Строение почвы схема: Строение почв

Содержание

Структура почв

  1. Главная
  2. Абитуриентам и школьникам
  3. Музеи
  4. Музей почвоведения им. С.А. Захарова
  5. Структура почв

Структура почвы— это отдельности или агрегаты, на которые способна распадаться почва. Эти агрегаты состоят из связанных между собой механических элементов или мелких агрегатов.

По Н.А. Качинскому структурой почвы называется совокупность агрегатов различной величины, формы, пористости, механической прочности и водопрочности, характерных для каждой почвы и ее отдельных горизонтов.

В зависимости от размеров выделяют три группы структурных отдельностей:

  • Микроагрегаты — <0,25 мм
  • Мезоагрегаты — 0,25 – 10 (7) мм
  • Макроагрегаты — < 10 (7) мм

В естественном сложении при невысокой влажности (состояние физической спелости) почва распадается на макроагрегаты и мезоагрегаты. Микроагрегаты состоят из зерен минералов, соединенных между собой минеральной тонкодисперсной плазмой, сгустками органического вещества с микропорами. Они сохраняют обособленную и повторяющуюся форму. Микроагрегаты, взаимно проникая друг в друга, обусловливают прочную связь мезоагрегатов или их частей (комочков).

Структура почвы отображает совокупность процессов почвообразования и поэтому каждый почвенный тип характеризуется определенной, присущей ему структурой.

Агрономически ценной структурой называется структура, где преобладают мезоагрегаты. Все остальные почвы называются бесструктурными. Если почва сыпучая, то она называется бесструктурная раздельночастичная. Если представляет собой сплошную массу, то она называется бесструктурная массивная. Все почвы полиагрегатны.

В разработке учения о морфологических свойствах почв большая заслуга принадлежит С.А. Захарову. Разработанная им классификация структурных отдельностей является основополагающей для нескольких поколений почвоведов многих стран мира. «В определенном смысле, — пишет Б.Г. Розанов, — система С.А. Захарова имеет генетическое значение, поскольку главные три выделенные им типа структуры связаны с тремя различными процессами почвообразования: округло-кубовидная структура — с гумусообразованием и гумусонакоплением, призмовидная — с иллювиальным процессом, плитовидная — с элювиальным».

Классификация структурных отдельностей (по С.А. Захарову)
Роды Виды Размеры, см
Тип 1 Кубовидная структура — одинаковое развитие по трем осям
А. Грани и ребра выражены плохо, отдельности обычно сложные
1. Глыбистая — неправильная форма и неровная поверхность 1. Крупноглыбистая более 10
2. Мелко глыбистая 10–5
2. Комковатая — неправильная форма и шероховатая поверхность 3. Крупнокомковатая 5–3
4. Комковатая 3–1
5. Мелкокомковатая 1–0,5
3. Пылеватая 6. Пылеватая менее 0,5
Б. Грани и ребра хорошо выражены, агрегаты ясно оформлены
4. Ореховатая — более или менее правильная форма; поверхность граней сравнительно ровная, ребра — острые 7. Крупноореховатая более 1,0
8. Ореховатая 1,0–0,7
9. Мелкоореховатая 0,7–0,5
5. Зернистая — более или менее правильная форма, иногда округлая, с гранями шероховатыми и матовыми или гладкими и блестящими 10. Крупнозернистая (гороховатая) 0,5–0,3
11. Зернистая (крупитчатая) 0,3–0,1
12. Мелкозернистая (порошистая)  
Тип 2. Призмовидная — развитие отдельностей преимущественно по вертикальной оси
А. Грани и ребра плохо выражены, агрегаты сложные, слабо оформленные
6. Столбовидная — форма неправильная со слабовыраженными гранями и ребрами 13. Крупностолбовидная более 5
14. Столбовидная 5,0–3,0
15. Мелкостолбовидная
менее 3,0
Б. Грани ребра хорошо выражены
7. Столбчатая — с округлым верхом (с «головкой») и плоским основанием 16. Крупностолбчатая (тумбовидная) более 5,0
17. Столбчатая 5,0–3,0
18. Тонкостолбчатая менее 3,0
8. Призматическая — с плоскими, часто глянцеватыми гранями и острыми ребрами 19. Крупнопризматическая более 5,0
20. Призматическая 5,0–3,0
21. Тонкопризматическая 3,0–1,0
22. Карандашная менее 1,0
Тип 3. Плитовидная — развитие преимущественно по горизонтальным осям
А. Грани горизонтальные выражены хорошо; ребра иногда слабо оформлены
9. Плитчатая — слоеватая с более или менее развитыми горизонтальными плоскостями спайности 23. Сланцевая толщина более 0,5
24. Плитчатая 0,5–0,3
25. Пластинчатая 0,3–0,1
26. Листоватая менее 0,1
10. Чешуйчатая — с более или менее прогнутыми вверх плоскостями и часто острыми ребрами (некоторое сходство с подсыхающей чешуей рыбы) 27. Скорлуповатая   толщина более 0,3
28. Грубочешуйчатая 0,3–0,1
29. Тонкочешуйчатая менее 0,1

