1.Общие физические свойства почвы

Основными физическими свойствами почвы являются:

плотность твердой фазы, плотность сложения и пористость.

Плотность твердой фазы. Как уже было отмечено, почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой фаз. Если условно исключить жидкую и газообразную составные части почвы, придать твердой фазе монолитное состояние и определить массу единицы ее объема, то это и будет плотность твердой фазы (удельная масса).

Плотность твердой фазы почвы — отношение массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при -\-4° С.

В лабораторных условиях плотность твердой фазы определяют пикнометрическим методом, при котором объем твердой фазы находят по массе воды, вытесненной навеской сухой почвы. При этом исходят из того, что при температуре 4 °С 1 г воды занимает объем, равный 1 см³. Именно поэтому в практике почвоведения плотностью твердой фазы называют отношение массы сухой почвы к массе равного объема воды при температуре 4 °С.

Данный показатель измеряется в граммах на сантиметр кубический (г/см³) и зависит от минералогического состава почвы и содержания в ней органического вещества. Минералы, входящие в состав почвы, отличаются различной удельной массой (от 2,1 до 5 г/ см³ и более).

Соответственно, чем больше в почве тяжелых минералов, тем выше плотность ее твердой фазы. Что касается органического вещества, то его удельная масса (1,2—1,8 г/см³) в 1,5—2 раза меньше, чем у минеральной части почвы. Поэтому почвы с большим содержанием органического вещества всегда отличаются меньшей плотностью твердой фазы.

Различные типы почв имеют неодинаковую плотность твердой фазы. Ее величина для минеральных почв колеблется от 2,4 до 2,8 г/см³ и зависит от минералогического состава почвы и содержания органических компонентов.

Дерново-подзолистые почвы, сформировавшиеся на алюмосиликатных породах и бедные органическим веществом, имеют плотность твердой фазы 2,65—2,70.

Плотность твердой фазы малогумусированных горизонтов субтропических почв 2,7—2,8, богатых органическими компонентами торфяников 1,4—1,8.

В целом плотность твердой фазы — величина довольно стабильная и в минеральных горизонтах большинства почв находится в пределах 2,4—2,7 г/см³, в торфяных — 1,4—1,8 г/см³.

Плотность сложения почв. Сложение почвы определяется взаимным расположением ее частиц и комков. Плотностью сложения (или просто плотностью) почвы (d_v) называется масса единицы объема абсолютно сухой почвы в естественном состоянии. При ее определении учитывается не только объем твердой фазы почвы, но и объем пор, поэтому плотность почвы будет всегда меньше плотности твердой фазы ее.

Как и плотность твердой фазы, она выражается в граммах на сантиметр кубический (г/см³).

У минеральных почв плотность колеблется от 0,9 до 1,8 г/см³, у торфяно-болотных — от 1,15 до 0,40 г/см³. Этот показатель довольно динамичен и зависит от минералогического состава почвы, размера; почвенных частиц, содержания органического вещества, структурного состояния и пористости.

Большое влияние на его значение оказывает обработка почвы. Как правило, наименьшую плотность почва имеет сразу же после культивации, которая способствует ее разрыхлению и увеличению объема пор. Со временем плотность увеличивается до состояния, которое называется равновесной плотностью. При таком состоянии плотность сложения почвы длительное время почти не изменяется, что в первую очередь объясняется равновесием сил, вызывающих уплотнение почвы и увеличение объема пор.

Уменьшение плотности почвы может происходить в результате ее набухания при увлажнении и последующей усадки в засушливый период, замерзания и оттаивания воды в почве, развития корневой системы растений, деятельности обитающих в почве животных, внесения органических удобрений.

Верхние горизонты малогумусных дерново-подзолистых почв имеют плотность 1,2—1,4 г/см³, нижние уплотненные—1,6—1,8 г/см³.

В верхних горизонтах черноземов плотность 1,0—1,2, в нижних 1,3— 1,6 г/см³. Под влиянием приемов окультуривания верхние горизонты пахотных почв имеют более низкий показатель плотности.

Каждая сельскохозяйственная культура предъявляет свои требования к плотности почвы. Наиболее благоприятная для того или иного растения плотность сложения почвы называется оптимальной.

