Сложение и строение пахотного слоя почвы и их регулирование.

Строением (сложением) пахотного слоя называют соотношение объемов, занимаемых твердой фазой почвы и различными видами пор. Оно определяется взаимным расположением почвенных агрегатов и частиц и зависит от гранулометрического состава, структуры, особенностей механической обработки почвы, а также от развития корневых систем культурных и сорных растений и деятельности почвенной фауны.

Строение (сложение) пахотного слоя оказывает большое влияние на водный, воздушный и тепловой режимы почвы, интенсивность биологических процессов, газообмен между почвой и атмосферой и ряд других свойств почвы

Все приемы регулирования строения и сложения почвы можно свести в три группы:

1) приемы, направленные на восстановление и улучшение структуры почвы;

2) все приемы обработки почвы;

3) использование естественных процессов.

13. Структура почвы, её значение, способы создания и факторы разрушения.

Структура почвы - способность почвы распадаться на агрегаты называется структурностью, а совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава называется почвенной

структурой.

Структура является важным свойством почв; она определяет ряд других свойств почвы и влияет на ее плодородие. В песчаных и супесчаных почвах механические элементы обычно находятся в раздельночастичном состоянии. Суглинистые и глинистые почвы могут быть структурными и бесструктурными или малоструктурными.

Качественная оценка структуры определяется ее размером, пористостью, механической прочностью и водопрочностью. Более агрономически ценными являются макроагрегаты размером 0,25 - 10 мм, обладающие высокой пористостью (более 45%), механической прочностью и водопрочностью. Наряду с макроагрегатами благоприятное влияние на плодородие почв оказывают и микроагрегаты размером от 0,05 до 0,25 мм.

Почвы, обладающие водопрочной и механически прочной структурой не заплывают при сильном увлажнении и устойчивы к разрушению при механической обработке.

Важным свойством структуры почвы является ее пористость. В лучших черноземах пористость агрегатов достигает 50 % их объема, что обеспечивает благоприятные водно - воздушные свойства этих почв. Чем ниже пористость агрегатов, тем меньше в почве содержится продуктивной влаги и воздуха и тем хуже условия роста и развития растений. Поэтому почва с низкой пористостью агрегатов агрономически малоценна.

Агрономическое значение структуры состоит в том, что она положительно влияет на следующие свойства и режимы почв: пористость и плотность сложения (общие физические свойства); связность, удельное сопротивление при обработке и коркообразование (физико - механические свойства); противоэрозионную устойчивость почв; а также на водный, воздушный, тепловой, окислительно - восстановительный, микробиологический и питательный режимы. При наличии агрономически ценной структуры почвы в ней создается благоприятное сочетание капиллярной и некапиллярной пористости. Между агрегатами преобладают некапиллярные поры, а внутри агрегатов - капиллярные. Некапиллярные поры (поры аэрации) имеются также и внутри комка.

Структурная почва по сравнению с бесструктурной имеет рыхлое сложение, меньшую плотность и большую пористость. Благодаря наличию некапиллярных пор структурная почва хорошо впитывает влагу, которая по мере движения рассасывается комками; промежутки между комками заполняются воздухом. Воздух содержится и в порах аэрации внутри комков. Потери воды от поверхностного стока незначительны, а наличие некапиллярных пор предохраняет почву от испарения влаги с поверхности. Следовательно, в структурной почве одновременно создаются условия обеспечения растений влагой и воздухом.

В бесструктурной почве механические элементы лежат плотно, поэтому в ней образуются в основном капиллярные поры. Вода поглощается медленно, значительная часть ее теряется за счет поверхностного стока. Сплошная капиллярная связь в толще почвы вызывает потери влаги от испарения. В такой почве нередко наблюдаются два крайних состояния увлажнения: избыточное или недостаточное. При избыточном увлажнении все промежутки заполнены водой, воздух отсутствует. В этих условиях развиваются анаэробные процессы, ведущие к потере азота в результате денитрификации, образуются вредные для растений закисные формы железа и марганца и закрепляется фосфор в труднорастворимых формах, что создает неблагоприятный питательный режим. При недостаточном увлажнении в почве много воздуха, но растения испытывают недостаток в воде.

