Физико-механические свойства почв. Примеры регулирования физико-механических свойств.

К физико-механическим свойствам почвы относят пластичность,липкость,связность,набухание,усадка,твердость,удельное сопротивление,

спелость почв. От этих свойств зависят условия обработки почвы, работа посевных и уборочных агрегатов.Пластичность - это способность почвы изменять свою форму под влиянием силы без нарушения сложения и сохранять ее после устранения этой силы. Чем больше в почве илистых частиц, тем сильнее выражена ее пластичность. Наибольшая пластичность характерна для глинистых почв. У песчаных почв пластичность отсутствует. Пластичность зависит также от состава поглощенных катионов и содержания гумуса. Так, при значительном содержании в почве поглощенных катионов натрия ее пластичность увеличивается, а при насыщении кальцием — уменьшается. С увеличением содержания гумуса пластичность почвы уменьшается. Наибольшей пластичностью характеризуются глины (для глины > 17; суглинка 7 – 17; супеси < 7; песка – 0).Способность влажной почвы прилипать к другим телам называют липкостью. Прилипание почвы к сельскохозяйственной технике увеличивает тяговое сопротивление и ухудшает качество обработки почвы. Липкость обычно возрастает с увеличением содержания иловатых частичек и уменьшением структурности почвы. Наибольшую липкость имеет глина, песок не прилипает.Связность – способность почвы противостоять внешним усилиям разъединить почвенные частички. Обусловлена силами сцепления между частичками. Наибольшей связностью обладают глинистые почвы, наименьшей – песчаные. Связность почвы также зависит и от таких факторов, как структурное состояние, гумусированость, влажность. Максимальная связность наблюдается при влажности завядания растений. Содействует увеличению связности насыщение почвы одновалентными катионами. Связность определяет твердость почвы. Почвы с высокой связностью трудно обрабатывать.Набухание – увеличение объема почвы при увлажнении. Обусловливается сорбцией воды почвенными частичками и гидротацией обменных катионов. Высоким набуханием отличаются глинистые минералы, значительным – органические коллоиды. Повышению набухаемости содействует значительное содержание в почве натрия.Явление, противоположное набуханию и которое проявляется при высушивании почвы и характеризуется уменьшением объема почвы, называется усадкой. Сильная усадка образует трещины в почве, может вызывать разрыв корней растений, потерю воды за счет испарения.Твердость — способность почвы сопротивляться сжатию и расклиниванию. Твердость и связность зависят от гранулометрического состава, содержания гумуса, состава обменных катионов, структурности и степени увлажнения. Почвы с высоким содержанием гумуса, насыщенные кальцием и имеющие хорошую комковато-зернистую структуру, не обладают высокой твердостью и связностью. На их обработку требуется меньше энергозатрат.Удельное сопротивление определяется силами, которые затрачиваются на подрез пласта, его оборот и трение. Наибольшее сопротивление в глинистых почвах. На них затрачивается больше топлива при обработке.С физико-механическими свойствами почвы связано такое понятие, как спелость почвы. Различают физическую и биологическую спелости почвы.Физическая спелость – это такое состояние почвы, когда она легко обрабатывается, хорошо крошится на комки разной величины. Именно почву такого состояния и необходимо обрабатывать. Физически неспелая почва прилипает к почвообрабатывающим орудиям, образует глыбы. Физическая спелость определяется влажностью почвы, ее связностью, липкостью.Биологической спелости почва достигает при максимальной активности микробиологических процессов. Об этом судят по количеству углекислого газа, образующегося в результате их проявления. В период биологической спелости возрастает содержание в почве доступных растениям элементов питания.Для улучшения физических и физико-механических свойств почвы применяют комплекс мероприятий: внесение органических удобрений, возделывание многолетних трав, посев сидератов, выбор сроков и приемов обработки почвы в зависимости от состояния ее влажности. При известковании кислых почв и гипсовании щелочных изменяется состав поглощенных катионов и улучшаются физико-механические свойства. Этому способствуют также мероприятия, снижающие уплотнение почвы машинами (минимизация обработок, глубокое рыхление и др.).

Состав почвенного воздуха.Воздушные свойства почв.Воздушный режим и его регулирование.