В классификации структурных отдельностей С.А. Захарова выделены типы структуры по форме агрегатов, роды по характеру ребер и граней и виды структуры по размеру агрегатов. В агрономическом отношении наиболее ценной является водоустойчивая зернистая, ореховатая и зернисто-комковатая структура, обеспечивающая благоприятное сочетание водно-воздушного и питательного режима почвы. Такая структура характерна для гумусово-аккумулятивных горизонтов высокоплодородных почв: черноземов, каштановых почв, аллювиальных почв и т.д.

Типичная ореховатая структура наблюдается в серых и бурых лесных почвах. Для иллювиальных горизонтов солонцов и солонцеватых почв характерна призмовидная и столбчатая структура. В элювиальных горизонтах дерново-подзолистых, серых лесных, осолоделых почв формируется плитовидный тип структуры. Под сильным влиянием живых организмов, особенно дождевых червей и насекомых, почвенные горизонты приобретают биогенную структуру с четко различающимися копролитами, камерами, заполненными мелкоземом, обладающую специфической пористостью и рассыпчатостью. В природе наблюдаются смешанные формы структуры. При описании применяются такие характеристики, как ореховато-зернистая, пылевато-комковатая, призмовидно-комковатая, ореховато-зернисто-порошистая, листовато-столбчатая и т.д. Преобладающий тип структуры ставится на последнее место.


Структурный состав почвы

Капиллярность — Капиллярная вода – это вода, способная подняться в верхние слои почвы по мелким порам путем связывания молекул воды в порах (адгезии), но также и путем сближения молекул воды (когезия). Илистые почвы обладают высокой капиллярностью, сочетая в себе большую глубину подъема и высокую скорость капиллярного движения

Катионы — Положительно заряженные ионы в почве, такие как: калий, кальций, магний

Коллоид — Коллоиды являются лучшими структурными единицами почвы, со средним диаметром менее 0,0002 мм. Коллоиды включают в себя некоторые органические вещества и настоящую глину

Минеральные частицы — Почвенные минеральные частицы представляют мельчайшие неорганические включения, которые были сформированы в месте разрушения климатическими факторами различных минерально-песчаных пород или были туда занесены, к примеру, ледниками. Свойства почвы сильно зависят от размера частиц, составляющих ее, в соответствии с Таблицей «Соотношение частиц по распространенности»

Поры — Почвенные поры – это пустоты, ходы и трещины в почве, которые заполняются либо водой, либо воздухом в зависимости от текущего содержания влаги в земле.

