7.5. Общие физические свойства почв

К общим физическим свойствам почвы относят плотность твердой фазы, объемную массу и пористость.

Плотность твердой фазы почвы – это отношение твердой фазы почвы к массе равного объема воды при +4°С. Ее величина определяется соотношением содержания в почве минеральных и органических частей.

Плотность определяется массой 1 см³ почвы без пор. Плотность наиболее распространенных в почве минералов (кварц, полевые шпаты, глинистые и др.) составляет около 2,5–2,7 г/см³. Она наибольшая в глинистых почвах. Колеблется около 2,4–2,8 г/см³. Для органических веществ (сухой опад, торф, гумус) плотность твердой фазы колеблется от 0,2 до 1,0–1,4 г/см³.

Плотность твердой фазы верхних горизонтов почвы, обогащенных гумусом, обычно составляет 2,4–2,6 г/см³, а нижних – 2,6–2,7 г/см³.

Плотность твердой фазы почвы косвенно характеризует химический и минералогический состав почвы, содержание в ней органических веществ. Показатель плотности твердой фазы почвы используют для вычисления величины пористости почвы.

Плотность почвы (объемная масса) – масса единицы объема сухой почвы в ненарушенном состоянии. В связи с тем, что почва – рыхлое тело, плотность ее значительно отличается от плотности твердой фазы. Объемная масса представляет собой массу 1 см³ почвы с порами (без уплотнения), в которых всегда есть воздух или вода. Это природное состояние почвы. Поэтому она имеет меньший вес, чем плотность: (0,2–0,8 г/см³ для торфяных и 1,2–1,8 г/см³ для минеральных почв). Плотность верхних горизонтов почвы обычно колеблется от 0,8 до 1,2 г/см³, а в нижних возрастает до 1,3–1,6 г/см³. Оптимальная плотность пахотного горизонта суглинистых почв для большинства культурных растений – 1,0–1,2 г/см³, песчаных и супесчаных – 1,2–1,4, торфяных 0,2–0,4 г/см³. Объемная масса почвы зависит не только от ее минералогического и механического состава, от содержания в ней органического вещества, но и в значительной мере от ее структуры, сложения. Так, песчаные почвы (малогумусные и бесструктурные) характеризуются большей плотностью в сравнении с суглинистыми почвами, содержащими больше гумуса и хорошо оструктуренными.

От плотности почвы зависит распространение в ней корней растений, ее водный, воздушный и тепловой режимы, а значит, и продуктивность культурных растений.

Показатели плотности почвы используют для расчета ее пористости, запаса воды, элементов питания, гумуса.

Серьезной экологической проблемой современного земледелия является повышенное уплотнение пахотного и подпахотного слоев почвы в связи с использованием на полях мощной техники. При плотности почвы более 1,45 г/см³ в ней создаются экстремальные условия для живых организмов, для биологической активности в связи с ухудшением газообмена, водно-воздушного режима почвы, что отражается на плодородии почвы.

Пористость – общий объем пор между твердыми частичками почвы в расчете на 1 см³ ее природного состояния. Выражают в процентах от общего объема почвы. Рассчитывают по формуле: Р = (1 – d_v/d)·100, где d_v – плотность почвы; d – плотность твердой фазы почвы; (1 – d_v/d) – объем пор на единицу объема почвы.

Пористость в верхних горизонтах почвы обычно составляет 55–70%, а в нижних – 35–50 %. Оптимальная пористость для большинства сельскохозяйственных культур около 50 %. Если величина пористости менее 40%, то затрудняется проникновение корней растений в почве.

Различают общую, капиллярную (межагрегатную) пористость. Для создания устойчивого запаса влаги в почве при одновременно хорошей аэрации необходимо, чтобы соотношения капиллярной и некапиллярной пористости составляли примерно 1:1.

С агрономической точки зрения важно, чтобы почвы имели наибольшую капиллярную пористость (поры заполнены водой) и одновременно пористость аэрации (поры заполнены воздухом) не менее 15% объема в минеральных и 30–40 % в торфяных почвах.