Физические свойства почвы

1.

2. Физические свойства почвы

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВЫ, механический
состав почвы, - относительное содержание в почве
элементарных
частиц
различной
величины.
Совокупность элементарных почвенных частиц, диаметр
которых лежит в определённых пределах, составляет
фракцию гранулометрических элементов, например,
камни, гравий, песок и пыль различной крупности, ил и
коллоиды. Существует несколько классификаций почв
по гранулометрическому составу. В СССР обычно
применяют классификацию Н. А. Качинского (1943), в
основу которой положено соотношение физической
глины (частицы менее 0,01 мм) и физического песка
(частицы от 0,01 до 1 мм). Частицы крупнее 1 мм
составляют скелетную часть почвы, а мельче 1 мм —
мелкозём.

3.

Для более полной характеристики почвы по гранулометрич.
составу
в
классификацию
Качинского
введено
понятие
преобладающих фракций: гравелистой (3—1 мм), песчаной (1—
0,05 мм), крупнопылеватой (0,05—0,01 мм), пылеватой (0,01 —
0,001 мм) и иловатой (<0,001 мм); по содержанию камней
(частиц>3 мм) выделяют почвы различной каменистости . В
зависимости от Г. с. п. выделяют лёгкие, средние и тяжёлые
почвы.
В процессе почвообразования Г. с. п. изменяется. Верхние
горизонты почвенного профиля обогащаются илистыми частицами
в результате накопления глинистых минералов и гумуса; при
подзолообразовании, лессиваже и др. процессах происходит
перенос ила или продуктов его распада из верхних горизонтов в
нижние. По Г. с. п. и особенно по содержанию илистой фракции
можно судить о динамике и особенностях почвообразовательного
процесса.

4.

5.

6. Структура почвы

7.

Частички почвы при склеивании образуют агрегаты, разные по
величине и форме, и носят название структурных. Под
структурой почвы понимают отдельности (агрегаты, комочки)
разной величины, формы, на которые она распадается в спелом
состоянии при рыхлении. Каждый комочек состоит из
гранулометрических элементов, соединенных в макро- и
микроагрегаты гумусом, корнями растений и др. Почва может
быть
структурной
и
бесструктурной.
В
последней
гранулометрические элементы находятся в раздельночастичном
состоянии. Примером бесструктурных почв могут быть
песчаные: в них мало глинистых частичек и гумуса. Между
структурными и бесструктурными почвами могут встречаться
переходные, в которых структура выражена слабо. В
зависимости от формы агрегатов различают три типа структуры:
кубовидная,
призмовидная,
плитовидная
(рис.).
Кубовидная структура имеет отдельности, одинаково развитые
по трем осям. Подразделяется на роды: глыбистая, комковатая,
ореховатая,
зернистая,
пылеватая.

8.

Рис. Структура почвы:
1 – кубовидная: а – комковатая б – ореховатая, в – зернистая, г – глыбистая; 2 –
призмовидная: д – столбчатая, е – призматическая; 3 – плитовидная: ж плитчатая, з
– чешуйчатая

9.

Призмовидная структура характеризуется преимущественным
развитием отдельностей по вертикальной оси. Подразделяется на
столбчатую
и
призматическую.
В плитовидной структуре отдельности развиты в основном по
двум горизонтальным осям. Подразделяется на плитчатую и
чешуйчатую.
Наиболее
распространена
структура
комковатая
(тип
кубовидной). Оптимальный размер комков 3–5 мм. Они
характерны для черноземных почв. Образование структурных
агрегатов происходит под влиянием корневой системы, которая
уплотняет частицы почв, гумуса и гидрооксидов железа (они
склеивают частички), а кальций и магний цементируют их.
Структура почвы не всегда прочная, и ее разрушает техника и
соединения натрия (в аридном климате). Указанных химических
элементов в почвах нашей области очень мало, поэтому
структурные
агрегаты
непрочные.

10.

В зависимости от размеров агрегаты группируются следующим
образом. Агрегаты более 10 мм называют глыбами, от 10 до 0,25
мм – макроагрегатами, менее 0,25 мм – микроагрегатами.
В почвенных горизонтах структурные отдельности обычно не
бывают одного размера и формы. Часто структура в них
смешанная.
Например:
комковато-зернистая,
комковатопылеватая
и
др.
Различным почвенным горизонтам свойственна определенная
структура.
Так,
гумусовые
горизонты
характеризуются
комковатой,
зернистой
(чернозем,
дерновая
почва)
или
мелкокомковатой, комковато-порошистой (дерново-подзолистая
почва)
структурой.
Для подзолистых горизонтов свойственна непрочнолистоватая,
пластинчатая структура или вообще ее отсутствие. Иллювиальные
горизонты чаще имеют призматическую или ореховатую
структуру.

11.

Образование структуры происходит при наличии давления (от
воздействия корневых систем растений, животных, замерзания,
высыхания почвы и др.) и клеющего вещества. В качестве
последнего выступают коллоиды, главным образом гумусовые.
Водопрочная структура образуется в случае коагуляции
коллоидов (образование геля) катионами кальция и магния. При
такой структуре почва после дождя не заплывает, на ней не
образуется корка, затрудняющая поступление кислорода к
корням растений.
Следует отметить весьма важную роль дождевых червей в
образовании почвенной структуры. С агрономической точки
зрения почва считается структурной, если комковато-зернистые
водопрочные агрегаты размером от 10 до 0,25 мм составляют
более 55%.
Плодородная почва – почва структурная. Она легко крошится
при вспашке, лучше противостоит водной и ветровой эрозии. В
структурной почве хорошо сочетается водный, воздушный и
тепловой режимы. А это положительно воздействует на
развитие биологических процессов, на режим питания
растений.

12.