Почвенная фауна — Земляные черви, мокрицы, ногохвостки, многоножки, клещи – животные, открывающие путь бактериям и грибам, путем деления на части и измельчения растений в их ротовой полости, желудке и кишечнике

Удельная площадь — Общая площадь поверхности частиц, выражаемая в квадратных метрах на 1 грамм сухой почвы. Это понятие является важной характеристикой, показывающей среднее количество питательных веществ, которое почва может отдать при выветривании и, наоборот, связать со своей поверхностью

Структура  Почвенная структура определяется соотношением классов с разным диаметром, в частности относительные пропорции песка, ила и глины, в соответствии с Таблицей «Соотношение частиц по распространенности»

Описание почвенного профиля по морфологическим признакам.

Практические работы по исследованию и изучению образцов почвы


Описание почвенного образца по морфологическим признакам


Общая схема проведения описания почвы
Для облегчения проведения описаний используется стандартный бланк описания почвенного разреза, приведенный на следующей страничке.
Перед началом описания заполняют шапку бланка: дату, административное и местное положение разреза, его положение в рельефе (ровное место, склон холма или оврага и т.п.), тип окружающей растительности (название растительного сообщества, под которым изучается почва).
Желательно описать растительность поподробнее, особенно ту ее часть, которая определяет внешний облик сообщества (в лесу, например — древесно-кустарниковую).

Если почвенным разрезом вскрыта грунтовая вода, то измеряют глубину ее залегания (уровень грунтовых вод). Если воды нет — эту графу оставляют свободной или записывают сюда величину, известную по наличию скважин, колодцев, родников в непосредственной близости от разреза.

Графу «Название почвы» оставляют свободной и заполняют его в самом конце только в том случае, если национальная система классификации хорошо известна преподавателю, и он самостоятельно в состоянии определить тип изученной почвы (процедура определения почвы не входит в обязательную часть задания и может быть выполнена по желанию).

Далее приступают к описанию морфологических признаков вскрытой разрезом почвы.
К главным морфологическим признакам почвы, подлежащим описанию в полевых условиях, относят: строение почвы (выявление генетических горизонтов), мощность почвы и отдельных ее горизонтов, окраска, влажность, механический состав, структура, сложение, новообразования и включения.

Начинают с внимательного рассматривания свежезачищенной стенки и выявления генетических горизонтов (об их типологии см. ниже). На этой же стенке на одной трети ее ширины для большей наглядности ножом слегка прочерчивают границы горизонтов.

Для облегчения определения структуры почвы и новообразований, а также для определения плотности различных горизонтов на второй трети передней стенки производят ее «препарирование». Для этого широким ножом «ковыряют» почву, начиная с верхних горизонтов вниз шириной около 10 см.

Третью треть передней стенки оставляют нетронутой, т.е. свежезачищенной.

Перед началом описаний (можно и в конце) для целей оформления итоговых результатов желательно сделать цветные фотографии разреза: общий вид и вид передней стенки в полную длину по вертикали (если разрез глубокий — делают несколько последовательных снимков сверху вниз).
Далее начинают заполнять таблицу бланка, в которую помещают сведения об описываемых горизонтах почвы.

В левой колонке таблицы чертят схему почвенного профиля, т.е. наносят границы горизонтов. Не обязательно делать это в масштабе, т.к. некоторые горизонты могут быть очень тонкими и не будут видны на схеме, а некоторые — наоборот, очень широкими и не уместятся на рисунке.
В средней колонке таблицы, напротив каждого из обозначенных горизонтов приводят их индексы и мощность, а в самой правой, широкой колонке — словесные описания морфологических признаков.

Словесные описания ведут для каждого горизонта в строку через точку с запятой в определенном порядке: цвет горизонта; влажность; механический состав; структура; сложение; новообразования; включения.
Завершают словесное описание горизонта указанием характера перехода и формы границы к нижележащему горизонту.

По завершении описания почвы (когда вся рукописная работа выполнена) из каждого горизонта берут мазки почвы и наносят их на схему почвенного профиля в соответствующее данному горизонту место на схеме.
Делается это следующим образом.
На ладонь берут небольшое количество почвы из данного горизонта, добавляют туда немного воды и тщательно растирают до вязкости жидкого теста. После этого «пачкают» палец и прикладывают его на схему, слегка втирая круговым движением. На схеме после этого должен остаться округлый отпечаток, густота которого уменьшается от центра к краям.

