Структурный состав почвы

Почвы, возделываемые в сельскохозяйственных целях, лишь на половину состоят из твердого вещества, в то время как остальное – поры, наполненные водой и воздухом. Из твердого вещества, глина и органические соединения сильнее всего влияют на почву и определяют её агротехнические свойства.

Почва состоит примерно на 50% из твердого материала и 50% почвенных пор. Простыми словами половина всей почвы - твердоaе вещество, другая половина - поры.

Водные и воздушные поры

Твердое вещество может состоять из минеральных частиц различного размера, либо из органического вещества. Важно, чем наполнены поры: воздухом или водой, от этого зависит влажность почвы в данный момент, ее структура и почвообрабатывающие операции. В идеале, половина пор – воздушные, остальные заполнены водой. Тем не менее, на слитых почвах, таких как глина, соотношение пор несколько выше (40% к 60%), чем на рассыпчатых.

Классификация размеров частиц

Структура почвы зависит от распределения минеральных частиц на различные по величине классы. Различные страны используют разные таксоны, 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.

Know How

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.

Удерживание воды илом

Возделываемые пахотные почвы – это чаще смесь из отличающихся по размеру частиц. Если гравий и песок преобладают в почве, это делает ее проницаемой, сухой и относительно неплодородной, в то время как включение песка в глиняной почве делает ее более теплой. Илистые почвы часто холодные и влагоудерживающие, и легко могут увеличить влажность почвы благодаря капиллярному подъему воды. Лучшие минеральные частицы – глина, она оказывает сильное влияние на почву при содержании в ней всего лишь 5%. Глиняные почвы сжимаются, набухают и передают общую структуру почве, с трещинами и разломами, где корни могут расти, не пробиваясь через почвенный профиль. Типичные характеристики почвы – это зависимость от содержания глины, которая сильно влияет на тип почвы и способы почвообработки.

Органическое вещество, как положительный фактор

Органическое вещество в почве оказывает определенное влияние на ее характер. Оно почти на 60% состоит из углерода и образуется из растительных остатков, которые разлагаются под действием микроорганизмов. В процессе разложения растений высвобождаются питательные вещества такие, как азот (N), фосфор (P) и сера (S).

Органическое вещество может иметь огромное позитивное значение для свойств почвы, например:

  • структурная и агрегатная стабильность
  • управление водными ресурсами
  • почвообработка
  • запасы питательных веществ
  • заиление и коркообразование

KnowHow channel
Процесс разложения

а). 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.

б). 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.

в). 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.

Мельчайшие частицы имеют большую площадь поверхности

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, превышающую их вес. 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.

 Know How

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.

Классификация частиц по размеру

Группа частиц

Диаметр частицы, мм

Глина

<0.0002

Ил

0.0002-0.06

Песок

0.06-2

Гравий

2-60

Камни

60-600

Глыбы

> 600

Поры = Почвенные поры – это пустоты, ходы и трещины в почве, которые заполняются либо водой, либо воздухом в зависимости от текущего содержания влаги в земле.

Минеральные частицы = Почвенные минеральные частицы представляют мельчайшие неорганические включения, которые были сформированы в месте разрушения климатическими факторами различных минерально-песчаных пород или были туда занесены, к примеру, ледниками. Свойства почвы сильно зависят от размера частиц, составляющих ее, в соответствии с Таблицей Х («Соотношение частиц по распространенности»)

Структура = Почвенная структура определяется соотношением классов с разным диаметром, в частности относительные пропорции песка, ила и глины, в соответствии с Таблицей Х («Соотношение частиц по распространенности»)

Капиллярность = Капиллярная вода – это вода, способная подняться в верхние слои почвы по мелким порам путем связывания молекул воды в порах (адгезии), но также и путем сближения молекул воды (когезия). Илистые почвы обладают высокой капиллярностью, сочетая в себе большую глубину подъема и высокую скорость капиллярного движения

Коллоид = Коллоиды являются лучшими структурными единицами почвы, со средним диаметром менее 0,0002 мм. Коллоиды включают в себя некоторые органические вещества и настоящую глину

Удельная площадь = Общая площадь поверхности частиц, выражаемая в квадратных метрах на 1 грамм сухой почвы. Это понятие является важной характеристикой, показывающей среднее количество питательных веществ, которое почва может отдать при выветривании и, наоборот, связать со своей поверхностью

Катионы = Положительно заряженные ионы в почве, такие как: калий, кальций, магний

Почвенная фауна = Земляные черви, мокрицы, ногохвостки, многоножки, клещи – животные, открывающие путь бактериям и грибам, путем деления на части и измельчения растений в их ротовой полости, желудке и кишечнике