Бесструктурные суглинистые почвы плохо впитывают воду, а ее
сток может вызвать эрозию; вода и воздух в таких почвах
антагонистичны. В бесструктурных почвах вода теряется в
результате интенсивного капиллярного поднятия, что может
привести к пересушиванию почвы, ухудшению обеспечения
растений водой, элементами питания. Для получения хороших
урожаев на бесструктурных почвах необходимо постоянно
заботиться
о
высоком
уровне
агротехники.
Почвенную структуру могут разрушить механические
факторы (передвижение по полям техники, животных,
град и др.), а также физико-химические процессы,
связанные с внесением в почву физиологически кислых
удобрений, вытесняющих из почвы катионы кальция и
магния.
Для образования и сохранения почвенной структуры
необходимо систематически и в достаточном количестве
вносить органические удобрения, известковать кислые
почвы, обрабатывать почву в состоянии физической
спелости. Хорошие результаты дают посевы многолетних
трав (клевер с тимофеевкой), сидеральных культур

13.

Строение и сложение почвы
В зависимости от величины почвенных частиц и комков и их
взаимного расположения поры будут иметь разные размеры и
форму. Соотношение объемов, занимаемых твердой
фазой почвы и различными видами пор, называется
строением пахотного слоя. Оно определяется механическим
составом почвы, ее агрегатностью и сложением почвы,
т.е.взаимным расположением почвенных частиц и
комков.

14.

^ Сложение и степень уплотнения почвы характеризуют внешнее
проявление порозности почв. По характеру пустот или полостей,
присутствующих в почвенной массе, почва может иметь следующее
сложение: пористое, губчатое, ячеистое, трещиноватое.
Пористое сложение — почвенная масса пронизана тонкими круглыми
отверстиями диаметром 1 — 2 мм; губчатое сложение — почвенная
масса пронизана крупными, преимущественно округлыми отверстиями
диаметром до 5 мм; ячеистое сложение — почвенная масса принизана
извилистыми пустотами шириной 10 мм и более; трещиноватое
сложение — почвенная масса рассечена трещинами — прямыми или
извилистыми.
По степени уплотненности в полевых условиях почвы разделяют на:
рыхлые, рассыпчатые, уплотненные, плотные и слитые.
Рыхлая почва — почвенная масса свободно распадается на отдельные
гранулометрические элементы (пылинки, песчинки).
Рассыпчатая почва — почвенная масса распадается на структурные
агрегаты (зерна, орехи, комки), образованные из отдельных
сцементированных гранулометрических элементов.
Уплотненная почва — лезвие ножа входит в стенку разреза почти
полностью с небольшим усилием.
Плотная почва — лезвие ножа входит в почвенную массу частично
(необходимо большое усилие).

15.

Сложение почвы может быть:
Рыхлое
Плотное
Очень плотное
Сложение определяют по объемному весу. Объемным
весом называется вес одного кубического см. абсолютно
сухой почвы в граммах. Рыхлое сложение соответствует
объемному весу до 1,15 гр, плотное – от 1,15 до 1,35,
очень плотное – выше 1,35.

16.

Чтобы нагляднее показать сложение почвы, представим себе
твердые частицы почвы в виде шариков одинакового размера.
Они могут располагаться двояко. При рыхлом сложении центры
всех смежных частиц расположим по одной линии друг над
другом, получим кубическую решетку. Объем пор при этом
будет занимать 47,64%, а твердая фаза 52,36. При плотном
сложении каждая частица вышележащего ряда должна
располагаться между частицами нижнего – гексагональная
решетка, при этом сложении объем пор будет составлять
25,95%, а твердая фаза соответственно 74,05.
Порозность – суммарный объем всех пор между частицами. Она
зависит от агрегатного состояния. На увеличение порозности
влияют корни, роющая деятельность животных, внесение
органических удобрений. Поры пахотного горизонта можно
разделить на два вида: внутриагрегатная (между
микрочастицами) и межагрегатная, последняя и определяет
сложение.

17.

Способы регулирования строения и сложения пахотного слоя
почвы:
1 – использование естественных процессов;
2 – приемы обработки почвы;
3 - правильный подбор культур, внесение органических
удобрений.
Создание структурных почв служит основой для всех
остальных мероприятий по регулированию строения и
сложения пахотного слоя. В настоящее время есть
искусственные структурообразователи – торфяной клей,
гуминовые кислоты, на основе акриловой кислоты получены
полиакриламид, криллий, поликрилат, но они не имеют
широкого применения. При рыхлении увеличивается общая
пористость, однако чрезмерная рыхлость почвы приводит к
большим потерям влаги в связи с усилением диффузии пара и
газообмена. На рыхлых почвах очень быстро разлагается
органическое вещество, в рыхлую почву трудно заделать
мелкие семена на нужную глубину.

18. Новообразования в почвенных горизонтах

Новообразования в почвенной массе представляют
собой ясно видимые скопления различных веществ,
имеющих вторичное происхождение, в пустотах почвы
или на поверхности структурных агрегатов. Они
генетически связаны с почвой и могут выпадать в осадок
из почвенных растворов.
Все новообразования можно разделить прежде всего на
две разные по характеру и количеству группы —
минеральные и органические. Все минеральные
новообразования по химическому составу в свою
очередь разделяются на несколько групп.

19.

Минеральные новообразования. Оксиды кремния — кремнеземистая
присыпка — белый мучнистый налет (пудра) на поверхности структурных
элементов или на изломе почвы; гнездовые скопления — мелкие белесые
мучнистые пятнышки, вьщеляющиеся на фоне горизонта; прослои или целые
горизонты, представляющие собой белую мучнистую аморфную массу.
^ Окисное железо — бурые и ржаво-бурые пятна, вьщеляющиеся на общем
фоне горизонта или по отдельным пустотам, характеризуют начальную стадию
накопления оксидных форм железа; рудяковые зерна — плотные стяжения,
конкреции размером до 1 мм, свободно отделяющиеся от основной массы
почвенного мелкозема (сцементированы они очень плотно и разрушаются с
большим усилием); ортштейны — сцементированные рудяковые зерна,
слившиеся в ноздреватую или сплошную массу камнеподобного вида (очень
прочные, действию ножа или лопаты не поддаются, пробиваются ломом или
киркой); ортзанды — плотные коричнево-бурые прослои, состоящие из
песчаных частиц, сцементированных оксидами железа (практически
водонепроницаемые, разрушаются с большим трудом); псевдофибры —
извилистые мраморовидные тонкие желто-бурые прослойки, выделяющиеся на
светлом фоне почвенной массы. Ортзанды и псевдофибры свойственны почвам
песчаного гранулометрического состава.