После окончания описания из разреза берут образцы для детального исследования в лаборатории, или почвенный монолит для коллекции (при необходимости).

Строение почвы (функциональные зоны и генетические горизонты)

На освещенной солнцем лицевой стенке почвенного разреза можно легко выделить почвенные горизонты, сменяющие друг друга в вертикальном направлении и отличающиеся по цвету, структуре, механическому составу, влажности и другим признакам.
Общий вид почвы со всеми почвенными горизонтами называется строением почвы.
Правильное выявление и описание генетических горизонтов возможно только в случае понимания исследователем сущности процессов почвообразования в различных частях исследуемого почвенного профиля. Для облегчения понимания строения почв приведем краткую характеристику функциональных особенностей различных, образующих почву горизонтов.

Почвенный профиль можно условно разделить на четыре функциональных зоны:

  • аккумулятивную зону (зону накопления, горизонт А),
  • элювиальную зону (зону вымывания, горизонт А2),
  • иллювиальную зону (зону «вмывания», горизонт В)
  • зону, незатронутую почвообразованием (горизонты С и D).

В первой зоне происходят процессы накопления органических остатков, их превращение в гумус и накопление гумуса.
Во второй зоне происходит разрушение органических и минеральных веществ и вымывание их в нижележащие слои почвы.
В третьей зоне происходит закономерное (слоями) накопление вымытых из второй зоны веществ.

Четвертая зона представляет собой не преобразованную почвообразовательным процессом минеральную основу почвы.
Таким образом, признаки слоев почвенного профиля определяются, с одной стороны, процессом накопления, трансформации и перемещения сверху вниз органических веществ, а с другой стороны — изначальным составом минеральной части почв и процессами, связанными с ее преобразованиями.

Существует много систем выделения почвенных горизонтов и их буквенных обозначений, однако общим является то, что все они обозначают процессы, протекающие в каждом из слоев почвы. Для облегчения восприятия принятой в России системы обозначения горизонтов мы рассмотрим их в соответствии с четырьмя выделенными выше функциональными зонами почвы.

В первой функциональной зоне почвы выделяются два слоя: верхний — органогенный слой (горизонты А0, Ад, Т, П), состоящий из органических остатков растений и животных, и нижний (горизонты А или А1) — состоящий из органических и минеральных веществ, причем органическое вещество представлено гумусом.
Верхний, органогенный слой почвы, в зависимости от условий почвообразования может быть представлен: в сухих условиях горизонтами А0 или Ад, а во влажных условиях — торфяным Т или перегнойным П.

Горизонт А0 — самая верхняя часть почвенного профиля, представляющая собой опад растений на различных стадиях разложения — от свежего до полностью разложившегося. В лесу — это лесная подстилка (образуется опавшей листвой, хвоей, ветками и т.п.), на лугах и в степях — степной войлок или дернина (Ад) — опавшие стебли и листья, а также живые и мертвые узлы кущения травянистых растений.

Горизонт Т — торфяной, образуется в очень влажных условиях (на болотах) и представляет собой слои торфа разной мощности, в котором различимы части образовавших его растений.
Горизонт П — перегнойный, образуется в менее влажных условиях и представляет собой сильно разложившиеся органические остатки, в которых части растений неразличимы (степень разложения более 50 %, а содержание органического вещества в этом горизонте — 30-70 %).

Нижний слой первой функциональной зоны почвенного профиля представлен либо горизонтом А — или гумусово-аккумулятивным (если процесс накопления гумуса в почве преобладает над процессами его разрушения и вымывания), либо горизонтом А1 — или гумусово-элювиальным (если наряду с накоплением гумуса выражен еще и процесс его разрушения и вымывания).
Горизонты А и А1 — наиболее темно окрашенные в почвенном профиле, их цвет варьирует от черного, бурого, коричневого до светло-серого, что обусловлено составом и количеством гумуса. Мощность этих горизонтов варьирует от нескольких сантиметров (в большинстве случаев) до 1,5 м и более (в некоторых типах почв).

