соответствует усилию, затрачиваемому на подрезание пласта, его оборот и трение почвы о рабочую поверхность орудия.
Из-за увеличения сопротивления почвы существенно возрастает перерасход топлива. При переуплотнении ухудшается крошение почвы. Пашня становится глыбистой, что приводит к неравномерной заделке семян, снижению их полевой всхожести, а в итоге – к значительному недобору урожая. Высокая плотность почвы обусловливает резкое ухудшение ее физико-химических и агрофизических свойств.
Уплотненные почвы оказывают большое сопротивление проникновению в них корневых систем растений, в таких почвах ухудшается водно-воздушный и питательный режимы, развиваются эрозионные процессы.
Повышение плотности почвы на 0,1 г/см 3 приводит к недобору 6–8 % урожая. Общие потери урожая, обусловленные уплотнением почвы, например, на черноземных почвах достигают 45 % в год.
Только из-за переуплотнения урожайность зерновых снижается на 20 %, картофеля – на 40–50 %, кроме того, теряется до 40 % NPK.
Превышение оптимальной плотности пахотного слоя почвы только на 0,1 г/см 3 приводит к снижению урожайности зерновых на 0,2–1,0 т/га, а картофеля – на 1,5–2,5 т/га.
Уплотнение почвы представляет несомненную угрозу для биологических систем из-за влияния на подвижность токсикантов. В опытах, проведенных на лесных дерново-подзолистых почвах, установлено изменение содержания подвижных форм токсичных металлов (ТМ) в зависимости от уплотнения почвы. Так, при увеличении плотности почвы с 1,0–1,1 до 1,4–1,6 г/см 3 подвижность свинца возрастала в 2,5 раза.
Основные меры по предотвращению переуплотнения почвы и борьбы с ним следующие:
Таковы общие, эффективные во всех регионах страны меры по предотвращению переуплотнения почвы и борьбы с ним. Наряду с этим существуют специальные приемы: соблюдение режимов полива, исключение переувлажнения и пересыхания почвы в условиях орошаемого земледелия, посев промежуточных культур в условиях с продолжительным послеуборочным периодом и др.
Несомненно, что ключевая проблема использования сельскохозяйственной техники – это сохранение не только плодородия, но и самих почвенных ресурсов. По мнению академика ВАСХНИЛ В.А. Кубышева, в обозримой перспективе в развитии почвосберегающей техники выделяются три направления: минимизация обработки почвы; снижение давления на почву и облегчение машин; создание распределительных систем.
В более отдаленной перспективе будут разработаны специальные почвообрабатывающие инструменты, удовлетворяющие требованиям, определяемым жизнью почвы.
3. Физико-механические свойства почв
К физико-механическим свойствам относятся деформационные (сжимаемость), реологические (пластичность, липкость, усадка, набухание) и прочностные (связность, твёрдость, сопротивление при обработке).
Сжимаемость – уменьшение объёма почв (уплотнение) под действием внешнего давления. Характеризуется коэффициентом уплотнения и измеряется в см 2 /кг. Сжимаемость почв определяется их гранулометрическим и минералогическим составом, характером порозности и трещиноватости, структурой и её прочностью, влажностью и гидрофильностью коллоидной фракции. Сжимаемость характеризует возможность переуплотнения почв при обработках тяжелой техникой.
Частным случаем проявления сжимаемости почв и грунтов является просадочность. Просадкой называется понижение поверхности почв в результате уменьшения их порозности. Просадочность может создавать пестроту микрорельефа, особенно на орошаемых землях.
Пластичность – способность почвы изменять свою форму (деформироваться) под влиянием внешних воздействий с сохранением при этом сплошности. Пластичность обусловлена содержанием ила и коллоидов, их составом и влажностью почвы.
Число пластичности – это разность между показателями верхнего и нижнего пределов пластичности. Глинистые почвы имеют число пластичности более 17; суглинистые – 7–17; супеси – менее 7; пески пластичностью не обладают.
Липкость почв обусловлена гранулометрическим составом, содержанием гумуса и составом обменных катионов. Она наибольшая у глинистых и наименьшая у песчаных почв. Различают (по Н.А. Качинскому) предельно вязкие (более 15 г/см 2 ); сильновязкие (5–15); средневязкие (2–5) и слабовязкие (менее 2 г/см 2 ). Проявляется липкость при определённой степени влажности, достигает максимума и вновь уменьшается при переувлажнении почв.
Усадка – уменьшение объёма почвы при её высыхании. Она выражается в процентах к первоначальному объёму почвы. Усадка зависит от минералогического состава илистой фракции, гранулометрического состава, степени гидрофильности коллоидов.
Набухание – увеличение объёма почвы при увлажнении. Измеряется в процентах к исходному объёму почвы. Подобно усадке набухание зависит от минералогического и гранулометрического состава и состава поглощённых катионов. В наибольшей степени набухают глинистые почвы монтмориллонитового состава, насыщенные натрием, в наименьшей – каолиновые глины.