20.

Закисное железо — голубовато-сизые пятна, языки и разводы,
выделяющиеся на общем фоне горизонта; сизоватые прожилки
закисного железа по мелким порам.
Нередко в полевых условиях под действием кислорода воздуха
закисное железо окисляется и переходит в форму трехвалентного.
Вследствие этого сизый цвет относительно быстро меняется на
ржаво-бурый или бурый.

21.

Группа новообразований углекислого кальция и магния
(карбонаты). Характерный признак этих новообразований —
выделение диоксида углерода при взаимодействии с НС1, что дает
эффект вскипания («вскипание карбонатов»). Карбонатная плесень
— белый мучнистый налет на поверхности структурных агрегатов или
на изломе почвы; карбонатные трубочки — выделения карбонатов по
порам, заметные на общем фоне почвенной массы в виде белых нитей
или точек; карбонатный псевдомицелий или карбонатная
лжегрибница — массовое скопление карбонатных трубочек,
образующих сложную причудливую сетку; карбонатная белоглазка —
мучнистые стяжения углекислого кальция и магния, выделяющиеся
на фоне горизонта в виде белых пятен, от почвенной массы
практически неотделимы; карбонатные журавчики — плотные
стяжения причудливой формы размером от 3 — 5 мм и более,
свободно отделяющиеся от почвенной массы.

22.

Группа новообразований легко и среднерастворимых солей.
Солевые выцветы — белый или желтовато-белый
мелкокристаллический налет на поверхности структурных агрегатов
или на поверхности почвы; солевая корочка — преимущественно
белая тонкая (1 — 2 мм) сплошная или прерывистая корочка на
поверхности почвы; кристаллы — обычно желтого или чисто белого
цвета, состоящие из сернокислого кальция (гипса); розы или друзы —
скопление кристаллов гипса, имеющих причудливую форму и
свободно отделяющихся от почвенной массы. Новообразования этой
группы в отличие от карбонатных новообразований с НС1 не
реагируют

23.

Органические новообразования. К ним относятся гумусовые
потеки — серые или буровато-серые полосы преимущественно
вертикального направления, выделяющиеся на общем фоне
почвенной массы; гумусовая пленка или гумусовый налет - серая,
темно-серая или коричнево-серая пленка или корочка на поверхности
структурных агрегатов (во влажном состоянии блестящая —
лакированная); копролиты — структурные комочки или зернышки,
пропущенные через кишечник дождевых червей и насекомых;
кротовины — пятна, резко очерченные или расплывчатые, хорошо
выделяющиеся на общем фоне почвенной массы. Образуются в
результате перемещений землероев.
Включения в почве представлены инородными телами, резко
отличающимися по внешнему виду и составу от почвенной массы и не
принимающие непосредственного участия в почвообразовании.

24. Водный режим и его регулирование

Совокупность процессов поступления влаги в почву, ее
передвижения, расхода из почвы и изменений физического
состояния называется водным режимом.
Наличие воды – один из элементов плодородия почв.
Потребность в воде наблюдается с первых дней развития
растения. Для набухания семян требуется воды от 25 до 150%
веса сухих семян. В последующие фазы развития потребности
в воде увеличиваются.
Вода – источник химических элементов, поскольку растение
поглощает их только из растворов; это среда, где идут
различные биохимические процессы; она обеспечивает
тургорное состояние; от нее зависит продуктивность
фотосинтеза. При недостатке воды резко снижаются темпы
роста и развития растений.

25. Водный режим почв

Физические свойства почвы проявляются также в ее водных
свойствах, которые определяют ее естественное увлажнение. Вода
в почве может находиться в трех физических состояниях: твердом,
парообразном и жидком.
В твердом виде вода практически не оказывает влияния на
почвообразовательный процесс.
Парообразная влага накапливается в почве за счет испарения и ее
движение зависит от упругости пара и теплового расширения
почвенного воздуха, составной частью которого она является. В
отличие от нее гигроскопическая влага накапливается в почве за
счет сил молекулярного притяжения твердых почвенных частиц.
Эти формы воды для растений не доступны.
Форма жидкой воды в почве различна. Пленочная вода окружает
почвенные частицы и удерживается силами молекулярного
притяжения. Это подвижная форма воды, но растениями она почти
неусвояема.
Наибольшее
значение
для
развития
почвообразовательных процессов и питания растений имеет
гравитационная и капиллярная вода.

26.

Гравитационная
вода
движется
между
структурными
отдельностями сверху вниз под влиянием силы тяжести и во
многом зависит от механического состава и структурности почвы.
Капиллярная
вода
заполняет
поры
внутри
структурных
отдельностей и удерживается капиллярными силами. Она
передвигается в почве во всех направлениях и относится к числу
усвояемой растениями.
Названные виды почвенной воды определяют естественное
увлажнение почвы. Влаге принадлежит важная роль в
почвообразовании, так как она обусловливает движение
растворенных
минеральных
веществ,
развитие
микробиологических процессов, выветривание минералов.

27.

ВЛАГОЕМКОСТЬ
ПОЧВЫ,
величина,
количественно
характеризующая
водоудерживающую
способность
почвы;
способность почвы поглощать и удерживать в себе от стекания
определенное количество влаги действием капиллярных и
сорбционных сил. В зависимости от условий, удерживающих влагу в
почве,
различают несколько видов В.
п.: максимальную
адсорбционную, капиллярную, наименьшую и полную.
Максимальная адсорбционная ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ, связанная
влага, сорбированная влага, ориентировочная влага — наибольшее
количество прочно связанной воды, удерживаемое сорбционными
силами. Чем тяжелее гранулометрический состав почвы и выше
содержание в ней гумуса, тем больше доля связанной, почти
недоступной влаги в почве.