Рыхлое сложение структурной почвы способствует лучшему прорастанию семян и распространению корней растений. Бесструктурная почва после увлажнения заплывает, а при подсыхании уплотняется, образуя корку; в такой почве затруднено прорастание семян и распространение корней растений. Диапазон оптимальной влажности для обработки бесструктурной почвы значительно уже, чем для структурной.

Регулирование структуры почвы. Структура почвы при сельскохозяйственном использовании, если не применять необходимых мер, постепенно теряет свою водопрочность и разрушается. Управление процессами структурообразования позволяет поддерживать почву в необходимом структурном состоянии. Основными причинами утраты структуры являются: механическое разрушение, физико - химические и биологические процессы, происходящие в почве.

Механическое разрушение структуры почвы происходит вследствие обработки почвы, передвижения по ее поверхности машин и орудий, людей и животных. Важнейшими путями уменьшения механического разрушения является обработка почвы в спелом состоянии и сокращение количества обработок.

Физико - химические причины утраты структуры связаны с реакциями обмена внутри почвы кальция и магния на натрий и аммоний. При этом коллоиды (главным образом, гумусовые вещества), прочно цементирующие механические элементы в агрегаты, пептизируются при увлажнении, и структурные отдельности разрушаются. Поэтому приемы химической мелиорации почв (известкование, гипсование и др.) способствуют улучшению ее структуры.

Биологические причины разрушения структуры обусловлены разложением гумусовых веществ почвенными микроорганизмами. В результате потери гумуса - главного цементирующего вещества - структура почвы теряет водопрочность и разрушается. В пахотных почвах наряду с разрушением структуры происходит и ее создание; поэтому в зависимости от того, какие процессы будут преобладать, наблюдается уменьшение или увеличение содержания водопрочных агрегатов.

Восстановление и сохранение структуры почвы при ее сельскохозяйственном использовании осуществляется агротехническими методами и путем введения в почву искусственных структурообразователей.

К агротехническим методам улучшения структуры почв относятся: посев многолетних трав, обработка почвы в спелом состоянии, известкование кислых почв, гипсование солонцовых почв, внесение минеральных и особенно органических удобрений. Прочная структура образуется под воздействием как многолетних трав, так и однолетних культур: пшеницы, подсолнечника, кукурузы и др. Лен, картофель, овощные культуры, имеющие мало развитую корневую систему, оказывают небольшое структурообразующее действие на почву.

Многолетние травы (особенно бобовые и их смеси со злаками) играют более важную роль в создании агрономически ценной структуры, чем однолетние культуры. Это объясняется тем, что многолетние травы образуют мощную и сильно разветвленную корневую систему. В их корневых остатках содержится значительное количество белков, углеводов и других соединений, благоприятных для жизнедеятельности микроорганизмов и образования гумусовых веществ. В корневых остатках однолетних культур к моменту их созревания содержится в основном клетчатка, малопригодная для гумусообразования.

Искусственное оструктуривание почв осуществляется путем введения в них небольшого количества (0,001 % массы почвы) структурообразующих веществ, главным образом состоящих из производных акриловой, метакриловой и малеиновой кислот.

14. Технологические свойства почвы. Физическая спелость почвы и её значение.

Одним из условий получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур является качественная обработка почвы. Качество обработки почвы зависит от конструкции и регулировки используемых машин и орудий, времени проведения, выравненности и засоренности полей, скорости обработки. На качество обработки почвы существенное влияние оказывают и технологические свойства почвы, так как они определяют степень ее оборачивания, крошения, рыхления, перемешивания и уплотнения.

К технологическим свойствам почвы относятся: связность, пластичность, липкость и физическая спелость почвы.