Удельное сопротивление почвы – усилие, затраченное на подрезание пласта, его оборот и трение о рабочую поверхность. Выражается в кг/см 2 поперечного сечения пласта почвы, поднимаемого плугом. Зависит от гранулометрического состава (лёгкие и тяжёлые почвы), физико-химических свойств, содержания гумуса, структуры почвы и влажности, состояния корневых систем растений
С физическими свойствами, особенно с липкостью, связано очень важное агрономическое свойство почвы – физическая спелость — состояние влажности, при которой почва хорошо крошится на комки, не прилипая при этом к орудиям обработки. Обычно физическая спелость наступает при содержании влаги 35–45 % от массы почвы.
Оптимизация физических и физико-химических свойств почвы достигается при проведении целого ряда почвоулучшающих мероприятий: известкования, гипсования, осушения, орошения, внесения мелиоративных доз торфа, рыхлящих почву материалов (соломы, компостов), пескования тяжелых почв, глинования легких почв, травосеяния и др.
Характеристика структур почвы и какая считается лучшей, от чего зависит
Под структурой почвы понимают способность земли распадаться на отдельные механические элементы, то есть структурные агрегаты. Почва бывает двух видов – структурной и бесструктурной. В зависимости от этого выделяют другие типы, которые отличаются между собой характеристиками. Стоит учитывать, что именно структурная почва отличается высокими показателями плодородия.
Что такое структура почвы, и какая считается лучшей
Выделяют два понятия – структура и структурность почвы. Структура – форма, размер и расположение отдельных частиц, на которые распадается грунт. Структурность – способность земли распадаться на агрегаты, размер и форма которых отличаются в зависимости от типа структуры.
Отдельные части почвы называются агрегатами, которые являются естественной составной частью грунта. Образуются при помощи меньших по размеру агрегатов или почвенных частиц под влиянием физического, химического, физико-химического или биологического процесса.
Характеристика типов структуры почвы:
Название типа
Описание
Кубовидная
Агрегаты, которые обладают одинаковыми формами по трем осям. Выделяют такие виды кубовидной почвы:
· глыбистая (комки с плохо выраженными углами, гранями больше 5 см);
· комковатая (агрегаты с такими же характеристиками, как и у глыбистого вида, но объем составляет от 5 до 0,5 мм);
· ореховатая (агрегаты отличаются выраженными углами, гранями, объем которых составляет от 20 до 5 мм);
· зернистая (агрегаты обладают такой же характеристикой, как и у предыдущего вида, но форма составляет от 5 до 0,5 мм).
Призмовидная
Агрегаты развиты по вертикальной оси. Бывает нескольких видов: столбовидная (неправильной формы, со слабовыраженными гранями и ребрами), столбчатая (с округлым верхом и плоским основанием), призматическая (с плоскими, глянцевитыми гранями и острыми ребрами).
Плитовидная
Агрегаты развиты по двум горизонтальным осям, а также укорочены по вертикали. Различают плитчатую (слоеватая с развитыми горизонтальными плоскостями спайности) и чешуйчатую (с прогнутыми вверх плоскостями и часто острыми ребрами).
Оптимальным вариантом для земледелия считается комковатая структура грунта. Это объясняется тем, что в состав входят разные размеры агрегатов. Земля такого вида без проблем поддается обработке.
От чего зависит
Структура грунта напрямую зависит:
В зависимости от механического состава почвы бывают глинистые, суглинистые, супесчаные, торфяники. Чтобы определить состав, необходимо провести забор грунта с участка.
На что влияет
Структура грунта влияет на проникновение кислорода к корневой системе растений, удерживание жидкости, а также на развитие полезных микроорганизмов. На урожайность также может оказывать влияние и размер агрегатов. Оптимальной для развития культур является та, в которой преимущественно находятся частицы размером от 0,25 до 7-10 мм.
Методы определения структуры
Для определения структуры грунта используется метод сухого просеивания или ситовой анализ. Данная методика помогает определить процентное содержание фракций в материале, который состоит из частиц определенной формы.
Осуществляется анализ путем просеивания материала через набор стандартных сит, которые отличаются по размеру. Ячейки в сите имеют квадратную или прямоугольную форму. Чем ниже располагается сито, тем меньше ячейки. Частицы почвы меньше размеров ячеек проходят ниже к следующему ситу, а частицы крупнее задерживаются сверху. Для проведения анализа могут использоваться 5-15 сит. Необходимо помнить, что число фракций всегда на одну единицу больше числа сит.
Сита изготавливаются из проволоки или нити. Но могут встречаться из металлической решетки. Чтобы отсеять мелкие частицы, используются сита маленького размера из никелевой фольги. У таких сит ячейки квадратного размера и расширяются к низу. Это исключает забивание.
Содержание фракций рассчитывается соотношением фракции к взятой навеске. Неблагоприятное агрофизическое состояние структуры грунта свидетельствует о наличии крупных и самых мелких агрегатов. Частицы от 10 до 0,25 мм признаны самыми важными, так как придают структуре почвенное плодородие. Поэтому они именуются агрономически ценными.