28.

Влагоёмкость
(водоёмкость,
водоудерживающая
сила,
капиллярность
почвы) — свойство почвы принимать и задерживать в своих волосных
скважинах известное количество капельножидкой воды, не позволяя последней
стекать.
Процентное отношение её веса к весу почвы или, соответственно, её объёма к
объёму почвы, выраженное в процентах, называется показателем влагоёмкости
почвы.
Влагоёмкость
почвы
величина,
количественно
характеризующая
водоудерживающую способность почвы; способность почвы поглощать и
удерживать в себе от стекания определённое количество влаги действием
капиллярных и сорбционных сил. В зависимости от условий, удерживающих
влагу в почве, различают несколько видов влагоёмкости почвы: максимальную
адсорбционную, капиллярную, наименьшую и полную. Максимальная
адсорбционная влагоёмкость почвы, связанная влага, сорбированная влага,
ориентировочная влага — наибольшее количество прочно связанной воды,
удерживаемое сорбционными силами. Чем тяжелее гранулометрический состав
почвы и выше содержание в ней гумуса, тем больше доля связанной, почти
недоступной влаги в почве. Капиллярная влагоёмкость почвы — максимальное
количество влаги, удерживаемое в почвогрунте над уровнем грунтовых вод
капиллярными (менисковыми) силами. Зависит от мощности слоя, в котором
она определяется, и его удалённости от зеркала грунтовых вод. Чем больше
мощность слоя и меньше его удаление от зеркала грунтовых вод, тем выше
капиллярная влагоёмкость почвы

29.

При равном удалении от зеркала её величина обусловлена общей
и капиллярной пористостью, а также плотностью почвы. С
капиллярной влагоёмкостью почвы связана капиллярная кайма
(слой подпёртой влаги между уровнем грунтовых вод и верхней
границей фронта смачивания почвы). Капиллярная влагоёмкость
почвы характеризует культурное состояние почвы. Чем почва
менее оструктурена, тем больше в ней происходит капиллярный
подъём влаги, её физическое испарение и, зачастую, накопление
в верхней части легкорастворимых, в т.ч. и вредных для
растений солей. Наименьшая - полевая влагоёмкость почвы —
кол-во воды, фактически удерживаемое почвой в природных
условиях в состоянии равновесия, когда устранено испарение и
дополнительный приток воды. Эта величина зависит от
гранулометрического, минералогического и химического состава
почвы, ее плотности и пористости

30.

1. Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) — влажность
почвы, соответствующая наибольшему содержанию недоступной
растениям прочносвязанной влаги.
2. Максимальная гигроскопичность (МГ) — влажность почвы,
соответствующая количеству воды, которое почва может сорбировать
из воздуха, полностью насыщенного водяным паром. Влага,
соответствующая МГ, полностью недоступна растениям.
3. Влажность устойчивого завядания растений (ВЗ), соответствующая
содержанию в почве воды, при котором растения обнаруживают
признаки завядания, не проходящие при помещении растений в
насыщенную водяным паром атмосферу. Влажность завядания
соответствует влажности почвы, когда влага из недоступного для
растений состояния переходит в доступное (нижний предел
доступности почвенной влаги).
4. Наименьшая (полевая) влагоемкость почвы (НВ) — соответствует
капиллярно-подвешенному насыщению почвы водой, когда последняя
максимально доступна растениям.
5. Полная влагоемкость (ПВ) — соответствует такому содержанию
влаги в почве, когда все ее поры насыщены водой

31. Типы водного режима

Тип водного режима (ТВР) зависит от многих факторов: климатических
условий, водных свойств почвы и подпочвы, рельефа, характера
растительности, воздействия человека. Г.Н. Высоцкий установил 4
типа водного режима: промывной, непромывной, выпотной и
водозастойный. В настоящее время установлено 14 типов. Мы дадим
характеристику наиболее важным из них.
Мерзлотный – почвенная вода большую часть года находится в
твердой фазе, в теплое время года почвы оттаивают на небольшую
глубину и над мерзлотой образуется надмерзлотная верховодка.
Почва постоянно влажная.
Промывной – характерен для условий, при которых почвы получают
преимущественно атмосферные осадки, причем количество их
значительно превышает испарение. В почве возникает нисходящий ток
влаги, который достигает уровня грунтовых вод. Такое ежегодное
промачивание обусловливает возможность питания грунтовых вод и
способствует промыванию почвы с выносом воднорастворимых
веществ. Эти почвы отличаются высокой, иногда избыточной
влажностью.

32.

Периодически промывной – характерен для почв в зоне лесостепи
для выщелоченных и типичных черноземов. Сквозное промачивание
почвенной толщи происходит один раз в 10-15 лет. Периодически весь
профиль насыщается водой до влажности наименьшей влагоемкости
(НВ). В нижней части профиля влажность периодически падает до
влажности разрыва капилляров, а в верхней – до ВЗ.
Непромывной – когда осадки не достигают грунтовых вод, расходуясь
на испарение и транспирацию ( сухая степь, саванна). Такие почвы по
сравнению с почвами промывного типа выщелочены (отмыты) от солей
слабо. В верхней части профиля в зависимости от режима осадков
влажность колеблется от ПВ до ВЗ, а в нижней около ВЗ в течение
всего года.
Аридный (сухой) – характерен для почв пустынь и полупустынь. Весь
профиль сухой в течение всего года при влажности, близкой к ВЗ или
даже ниже. Спорадически верхние горизонты могут иметь более
высокую влажность.
Выпотной – так же, как непромывной и аридный, характерен для почв
аридного климата, но при близком залегании грунтовых вод. В этих
условиях образуются восходящие токи почвенной влаги на
поверхность, где они испаряются, оставляя «выпоты»в виде солей.
Это часто приводит к засолению почв, образуются солонцы, солончаки.