Связность почвы -свойство почвы сопротивляться внешним силам, направленным на механическое разъединение, разрыв или сжатие почвенной массы. Связность зависит от гранулометрического состава и влажности почвы. Чем больше в почве глинистых частиц, тем выше связность. Глинистые почвы обладают наибольшей связностью в сухом состоянии песчаные, наоборот, приобретают некоторую связность в увлажненном состоянии, благодаря склеивающей способности воды, находящихся между почвенными частицами. В сухом состоянии песчаные почвы не обладают связностью. Почвы, обладающие высокой связность, плохо крошатся, рыхлятся. Качество обработки очень низкое.

Пластичность почвы–способность почвы изменять и сохранять приданную форму при обработке орудиями без распадения на мелкие комочки. Пластичность почвы обуславливается наличием глинистых частиц и наличием влаги. Поэтому, чем больше в почве илистых частиц, тем яснее выражена ее пластичность. С увеличением влажности глинистых почв пластичность увеличивается. Легкие почвы пластичностью почти не обладают, поэтому их можно обрабатывать в более широком интервале влажности.

Липкость почвы– способность ее прилипать во влажном состоянии к рабочим органам почвообрабатывающих орудий. Липкость почвы, как и пластичность, также обуславливается наличием в ней глинистых частиц и воды. При этом, чем более глинистая почва, тем сильнее выражена в ней липкость. Сухая почва этим свойствам не обладает. Липкость повышается по мере увлажнения примерно до 80% от полного насыщения почвы водой, а затем начинает уменьшаться. Липкость почвы влияет на качество обработки и удельное сопротивление почвы. Чем выше липкость, тем труднее обрабатывать почву сельскохозяйственными орудиями. Исходя из этого, обработку нужно проводить при таком состоянии влажности, когда почва хорошо рыхлится, не мажется и не прилипает.

Физическая спелость почвы– интервал влажности, при котором почва при обработке без больших усилий хорошо крошится и не прилипает к орудиям обработки. Обработка спелой почвы позволяет получить лучшее качество крошения, рыхления, перемешивания. Она создает условия для лучшего структурообразования и повышает урожайность сельскохозяйственных культур. На обработку спелой почвы требуется в 2…3 раза меньше тяговых усилий.

Спелость почвы зависит от гранулометрического состава почвы, структурности и степени влажности обрабатываемого слоя. Песчаные и некоторые супесчаные почвы можно обрабатывать при любом состоянии влажности, так как они не обладают липкостью и значительной связностью. Тонкие супеси, суглинки и глинистые почвы хорошо крошатся и не прилипают к орудиям обработки только в определенном интервале увлажнения. У глинистой почвы физическая спелость находится в узком интервале влажности – 50…65% ПВ. У более легких почв (суглинистых и супесчаных) этот интервал значительно шире – 40…70% ПВ. Агротехнический допустимый интервал влажности спелой среднесуглинистой дерново-подзолистой почвы находится в пределах 12…21% массы абсолютно сухой почвы. У почв с большим содержанием гумуса верхняя граница влажности спелой почвы всегда оказывается несколько выше. Значительно шире интервал влажности спелой почвы с хорошо выраженной мелкокомковатой структурой.

Состояние спелости почвы нельзя понимать как нечто абсолютное, зависящее только от гранулометрического состава, структурности и степени влажности почвы. Интервал спелости, а, следовательно, и качество обработки во многом определяется скоростью движения, почвообрабатывающих орудий и их конструктивными особенностями. С увеличением скорости движения пахотного агрегата становится возможным проводить вспашку при более высокой влажности почвы, то есть каждой скорости пахотного агрегата, соответствует своя влажность физически спелой почвы.

Физическая спелость различных почв наступает в разное время. Легкие почвы поспевают на 5…7 дней раньше, чем суглинистые. Почвы на южных склонах поспевают раньше, чем на северном и западном.

Практически спелость почвы устанавливают весьма простым способом: берут горсть почвы и слегка сжимают в руке, а затем бросают с высоты груди на землю. Если комок рассыпается на мелкие комки, то почву считают пригодной для обработки.

Примерно одновременно с физической спелостью почвы наступает и биологическая спелость.

Биологическая спелость почвы – состояние почвы, при котором в ней весной оживает микробиологическая деятельность и почва готова к посеву сельскохозяйственных культур.