Почвенный воздух: Является антагонистом воды, воздух всегда занимает поры, свободные от почвенного раствора. Поэтому его количество в почва зависит как от размера пор, так и от влажности почвы. С увеличением влажности вода начинает вытеснять почвенный воздух и содержание воздуха в почве уменьшается. В сухих почвах содержание воздуха максимально и в зависимости от пористости может колебаться в пределах 25—90% от объема почвы. В почву поступает воздух из атмосферы, однако по своему газовому составу значительно отличается от нее. Это отличие в первую очередь объясняется тем, что корни растений, обитающие в почве животные и аэробные микроорганизмы дышат Они используют кислород почвенного воздуха и выделяют туда газ. Для того чтобы это дыхание было непрерывным, количество кислорода в почвенном воздухе должно постоянно пополняться из приземных слоев атмосферы. Это происходит в результате обмена почвенного воздуха на атмосферный. Такой процесс называется газообменом или аэрацией почвы.Воздух — это очень важная составная часть почвы. Без него и в первую очередь без кислорода, угнетаются растения, замедляется рост корней, ухудшается потребление растениями воды и растворенных в ней питательных веществ. В почва начинают протекать восстановительные процессы, резко снижается ее плодородие, поэтому вопросам аэрации почвы должно уделяться большое внимание. Воздух может находиться в почве в четырех состояниях: 1. свободном - который свободно перемещается по почвенным порам и обменивается с атмосферой. Именно за счет него происходит аэрация почвы. После оттекания гравитационной воды он обычно занимает крупные некапиллярные поры, но может также находиться и в капиллярных, если в них отсутствует влага. 2. свободном защемленном - при увлажнении почвы часть свободного воздуха может быть изолирована с помощью водяных пробок. Такой воздух называется защемленным. Его объем зависит от гранулометрического состава почвы и может быть найден по разности между общей пористостью почвы и объемом пор, занятых водой при влажности, соответствующей ее полной влагоемкости. 3. адсорбированном - форма воздуха представлена газами, адсорбированными на поверхности почвенных частиц. Его количество зависит от гранулометрического состава почвы и содержания в ней органического вещества. Чем меньше размер почвенных частиц и в почве больше гумуса, там больше адсорбированного воздуха может находиться в ней. 4. растворенном - газы, которые растворены в почвенной влаге. Они почти не участвуют в газообмене с атмосферой, так как их диффузия в водной среде происходит очень медленно. Растворенный почвенный воздух играет важную роль как в обеспечении многих физико- химических процессов, происходящих в самой почве, так и в обеспечении физиологических потребностей растений, микроорганизмов и почвенных животных. В отличие от атмосферы, газовый состав свободного почвенного воздуха не постоянен. Он непрерывно изменяется в связи непрекращающимся взаимодействием между твердой, жидкой, газообразной и живой фазами почвы. Сорбция и десорбция, растворение газов и дегазация почвенных растворов, дыхание растений и почвенной фауны, окисление органического вещества, изменение температуры почвы, ее влажности, атмосферного давления — вот те процессы, под влиянием которых газовый состав свободного почвенного воздуха непрерывно изменяется.Воздушные свойства почв и воздушный режим и его регулирование:Почва – пористое тело, в котором практически постоянно в тех или иных количествах присутствует воздух. Он обычно состоит из смеси газов и заполняет свободные от воды поры почв. Источниками почвенного воздуха является атмосферный воздух и газы, образующиеся в самой почве. Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным называют газообменом, или аэрацией.При недостатке кислорода и избытке углекислого газа в почвенном воздухе развитие растений угнетается, снижается усвоение веществ питания, воды, замедляется рост корней. Отсутствие кислорода ведет к гибели растений. Все это обусловливает необходимость постоянной аэрации почв. Почвенный воздух может находиться в различных состояниях – свободном, адсорбированным поверхностью почвенных частичек и растворенном в жидкой фазе почвы. Большое значение почвы в аэрации имеет свободный почвенный воздух. Он обычно находится в некапиллярных и капиллярных порах, обладает подвижностью и может обмениваться с атмосферным воздухом.По составу почвенный воздух отличается от атмосферного меньшим содержанием кислорода и большим углекислого газа. Главные факторы, влияющие на газообмен – диффузия, изменение температуры почвы, барометрического давления, влажность почвы, ветер. Состояние газообмена определяется воздушными свойствами почв. К ним относят воздухопроницаемость и воздухоемкость.Воздухопроницаемость – способность почвы пропускать сквозь себя воздух. Чем большими являются ее показатели, тем лучше идет газообмен. Зависит от механического состава почвы, ее плотности, влажности, структурного состояния. Воздух передвигается в почве по порам, не заполненным водой. В структурных почвах, в которых кроме капиллярных пор есть достаточное количество крупных некапиллярных пор, создаются наиболее благоприятные условия для воздухопроницаемости. Воздухоемкостъ – способность почвы удерживать определенное количество воздуха. Определяют ее в объемных процентах. Содержание воздуха в почве зависит в первую очередь от влажности почвы и ее пористости – чем большая пористость и меньшая влажность почвы, тем больше содержится в ней воздуха. Оптимальные условия для газообмена создаются при содержании воздуха в минеральных почвах 20–25%, а в торфяных – 30–40%. Положительную роль играют при этом и такие мероприятия, как регулирование реакции среды, внесение удобрений, особенно органических.