33.

Водонасыщающий (водозастойный) – характерен для местностей,
расположенных во влажном климате, но не имеющих хорошего стока
(дренажа), в результате чего происходит заболачивание. Влажность в
течение всего года в пределах ПВ. Водозастойный тип характеризует
болотные почвы атмосферного увлажнения (верховые болота), а
иногда и болотные почвы грунтового увлажнения.

34. Тепловой режим почв

Теплово́й режи́м почв — совокупность и последовательность всех
явлений поступления, перемещения, аккумуляции и расхода тепла в
почве на протяжении определенного отрезка времени (так различают
суточный и тепловой режимы). Основным показателем теплового режима
является температура почвы (на разных глубинах почвенного профиля).
Она зависит от климата, рельефа, растительного и снежного покрова,
тепловых свойств почвы.
Тепловой режим обусловлен преимущественно радиационным балансом,
который зависит от соотношения энергии солнечной радиации,
поглощенной почвой, и теплового излучения. Некоторое значение в
теплообмене имеют экзо- и эндотермические реакции, протекающие в
почве при процессах химического, физико-химического и биохимического
характера, а также внутренняя тепловая энергия Земли. Однако два
последних фактора оказывают незначительное влияние на термический
режим почвы. Количество тепла, приходящее изнутри земного шара к
поверхности почвы, составляет всего 55 кал (230 Дж)/см² в год.

35.

Радиационный баланс изменяется в зависимости от широты
местности и времени года. В тундре он равен 10-20 ккал (42-84
кДж)/см², в южной тайге — 30-40 (126-167), в черноземной зоне 30-50 (126-209), а в тропиках превышает 75 ккал (314 кДж)/см² в
год. И величина радиационного баланса, и дальнейшее
преобразование фактически поступившего в почву тепла
теснейшим образом связаны с тепловыми свойствами почвы:
теплоемкостью и теплопроводностью

36.

Теплоемкость - способность почвы удерживать тепло. Она
измеряется количеством тепла (в Дж), которое необходимо для
нагревания на 1° почвы 1 г (весовая теплоемкость) или 1 см (объемная
теплоемкость).
Составные
части
почвы
имеют
неодинаковую
теплоемкость: вода — 4,2; торф — 2,5; глина — 2,4; песок — 2,1;
почвенный воздух — 0,001. Средняя теплоемкость почвы 2,1-2,5 Дж.
Теплоемкость почвы зависит от ее механического состава, содержания
в ней влаги и перегноя. Чем больше в почве воды, тем больше тепла
требуется для ее нагревания. Песчаные почвы быстрее нагреваются,
чем глинистые. Поэтому песчаные почвы считаются теплыми,
а глинистые холодными. Весной легкие песчаные и супесчаные почвы
можно обрабатывать значительно раньше, чем тяжелые глинистые;
всходы сельскохозяйственных культур на таких почвах появляются
раньше (и дружнее), чем на холодных глинистых почвах. Чем больше
в почве перегноя, тем выше ее теплоемкость. Почвы структурные,
рыхлые имеют теплоемкость выше, чем почвы бесструктурные,
плотные

37.

Глинистые почвы более влагоемки весной и медленно
прогреваются, поэтому их называют «холодными » почвами. Легкие
почвы (песчаные, супесчаные) весной прогреваются быстрее,
вследствие чего их называют «теплыми». Теплоемкость рыхлых
почв, отличающихся высокой пористостью, значительно выше, чем
плотных.

38.

Теплопроводность — это способность почвы проводить тепло
от более нагретых слоев к более холодным. Она измеряется
количеством тепла (в Дж), которое проходит в 1 с через 1 см2 почвы
толщиной 1 см при разности температур в 1°. Теплопроводность
почвы
зависит
от
теплопроводности
составных
ее
частей:
наименьшая — у воздуха, несколько выше — у воды, наибольшая —
у минеральной части почвы. Очень низкая теплопроводность
у торфяных почв.
Следовательно, чем больше в почве воздуха и органического
вещества, тем хуже она проводит тепло и дольше его сохраняет.
Сухие бесструктурные, плотные почвы нагреваются быстрее, но они
быстрее и теряют это тепло. Увлажненные, рыхлые, богатые
органическим веществом почвы нагреваются медленнее, но зато
излучают его постепенно; в таких почвах дольше удерживается
аккумулируемая ими солнечная энергия, что благоприятнее для роста
и развития сельскохозяйственных культур.
Тепловой
режим
почвы
регулируют
с
помощью
орошения,
снегозадержания, мульчирования и рыхления почвы.

39.

Температурный режим почв следует за температурным режимом
приземного слоя, но отстает от него. Средние годовые
температуры почвы возрастают с севера на юг и с востока на
запад. В пределах России и сопредельных государств
среднегодовая температура почвы изменяется в пределах от -12
до +20°С. Выделяются 2 области - положительных и
отрицательных среднегодовых температур почвы на глубине 20
см. Геоизотерма 0°С проходит по диагонали с северо-запада на
юго-восток. Область отрицательных среднегодовых температур
на глубине 20 см. в основном совпадает с областью
распространения многолетнемерзлых пород.

40.

Типы температурного режима почв — по классификации В. Н. Димо
выделяются следующие Т. т. р. п.:
Мерзлотный. Среднегодовая температура профиля п. имеет
отрицательный знак. Преобладает процесс охлаждения,
сопровождающийся промерзанием почвенной толщи до верхней
границы многолетнемерзлых пород;
Длительно-сезонно-промерзающий. Преобладает положительная
среднегодовая температура профиля п. Отрицательные температуры
проникают глубже 1 м. Длительность процесса промерзания но менее
5 месяцев. Сезонно промерзающая толща не смыкается с
многолетнемерзлыми породами. Не исключено отсутствие
многолетнемерзлых пород;
Сезонно-промерзающий. Среднегодовая температура профиля п.
положительная. Сезонное промерзание может быть кратковременным
(несколько дней) и продолжительным (не более 5 месяцев).
Подстилающие породы немерзлые;
Непромерзающий. Среднегодовая температура профиля п. и
температура самого холодного месяца положительные. Промерзания
не наблюдаются. Подстилающие породы немерзлые.