Ко второй функциональной зоне почвы относится горизонт А2 – элювиальный (горизонт вымывания). Это горизонт, из которого в процессе почвообразования выносится ряд веществ в нижележащие горизонты или за пределы почвенного профиля. В результате этот горизонт обедняется глинистыми минералами, полуторными окислами и относительно обогащается кремнеземом.
Это сильно осветленный, бесструктурный или слоеватый рыхлый горизонт. В разных типах почв элювиальный горизонт имеет различное наименование (подзолистый — в подзолистых и дерново-подзолистых почвах, осолоделый — в солодях).

В третьей функциональной зоне почвенного профиля, как уже говорилось ранее, происходит послойное накопление вымытых из второй зоны веществ. Горизонты, входящие в эту часть почвы, обозначаются индексом В и называются иллювиальными. В них частично откладываются вещества, которые вымываются из почвенных горизонтов, расположенных выше, а иногда приносятся боковым током почвенно-грунтовых вод с повышенных элементов рельефа.

Горизонт В — это бурый, охристо-бурый, красновато-бурый, уплотненный и утяжеленный, хорошо оструктуренный горизонт, характеризующийся накоплением глины, окислов железа, алюминия и других коллоидных веществ за счет вмывания их из вышележащих слоев.
В почвах, где не наблюдается существенных перемещений веществ в почвенной толще, горизонт В является переходным слоем к почвообразующей породе и характеризуется постепенным ослаблением процессов аккумуляции гумуса и разложения первичных материалов.
Горизонт В может подразделяться на В1 — подгоризонт с преобладанием гумусовой окраски, В2 — подгоризонт более слабой и неравномерной гумусовой окраски и В3 — подгоризонт окончания гумусовых затеков.

В зависимости от мигрирующих по профилю продуктов почвообразования, иллювиальный горизонт может обогащаться различными соединениями — гумусом (Вh), илом (Вi), карбонатами (Вк), соединениями железа (Вfe) или иметь признаки оглеения (Bg).

Горизонт Вк — горизонт максимальной аккумуляции карбонатов, обычно располагается в средней или нижней части профиля и характеризуется видимыми вторичными выделениями карбонатов в виде налетов, прожилок, псевдомицелия, белоглазки, редких конкреций.

В некоторых почвах особое место в третьей функциональной зоне почвы занимает горизонт G — глеевый. Он образуется в почвах с постоянным избыточным увлажнением (в так называемых гидроморфных почвах), например на болотах. Вследствие недостатка кислорода, в почве происходят восстановительные процессы, что приводит к образованию закисных соединений железа и марганца, подвижных форм алюминия (глеевый процесс).
Характерные черты глеевого горизонта — сизая, серовато-голубая или грязно-зеленая окраска, слитость, вязкость.
Серой окраске глеевого горизонта обычно сопутствуют охристые пятна, образовавшиеся в результате попеременного проявления аэробных и анаэробных процессов в почве, а также черные и темно-бурые пятна из железомарганцевых соединений.

Если признаки глеевого процесса проявляются и в других горизонтах, то к их обозначению добавляют букву g, например А2g, Bg и т.д.
Четвертая функциональная зона почвенного профиля может быть представлена одним или несколькими горизонтами, в зависимости от однородности свойств минеральной основы почвы на разных глубинах.

Чаще всего выделяют два горизонта (сверху вниз) материнскую (С) и подстилающую породы (D).
Горизонт С представляет собой незатронутую или слабо затронутую почвообразовательными процессами породу.
Горизонт D выделяется в том случае, когда почвенные горизонты образовались на одной породе, а ниже нее расположена порода с другими свойствами.

Мощность почвы и отдельных ее горизонтов

Мощностью почвы называется ее вертикальная протяженность, т.е. толщина от ее поверхности вглубь до не измененной почвообразовательными процессами части материнской породы.