Регулировать воздушный режим почв можно с помощью агротехнических и мелиоративных приемов. Большое значение имеют такие мероприятия по обеспечению нормального газообмена, как разрушение почвенной корки и поддержание поверхности почвы в рыхлом состоянии, а также приемы обработки почвы, направленные на увеличение некапиллярной скважности, повышающей воздухопроницаемость почвы, и др.

ппроизводственных условиях после полива или дождей почва расплывается, а после высыхания на ее поверхности образуется плотная корка. Если эту корку не разрушить, то проростки семян не выйдут на поверхность и погибнут от недостатка воздуха. Рыхление междурядий способствует повышению аэрации и обеспечивает значительную прибавку урожая.

Понятие о почвенном плодородии.

Категории почвенного плодородия:естественное,потенциальное,искусственное,эффективное,относительное.Элементы плодородия почв.Факторы, лимитирующие почвенное плодородие.

Плодородие почвы – это способность удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла для нормальной деятельности и формирования урожая. Различают следующие виды плодородия: естественное (природное), искусственное, эффективное (экономическое), потенциальное, относительное:Естественное это плодородие,которым обладает почва в естественном состоянии, формируется в результате протекания природного почвообразовательного процесса, не осложненного вмешательством человека. Оно характерно для целинных почв и определяется биологической продуктивностью, то есть количеством растительной массы, создаваемой за год на единицу площади.Искусственное плодородие создается в результате обработки, применения удобрений, мелиорации и других приемов по окультуриванию почв. Однако окультуренная почва наряду с искусственным всегда обладает и естественным плодородием, обусловленным природными свойствами почвы. Потенциальное плодородие характеризует потенциальные возможности почвы, обусловленные совокупностью ее свойств и режимов (как приобретенных в процессе почвообразования, так и созданных человеком), при благоприятных условиях длительное время обеспечивать растения всеми необходимыми факторами жизни. Так, высоким потенциальным плодородием обладают черноземные почвы, низким — подзолистые.Эффективное (экономическое) плодородие совместно формируют естественное и искусственное плодородие. Оно измеряется урожайностью культур. Эффективное плодородие — это лишь результат реализации потенциального плодородия. Урожайность зависит не столько от уровня потенциального плодородия, сколько от технологии возделывания, экологической группы растений, погодных условий и организационных факторов. Например, на черноземах получают 1,8...2,0 т/га зерна пшеницы, а на бедных подзолистых почвах — 3...4 т/га. Относительное плодородие– это плодородие почвы (ландшафта)по отношению к определенному виду растений,растительной ассоциации или группе культур. Элементы почвенного плодородия: питательные вещества в легкоусвояемых формах, влага в доступной форме, воздух и тепло для развития корневых систем и жизнедеятельности микроорганизмов.Все элементы плодородия тесно связаны между собой, изменение одного из них оказывает влияние на другие и на плодородие почвы. К факторам, лимитирующим плодородие почв, относятся показатели состава, свойств и режимов почв, снижающие урожай культурных растений и биопродуктивность естественных фитоценозов. В первом приближении их можно обозначить как отклонения от оптимальных показателей. Степень отклонения характеризует уровень лимитирующего фактора и степень снижения урожая. Теоретической основой исследований факторов, лимитирующих почвенное плодородие, являются законы лимитирующего фактора и совокупного действия и оптимального сочетания факторов жизни растений.Следует различать общепланетарные лимитирующие факторы, характерные для почв всех природных зон, внутризональные (региональные), характерные для определенных зон и регионов, и местные, характерные для небольших территорий.К общепланетарным можно отнести: недостаточную обеспеченность элементами питания, повышенную плотность, неудовлетворительную структуру, пониженное содержание легкоразлагаемого органического вещества.К внутризональным (региональным) - повышенную кислотность, повышенную щелочность, недостаток и избыток влаги, эродированность и дефлированность почв, каменистость, засоленность, солонцеватость и др.К местным факторам, лимитирующим почвенное плодородие, можно отнести локальное загрязнение почв радионуклидами и тяжелыми металлами, нефтепродуктами, нарушение почвенного покрова горными выработками и др.Процесс противоположный окультуриванию предложено называть выпахиванием. Выпахивание - снижение уровня плодородия пахотных почв, ухудшение агрономических свойств (снижение содержания гумуса, обесструктуривание, переуплотнение, почвоутомление) в результате использования их при низком уровне поступления источников гумуса (органических удобрений и послеуборочных остатков) в течение ряда лет.