Для большинства сельскохозяйственных культур оптимальная величина плотности на суглинистых и глинистых почвах 1 —1,2 г/см³. Дальнейшее увеличение ее снижает урожай сельскохозяйственных культур. Так, на суглинистых черноземах при плотности почвы 1,5 г/см³ получен урожай овса в 3,7 раза меньше, чем при 1,1 г/см³.

Оценка плотности сложения (d_v) суглинистых и глинистых почв (Н.А. Качинский)

dv, г/см3	Оценка	г/смз	Оценка
< 1,0	Почва вспушена или богата органическим веществом	1,3-1,4	Пашня сильно уплотнена
1,0-1,1	Свежевспаханная почва	1,4-1,6	Типичные величины для подпахотных горизонтов (кроме черноземов)
1,2-1,3	Пашня уплотнена	1,6-1,8	Сильно уплотненные иллювиальные горизонты

Плотность сложения почвы — не основной, но довольно важный показатель, характеризующий ее плодородие. От нее зависят водные, воздушные и тепловые свойства, развитие корневых систем растений, интенсивность микробиологических процессов, а в конечном итоге — урожайность сельскохозяйственных культур.

К основным агротехническим мероприятиям, направленным на достижение оптимальных параметров плотности сложения почвы, относятся ее глубокое рыхление и внесение органических удобрений.

Пористость — суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы. Пористость выражается в процентах от общего объема почвы.

Этот показатель весьма непостоянен. Он тесно связан с плотностью сложения, гранулометрическим составом и структурным состоянием почвы и находится в пределах 25—90%. Его максимальные значения (80—90%) характерны для торфяных горизонтов.

Сумма всех видов пористости составляет общую пористость почвы. Ее обычно вычисляют по показателям плотности почвы (d_v) и плотности твердой фазы (d):

Робщ=(1- d_v/ d)*100

за 1 принимается общий объем почвы со всеми ее порами.

Экспериментально общую пористость определяют заполнением всех пор жидкостью, объем которой замеряют.

Пористость почвы, прежде всего, определяется ее структурностью, а также зависит от плотности, механического и минералогического состава. В макроструктурных почвах на поры приходится большая часть объема; в микроструктурных почвах — меньшая часть объема почвы.

С общей пористостью связаны водопроницаемость, воздухопроницаемость и воздухоемкость, газообмен между почвой и атмосферой.

В структурных почвах поры располагаются как между агрегатами, так и внутри них, между элементарными почвенными частицами. При этом поры делятся на капиллярные и некапиллярные.

Капиллярные поры — это поры, которые находятся между мельчайшими почвенными частицами и в которых вода передвигается под действием капиллярных сил. Некапиллярные поры расположены между структурными отдельностями или крупными механическими элементами.

Капиллярная пористость равна объему капиллярных промежутков почвы, некапиллярная — объему крупных пор.

Более полное представление об условиях обеспечения растений водой и кислородом дает учет капиллярной и некапиллярной пористости. Самые благоприятные условия увлажнения и воздухообеспеченности складываются в почвах при соотношении капиллярной и некапиллярной пористости 1 : 1.

По Н. А. Качинскому, пористость подразделяется:

на общую, пористость агрегатов, межагрегатную,

капиллярную, поры, заполненные прочносвязанной водой, поры, заполненные рыхлосвязанной водой, поры, занятые воздухом (пористость аэрации).

В агрономическом отношении важно, чтобы почвы имели наибольшую пористость капилляров, заполненную водой, и одновременно пористость аэрации не менее 15 % объема в минеральных и 30—40 % в торфяных почвах.

Таблица 2.Оценка пористости почв

(Н.А. Качинский)

Общая пористость в вегетационный период для суглинистых и глинистых почв,%	Качественная оценка пористости	Общая пористость в вегетационный период для суглинистых и глинистых почв,%	Качественная оценка пористости
>70	Почва вспушена — избыточно пористая	50-40	Неудовлетворительная для пахотного слоя
65-55	Культурно-пахотный слой — отличная	40-25	Характерна для уплотненных иллювиальных горизонтов — чрезмерно низкая
55-50	Удовлетворительная для пахотного слоя