Определение мощности почвы начинается еще при копании почвенного разреза (условиями данного учебного задания предполагается раскапывание разреза до глубины залегания материнской породы и даже чуть глубже).
Для точного измерения мощности почвы и отдельных ее горизонтов к верхнему краю зачищенной передней стенки булавкой (гвоздем) прикрепляют сантиметровую ленту (рулетку с миллиметровыми делениями), с таким расчетом, чтобы нулевое деление точно совпало с поверхностью почвы.

В левую колонку бланка почвенного описания карандашом схематично наносят границы генетических горизонтов.
В среднюю колонку вписывают индекс, глубину залегания и мощность каждого горизонта. Так, отмечая тот или иной горизонт, в числителе указывают его верхнюю и нижнюю границы, а в знаменателе его мощность, например:
А0   0-20/20,      А1   20-25/5 и т.д. При такой записи видна не только глубина расположения горизонта, но и его мощность.

Далее приступают к описанию морфологических признаков каждого из горизонтов, а записи ведут в правой колонке таблицы бланка описания.


Окраска почвы

Окраска представляет собой наиболее существенный показатель принадлежности почвы к тому или иному типу и очень важна при их классификации. Окраска почв отражает их зональные особенности: каждой почвенно-климатической зоне присущи характерные цветовые оттенки почв. Так, почвы таежно-лесной зоны имеют светлые, серые и белесые тона, почвы лесостепной зоны — серые и темно-серые, лугово-степной (черноземной) — темно-серые и черные, почвы сухих и пустынных степей – каштановые и бурые тона и т.д.
Наиболее важными для окраски почв являются следующие три группы соединений:

  • гумус (черный, темно-серые, серые цвета);
  • соединения железа (красные, оранжевые, желтые цвета — окисное железо, сизые и голубоватые цвета — закисное железо);
  • кремнекислота, углекислая известь и каолин (белые и белесые оттенки).

Почвы редко бывают окрашены в какой-либо один чистый цвет. Обычно окраска почв довольно сложная и состоит из нескольких цветов.
Для определения окраски одного отдельно взятого почвенного горизонта необходимо:
— установить преобладающий цвет;
— определить насыщенность этого цвета (темно-, светлоокрашенная);
— отметить оттенки основного цвета. Например — буровато светло-серый, коричневато-бурый, светлый серовато-палевый и т.п.

При описании цвета того или иного горизонта необходимо указывать и степень однородности окраски. Например, буровато-сизый, неоднородный, на сизом фоне бурые и ржавые пятна и примазки.
Описание цвета помогает полнее охарактеризовать почву и оценить ее в генетическом отношении.

Для унификации цветовой гаммы и определения химических свойств почв в России разработана цветовая схема («треугольник цветов»), отражающая основные и переходные цвета почв в зависимости от наличия трех вышеупомянутых групп химических соединений. Пользование данной схемой позволяет не только правильно определить цвет, но и составить приблизительное представление о химическом составе почвы.

При определении окраски почвы в полевых условиях необходимо учитывать влажность почвы и степень освещенности почвенного разреза.
Влажная почва имеет более темную окраску, чем сухая, поэтому желательно проверять окраску почвы в образцах, доведенных до воздушно-сухого состояния (высушенных на воздухе, но не на солнце).

Многое также зависит и от освещения почвы солнцем.
Освещение при оценке цвета должно быть равномерным, так как в тени почва выглядит темнее. Лучше определять окраску почвы при высоком стоянии солнца, чем рано утром или вечером. (Для оценки цвета горизонтов можно также использовать мазки почвы на схеме почвенного профиля, после того как они высохнут).

Для достижения единообразия при определении окраски почв своей местности можно составить цветовую шкалу из образцов местных почв и пользоваться ею как эталоном при описании почвенных разрезов.

Влажность

Влажность не является устойчивым признаком какой-либо почвы или почвенного горизонта, а скорее является показателем физического состояния почвы в данный момент. Однако, влажность существенно влияет на выраженность других морфологических признаков почвы (цвет, сложение, структуру) и ее оценка, поэтому, является неотъемлемой составной частью описания почвы.