41.

Почвы, насыщенные влагой, при других равных условиях,
потребуют для своего нагревания значительно большего
количества
тепла,
чем
почвы
сухие;
испаряя
содержащуюся в них в изобилии воду, данные почвы
сильно охлаждаются (зяблые, холодные почвы). Что
касается
зимы,
то
благодаря
той
же
высокой
теплоемкости сырые почвы будут теплее сухих

42.

Для почв каждого типа характерна определенная динамика
температур в течение вегетационного периода и на различной
глубине. Наибольшие колебания температуры наблюдаются на
поверхности
почвы. С глубиной ее колебания уменьшаются.
Суточные изменения температуры полностью затухают на глубине
40...50 см. Годовая динамика температуры зависит от природной
зоны. Так, в черноземах в зимние месяцы на глубине 30...40 см
температура опускается ниже 0 °С; в июне—августе она достигает
максимального значения, а затем к зиме снова снижается.
На большой глубине годовое колебание температуры очень
незначительно. Глубина промерзания почвы в зимнее время
зависит от мощности снежного покрова. Под снегом почва
промерзает на незначительную глубину, а в бесснежные зимы или
при сдувании снега ветром почва может промерзать на глубину
0,7...0,9 м и более. Вот почему снегозадержание проводят не
только для накопления влаги в почве, но и для сохранения тепла.
В северных и северо-восточных районах страны, в зоне «вечной»
мерзлоты оттаивает лишь верхний слой почвы. В связи с
производственным освоением северных территорий все больше
внимания уделяют сельскохозяйственному использованию этих
земель. Здесь целесообразно проводить тепловые мелиорации и
агротехнические приемы по улучшению теплового режима.

43. Цвет почвы

ЦВЕТ ПОЧВЫ, окраска почвы, один из наиболее важных и легкодоступных
наблюдению морфологических признаков почвы.
Окраска или цвет почвы является важнейшим морфологическим показателем.
Это первый признак, на который обращает внимание исследователь. Следует
отметить, что впечатление это может быть очень ярким, поскольку почвы
различных природных зон отличаются значительной гаммой цветовых
оттенков от белесых и серовато-серых тонов до ярко-желтых, красных и
коричневых.
Большим
разнообразием
отличается
окраска
глубинных
горизонтов почвы. По цвету почвы можно судить о ее свойствах и плодородии.
При всем разнообразии окраски почвы и ее многочисленных оттенков, все они
образуются при сочетании трех основных цветов: черного, красного и белого.
Черный цвет почвы и все его оттенки в большинстве случаев обусловлены
наличием в ней гумуса. Чем выше содержание гумуса, тем чернее почва. Кроме
гумуса, темный цвет почве могут придавать и некоторые химические
соединения, например, MnO2 - пиролюзит. Именно его присутствием
объясняется черный цвет регуров, которые еще носят название черных
хлопковых почв Индии.
Красный цвет и все его оттенки связаны с наличием в почве оксидов железа Fe2O3. Fe2O3 * nН2О, (закисные формы железа имеют сизовато-зеленоватую
окраску).
Белый цвет обусловлен содержанием в почве целого ряда химических
соединений, в первую очередь карбонатов (СаСО3), кремнезема (SiO2), гипса
(CaSO4* 2H2O), каолинита (H2Al2Si2O8* H2O), легко растворимых солей (NaCl,
KCl, Na2СО3, NaHСО3, Na2SO4* 8H2O) и др.

44.

По цвету судят о многих процессах, проходящих в почве, о ее
принадлежности к тому или иному типу. Окраска почвы, ее оттенки и
переходы отражают сложный комплекс почвообразовательных процессов.
Цвет — первый морфологические признак, который лежит в основе
выделения генетическими горизонтов и диагностики почв. Значение Ц. п.
настолько велико, что многие типы почв названы в соответствии с их
окраской, например, чернозем, подзол, краснозем, серозем и др. ЦВЕТ
ПОЧВЫ имеет и большое агрономических значение. С давних времен
земледельцы судили о качестве и плодородии почв по их окраске. Поскольку
последняя чаще рассматривается в зависимости от содержания гумуса, то
черный или темно-серый цвет почвы свидетельствует о высоком ее
плодородии. Окраска почвы определяется ее химических и минералогич.
составом (гумусом, соединениями железа, кремнекислотой, углекислой
известью). Количество и качественный состав гумуса, содержание в почве
окислов марганца, древесного
угля, роговой обманки, магнетита
обусловливают черный цвет; кремнезем, углекислый кальций, каолинит и
воднорастворимые соли придают почве белую и белесую окраску;
соединения окисного железа окрашивают почву в красный, оранжевый или
желтый цвета; соединения закисного железа определяют зеленоватый или
голубоватый цвет глеевых горизонтов. Различное соотношение этих
соединений в почвах обусловливает наличие в них многообразия цветов и
оттенков. На Ц. п. влияет и структурное состояние (структурные почвы
кажутся темнее, чем распыленные, бесструктурные), и влажность (влажные
почвы всегда темнее, чем сухие

45.

Окраску почвы трудно охарактеризовать каким-нибудь одним
цветом, поэтому выделяют несколько преобладающих цветов,
указывают степень их выраженности, отмечают наличие тех или
иных
оттенков.
При
этом
на
последнее
место
ставится
преобладающий цвет (например, серо-бурый — означает, что
преобладает бурый цвет, в меньшей степени выражен серый). Ц. п.
оказывает влияние на развитие и плодоношение виноградного
растения косвенным путем, через температуру почвы. Более темные
почвы, при прочих равных условиях, лучше прогреваются, а
следовательно,
на
них
до
определенного
предела
лучше
поглощаются корнями питательные вещества из почвенного
раствора, интенсивнее протекает дыхание.

