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. Другими словами, половина всей почвы - твердое вещество, другая половина - поры.
Твердая часть 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 уплотненных почвах, таких как глина, соотношение пор несколько выше (40% к 60%), чем на рассыпчатых.
Структура почвы зависит от распределения минеральных частиц на различные по величине классы. Различные страны используют разные классификации, 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. 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.
1) Мелкий песок 2) Очень мелкий песок 3) Грубый ил 4) Мелкозернистый ил 5) Грубая глина
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, легко могут увеличить влажность почвы благодаря капиллярному подъему воды. Самые мелкие минеральные частицы - глина, оказывают сильное влияние на почву даже при концентрации около 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 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:
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 единицы массы вещества. 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.
Группа частиц |
Диаметр частицы (мм) |
| Глина | <0.002 |
| Ил | 0.002-0.06 |
| Песок | 0.06-2 |
| Гравий | 2-60 |
| Камни | 60-600 |
| Глыбы | >600 |
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.
Капиллярность - капиллярная вода – это вода, способная подниматься 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.
Катионы - положительно заряженные ионы в почве, такие как калий, кальций, магний.
Коллоид - коллоиды являются лучшими структурными единицами почвы, со средним диаметром менее 0,0002 мм. Коллоиды включают в себя некоторые органические вещества и настоящую глину.
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 «Соотношение частиц по распространенности».
Поры - почвенные поры – это пустоты, ходы и трещины в почве, которые заполняются либо водой, либо воздухом в зависимости от текущего содержания влаги в земле.
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.
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.
Структура - почвенная структура определяется соотношением классов с разным диаметром, в частности относительные пропорции песка, ила и глины, в соответствии с Таблицей «Соотношение частиц по распространенности».