Влажность определяют следующим образом: из описываемого горизонта берут небольшой образец почвы, сжимают его в руке и по результату судят о влажности почвы.
По степени влажности почву подразделяют на мокрую — при сжатии вытекает вода; сырую — смачивает руку (остается мокрый след), но не стекает между пальцев, влажную — явно ощущается влага, увлажняет фильтровальную бумагу; свежую (влажноватую) — холодит руку, почва мажется; сухую — не мажется, на ощупь кажется теплой, пылит.

Механический состав

Механический состав почвы — это относительное содержание в ней механических элементов различного размера. Механические элементы почвы представляют собой отдельные зерна минералов и обломки горных пород (первичных и вторичных).
Механические элементы крупнее 1 мм называют почвенным скелетом, элементы размером от 1 до 0,01 мм называют физическим песком, а мельче 0,01 мм – физической глиной.
Среди скелетных образований, в зависимости от размеров и формы, различают: хрящ, щебень, камни, гравий, галька, валуны.
Песок подразделяется на: крупный — 3…1 мм, средний — 1…0,5 мм, мелкий — 0,5…0,25 мм, пылеватый — 0,25…0,05 мм, тонкий — 0,05…0,01 мм).

Частицы менее 0,01 мм подразделяются на: пыль (средняя — 0,01…0,005 мм, тонкая — 0,005…0,001 мм) и ил (мельче 0,001 мм).

Тип почвы определяется, в основном, соотношением в почве физического песка и физический глины. По этому признаку выделяют четыре основных разновидности: глинистые, суглинистые, песчаные и супесчаные.

В полевых условиях определение механического состава почвы производится следующим образом. Щепотку почвы из исследуемого горизонта тщательно растирают пальцами на ладони.

Супесчаные почвы растираются легко, при этом обнаруживается незначительное количество мягкого, пылевато-глинистого материала. Песчаные почвы полностью лишены глинистых частиц. Глинистые почвы растираются с трудом и после растирания появляется значительное количество пылевато-глинистых частиц.

Определение механического состава на ощупь дополняется методом раскатывания увлажненной почвы.
Небольшое количество почвенного материала смачивают водой до консистенции густой вязкой массы. Эту массу скатывают на ладони в шарик диаметром 1…2 см. Шарик раскатывают в шнур диаметром 3 мм, который затем сгибают в кольцо с наружным диаметром 3 см.

Если почва глинистая — шнур при сгибании в кольцо не ломается и не растрескивается.
Шнур из суглинистой почвы при сгибании в кольцо разламывается. При этом выделяются три разновидности: тяжелый суглинок — кольцо с трещинами, средний — кольцо при свертывании распадается, легкий суглинок — шнур дробится при раскатывании.
Из супесчаной почвы можно получить только непрочный, легко рассыпающийся шарик, шнур из которого сразу же распадается на фрагменты. Из песчаной почвы шнур приготовить нельзя.

Структура

Под структурой почвы понимают ее способность распадаться на отдельные комочки различной величины и формы. Структуру почвы определяют по характеру отдельных комочков, на которые она произвольно распадается при легком разминании в руках или при выбрасывании почвенной массы из ямы.

Прежде всего, почва может быть бесструктурной и структурной. При бесструктурном состоянии отдельные механические элементы, слагающие почву, не соединены между собой, а существуют раздельно или залегают сплошной сцементированной массой.

Структурная почва разделяется на отдельности той или иной формы и величины. Различают триосновных типа структуры:

  • кубовидную — структурные отдельности равномерно развиты по трем осям;
  • призмовидную – отдельности развиты преимущественно по вертикальной оси;
  • плитовидную — отдельности развиты преимущественно по двум горизонтальным осям и укорочены в вертикальном направлении.