46.

Основные цвета, получающиеся в результате сочетания всех
перечисленных соединений черной, красной и белой окраски,
сведены С.А. Захаровым в очень удобную схему (рис.
12),отражающую постепенный переход из одного цвета в другой.
Для определения цветов и оттенков почвы используются
специальные таблицы и атласы, а также эталонные образцы с
набором почв определенного цвета. Применяются и специальные
приборы - фотометры, фиксирующие степень отражения или
поглощения почвой световых волн.

47.

Рис. Треугольник С.А. Захарова

48.

Визуальное определение цвета почвы должно производиться при
нормальном дневном освещении, как в полевых условиях, так и в
лаборатории. Известно, что в лучах восходящего и заходящего
солнца все предметы имеют красноватый оттенок. В этих условиях
дерново-подзолистую или серую лесную почву вполне можно принять
за дерново-карбонатную, которая имеет коричневую окраску. При
освещении почвы лампами накаливания она также приобретает
красноватый оттенок, а в лучах лампы дневного света - сиреневатый.
При определении цвета почва должна быть в воздушно-сухом
состоянии, так как влажная почва всегда темнее. Особенно важно это
в полевых условиях - после дождя дерново-подзолистую почву по
цвету можно принять за светло-серую. Поэтому при описании почвы
обязательно указывается степень ее увлажнения.

49. Химические свойства почвы

Почва наследует химический состав коры выветривания. Однако при
влиянии на кору выветривания живого вещества химический состав
ее существенно изменяется. Если представить себе почву в общем
виде как систему атомов химических элементов, то эта система будет
практически полностью состоять из атомов кислорода и кремния.
Поскольку основная масса почвы, за исключением гумуса и
органических остатков, представлена минеральными частицами,
валовой химический состав почвы в основном определяется составом
и количественным соотношением формирующих ее минералов.
^ Химические элементы в почве. Кремний — определяется
содержанием в почве кварца и в меньшей степени первичных и
вторичных силикатов и алюмосиликатов. В ряде случаев присутствует
и в больших количествах аморфный кремнезем в виде опала или
халцедона, генезис и накопление которых в почве связаны с
биогенными (опаловые фитолитарии, панцири диатомовых
водорослей) или гидрогенными (окремнение) процессами. Валовое
содержание Si02 колеблется от 40 до 70 % в глинистых почвах и до
90 — 98 % в песчаных

50.

Алюминий — обусловлен присутствием полевых шпатов, глинистых
минералов и других богатых алюминием первичных минералов,
например слюд, эпидотов, граната, корунда. В почве может
содержаться и свободный глинозем в виде бёмита, гидраргилита в
аморфной или кристаллической форме. Валовое содержание А1203 в
почвах обычно колеблется от 1 —2 до 15 —20 %, а в ферраллитных
почвах тропиков и бокситах может превышать 40 %.
Железо — присутствует в почвах в составе первичных и вторичных
минералов как компонент магнетита, гематита, глауконита, роговых
обманок, биотита, хлоритов, глинистых минералов, минералов группы
оксидов железа. Много в почвах и аморфных соединений железа
(гетит, гидрогетит и др.). Валовое содержание Fe203 колеблется в
очень широких пределах — от 0,5— 1 % в кварцево-песчаных почвах
и 3 — 5 % в почвах на лессах до 8—10 % на элювии плотных
ферромагнезиальных пород и 20—50% в ферраллитных почвах и
латеритах тропиков. Наблюдаются и железистые конкреции и слои.

51.

Кальций — содержание СаО в бескарбонатных суглинистых почвах
составляет 1 — 3 % и определяется присутствием глинистых
минералов тонкодисперсных фракций, а также гумусом и
органическими остатками, в связи с чем наблюдается тенденция к
биогенному обогащению кальцием верхней части профиля. Кальций
содержится также в обломках карбонатных пород.
В почвах сухостепной и аридной зон в процессе почвообразования
идет накопление вторичного кальцита или гипса. Много кальция
аккумулируется в почвах гидрогенным путем вплоть до образования
известковых или гипсовых кор.
Магний — по содержанию близок к СаО, что обусловлено
присутствием монтмориллонита, вермикулита, хлорита. В крупных
фракциях магний сосредоточен в обломках доломитов, роговых
обманок, пироксенах. В почвах аридной зоны много магния
аккумулируется при засолении почв в виде хлоридов и сульфатов.

52.

Калий — содержание К20 в почвах составляет 2—3 %. Он
присутствует в тонкодисперсных фракциях, особенно в гидрослюдах,
а также в составе первичных минералов — биотита, мусковита,
калиевых полевых шпатов. Калий — чрезвычайно необходимый для
растений элемент (рис. 11).
Натрий — содержание Na20 в почвах составляет около 1 — 3 %,
преимущественно в натриисодержащих полевых шпатах. В аридных
почвах натрий присутствует в основном в виде хлоридов. Дефицита
натрия в почвах, как правило, не наблюдается, но его избыток
обусловливает неблагоприятные физические свойства почв.
^ Титан, марганец и сера — присутствуют в почвах в ограниченном
количестве.
Углерод, азот, фосфор — важнейшие органогены. Углерод
сосредоточен главным образом в гумусе, а также в органических
остатках и карбонатах. Азот также связан с гумусом и наряду с
фосфором играет очень важную роль в плодородии почв. В почвах,
как правило, наблюдается дефицит фосфора, его валовое количество
незначительно и в основном его содержат гумус и органические
остатки.

53.

Микроэлементы — никель, кобальт, цинк, медь, свинец, литий
и др. — присутствуют в почвах в небольших количествах. Однако
дефицит или избыток любого из них негативно отражается на
выращиваемых
сельскохозяйственных
культурах.

54.

