Общие физические свойства почвы

Почва как природное тело обладает физическими свойствами: плотностью твердой фазы, объемной массой и пористостью.

Плотность твердой фазы – это масса твердой фазы почвы в абсолютно сухом состоянии, выраженная массовыми единицами, на определенный объем (кг/м³, г/см³ и т. д.) или отношение массы твердой фазы (части) к массе равного объема воды при 4 ^оС. Плотность твердой фазы зависит от минералогического состава и содержания органического вещества. Например, минерал кварц имеет плотность 2650 кг/м³, а глинистые минералы – 2450–2500 кг/м³. Плотность органического вещества почвы не превышает 1250–1800 кг/м³. Средня плотность твердой фазы составляет 2500–2650 кг/м³. В верхних слоях почвы, обогащенных гумусом, она не превышает 2300–2500 кг/м³ и увеличивается в нижних горизонтах (около 3000 кг/м³)

Объемная масса характеризует почву в сухом состоянии с ненарушенным сложением (со всеми порами и промежутками) и выражается в массовых единицах на объем (кг/м³, г/см³).

Объемная масса одной и той же почвы всегда меньше плотности твердой фазы. Она зависит от минералогического и механического состава, содержания органического вещества, структурного состояния и сложения почвы. Объемная масса пахотного слоя минеральных почв изменяется в пределах от 800 до 1500 кг/м³. Это связано с обработкой, свойствами почвы и сельскохозяйственной культурой. После обработки почва имеет наименьшую объемную массу, затем она постепенно уплотняется, и через определенный срок (неодинаковый для различных почв) объемная масса становится более или менее постоянной. Эту массу принято называть равновесной (И. Б. Ревут). Для различных типов почв имеются пределы равновесной объемной массы – для пахотного слоя дерново-подзолистых почв она составляет 1500–1600 кг/м³, для черноземных почв 1000–1300 кг/м³.

Величина объемной массы влияет на водный, воздушный, тепловой режимы почвы, а также на рост, развитие и продуктивность растений. Оптимальная величина объемной массы пахотного слоя различных почв зависит не только от свойств почвы, но и от биологических особенностей растений. Так, для зерновых культур, возделываемых на дерново-подзолистых средне- и тяжелосуглинистых почвах она составляет 1200–1350 кг/м³, на тех же почвах, но для картофеля – 1000–1200 кг/м³. На каштановых почвах при возделывании пшеницы оптимальная величина объемной массы будет 1000–1200 кг/м³. Увеличение объемной массы выше оптимальной снижает урожай сельскохозяйственных растений.

Пористость почвы (порозность, скважность) – суммарный объем всех пор, выраженный в процентах от объема всей почвы. Это так называемая общая пористость, она зависит от механического состава, содержания гумуса, структурного состояния и сложения почвы. В верхних слоях почвы, обогащенных гумусом, общая пористость достигает 50–60 %, в нижних она снижается, составляя в суглинистых и глинистых почвах 35–45 %, а в песчаных – 30–35 %.

Величину общей пористости определяют экспериментально или рассчитывают, исходя из данных объемной массы и плотности твердой фазы почвы.

В зависимости от размера пор (мелких капилляров или крупных) выделяют капиллярную и некапиллярную пористость. Мелкие поры в почвах (капилляры) обычно бывают заполнены водой, а крупные – воздухом. Таким образом, соотношение объемов твердой фазы, некапиллярных и капиллярных пор характеризует строение пахотного слоя.

Наиболее благоприятные условия водно-воздушного режима для произрастания растений в пахотном слое почвы наблюдаются при величине общей пористости 50–55 % и соотношении некапиллярной и капиллярной 1:1.