Кислотность и щелочность почв
Попадая в почву, атмосферная влага начинает растворять
минеральные и органические вещества, взаимодействовать с
почвенными коллоидами, с живыми организмами почвы, почвенным
воздухом и превращаться в раствор.
Почвенные растворы представляют собой подвижную систему; состав
их изменяется по мере того, как они перемещаются из одного
почвенного горизонта в другой. Концентрация и состав растворенных
веществ обусловливают ту или иную реакцию почвенного раствора,
которая определяется соотношением свободных ионов Н+ и ОН" в
почвенном растворе.
Концентрация свободных ионов Н+ выражается рН — отрицательным
логарифмом концентрации (активности) водородных ионов. рН чистой
воды равен 7, что свидетельствует о нейтральной реакции. При
увеличении концентрации водородных ионов значения рН
понижаются, а при уменьшении концентрации — повышаются.
Значения рН ниже 7 указывают на кислую реакцию почвенного
раствора, а выше 7 — на его щелочную реакцию.

55.

Величина рН характеризует так называемую актуальную
кислотность, или щелочность, почвы. Актуальной кислотностью
называется кислотность почвенного раствора. Выделяют также
потенциальную кислотность, характерную для твердой фазы почвы.
Она имеет сложную природу. Ее носители — обменные катионы Н+ и
А13+ почвенных коллоидов. В зависимости от характера вытеснения
различают две формы потенциальной кислотности — обменную и
гидролитическую.
Обменная кислотность проявляется при обработке почвы раствором
нейтральной соли. В результате реакции обмена часть катионов
нейтральной соли поглощается твердой фазой почвы, а взамен ее в
растворе появляется эквивалентное количество ионов водорода и
алюминия, находившихся в адсорбированном состоянии.
При обработке почвы раствором нейтральной соли вытесняются не
все поглощенные ионы водорода. Более полное вытеснение ионов
водорода возможно при обработке почвы раствором щелочной соли
сильного основания и слабой кислоты. При этом кислотность
называется гидролитической и она выше обменной.

56.

Почему важна кислотность почвы.
Чрезмерный высокий (выше 9) или низкий (ниже 4) pH почвы токсичен для
корней растений. В пределах этих значений pH определяет поведение
отдельных питательных веществ, осаждение их или превращение в
неусваиваемые растениями формы.
В кислых почвах (pH 4.0-5.5) железо, аллюминий и марганец находятся в
формах, доступных растениям, а их концентрация достигает токсического
уровня. При этом затруднено поступление в растения фосфора, калия,
серы, кальция, магния, молибдена. На кислой почве может наблюдаться
повышенный выпад растений без внешних причин - вымочка, гибель от
мороза, развитие болезней и вредителей.
Напротив, в щелочных (pH 7.5-8.5) железо, марганец, фосфор, медь, цинк,
бор и большинства микроэлементов становятся менее доступными
растениям.
Оптимальным считается pH 6.5 - слабокислая реакция почвы. Это не ведет
к недостатку фосфора и микроэлементов, большинство основных
питательных веществ доступны растениям, т.е. находится в почвенном
растворе. Такая почвенная реакция благоприятна для развития полезных
почвенных микроорганизмов, обогащающих почву азотом.
Хотя отдельные виды растений приспособились к существованию в кислой
или наоборот в щелочной среде, однако большинство растений требует
слабокислой реакции почвенного раствора.

57.

хорошо развиваются при нейтральной или слабокислой
реакции
почвы
(диапазон
pH
6.0-7.0).
Следует учитывать, что многие из овощей - салат, капуста
кочанная и цветная, свекла, огурцы, лук, спаржа а также
клевер и люцерна - при pH 6.0 и ниже развиваются хуже, чем
при реакции близкой к нейтральной. Такую же кислотность
предпочитает
большинство
цветов.
В многолетней практике лабораторных исследований почв приняты
следующие значения рН для определения степени кислотности или
щелочности почвы: 3,0 — 4,5 — сильнокислые; 4,6—5,0 — кислые;
5,1 — 5,5 — слабокислые; 5,6—6,0 — близкие к нейтральным; 6,1 —
7,0 — нейтральные; 7,1 — 7,5 — слабощелочные; 7,6— 8,5 —
щелочные; 8,6 и выше — сильнощелочные.

58.

Чтобы точно определить свойства почвы на участке, надо ее образец
послать на лабораторный анализ. Ориентировочно выяснить это мы
можем и сами, полив комок сухой земли уксусом (щелочная земля
будет шипеть) или промыв образец почвы дистиллированной водой
и опустив в нее затем лакмусовую бумажку (при кислой реакции
бумажка покраснеет, а при щелочной — посинеет). В природных
условиях сделать вывод о кислотности почвы можно по некоторым
типичным растениям. Например, на кислых почвах обычно растут
хвощ, пикульник, мята, лютик, подорожник и т. п., на нейтральных
— мать-и-мачеха, дикая редька; о щелочной реакции почвы нам
сообщат
такие
растения-индикаторы,
как
ромашка,
белый
стелющийся клевер, горчица.
Повышенную кислотность можно снизить, внося в почву известь, а
повышенную
щелочность
—
добавляя
кислые
удобрения:
суперфосфат, сульфаты и т. п. Разные виды почв обладают также и
различной способностью удерживать постоянство химической
реакции. Можно сказать, что большая часть почв имеет склонность к
постепенному окислению. При этом песчаные почвы, в отличие от
глинистых, постоянство химических свойств удерживают с трудом. В
них следует вносить известь небольшими порциями, но зато часто, в
то время как тяжелые

59.

60. Поглотительная способность почвы

Почвенный поглощающий комплекс. Поверхность частиц глины, ила или
органического вещества несет отрицательный заряд и может притягивать к
себе положительные ионы (т.е. катионы) водорода (H+), кальция (Ca+),
магния (Mg+), калия (K+), натрия (Na+) и др. Сумма мельчайших коллоидных
частиц почвы, определяющих ее способность удерживать питательные
вещества - поглотительную способность - называется почвенным
поглощающим
комплексом
(катионной
емкостью
почвы).