Структуру определяют в процессе препарирования передней стенки, когда из исследуемого горизонта ножом выковыривается небольшой кусочек почвы и подбрасывается несколько раз на ладони, листе бумаги или лопате до тех пор, пока не распадется на структурные отдельности.
Каждому типу почв и каждому генетическому горизонту свойственны определенные типы почвенных структур.
Для гумусовых горизонтов, например, характерна зернистая, комковатая, комковато-зернистая, порошистая, порошисто-комковатая структура; для элювиальных горизонтов — плитчатая, листоватая, чешуйчатая, пластинчатая; для иллювиальных – столбчатая, призматическая, ореховатая.

Сложение

Под сложением почвы понимают ее плотность и пористость. Они зависят от механического состава, структуры, а также деятельности почвенной фауны и развитости корневых систем растений.

По степени плотности почвы подразделяются на:

  • Слитые (очень плотные) — когда почва не поддается действию лопаты (входит в почву не более 1 см); нож в нее не входит, можно его только вбить. Данное сложение присуще для иллювиальных горизонтов солонцов и сцементированных оруденелых горизонтов подзолистых почв.
  • Плотные — почва с трудом поддается действию лопаты, требуется значительное усилие для вдавливания ножа в почву (входит на 4…5 см), почва с трудом разламывается руками. Типично для иллювиальных горизонтов суглинистых и глинистых почв.
  • Рыхлые — лопата легко входит в почву, которая при выбрасывании распадается на отдельные комочки. Данное сложение наблюдается в хорошо оструктуренных гумусовых горизонтах.
  • Рассыпчатые — частицы почвы не связаны друг с другом, и масса почвы обладает сыпучестью. Данное сложение характерно для песчаных и супесчаных почв.

Пористость почвы характеризуется степенью трещиноватости почвы и размером полостей.

По признаку трещиноватости различают следующие типы сложения почв (в сухом состоянии):

  • тонкотрещиноватое — при ширине полостей меньше 3 мм;
  • трещино-ватое — 3…10 мм;
  • щелеватое — полости шириной больше 10 мм.

По признаку размера полостей выделяют следующие типы сложения:

  • тонкопористое — почва пронизана порами диаметром менее 1 мм;
  • пористое — 1…3 мм (примером данного сложения служит лёсс);
  • губчатое — пустоты размером от 3 до 5 мм;
  • ноздреватое (дырчатое) — в почве имеются пустоты диаметром от 5 до 10 мм, обусловленные деятельностью многочисленных беспозвоночных животных (сероземные почвы);
  • ячеистое — пустоты превышают 10 мм (субтропические и тропические почвы);
  • трубчатое — пустоты в виде каналов, прорытые крупными землероями (в основном, позвоночными животными).
Новообразования

Новообразования представляют собой хорошо оформленные скопления различных веществ, возникшие или накопившиеся в процессе почвообразования. Новообразования указывают на характер развития и направление почвообразовательного процесса.
Новообразования могут быть химического или биологического происхождения.

Химические новообразования в почве возникают вследствие химических процессов, которые приводят к возникновению различного рода соединений. Они могут выпадать в осадок или на месте образования или, перемещаясь с почвенным раствором в горизонтальном и вертикальном направлениях, на некотором (иногда значительном) отдалении от места своего первоначального возникновения.
Выпадая в осадок вследствие коагуляции, кристаллизации или под влиянием других причин и накапливаясь при многократном повторении указанных явлений, эти соединения формируются в химические новообразования.

В почвенной яме химические новообразования можно определить по окраске, форме, уплотненности материала.
Новообразования в форме трубок, в виде бурых зерен или плотно сцементированного песка охристого цвета представляют собой соединения гидроокислов железа.
Пятна и мелкие дробевидные сгущения (конкреции) черного и бурого цвета — соединения марганца.

Плесень белого или грязно-белого цвета, белоглазка (белые рыхлые округлой формы скопления извести с четко очерченными краями диаметром 1-2 см), журавчики (плотные скопления извести), дутики (тоже, но пустые внутри), желваки (большие плотные скопления извести до 20 см в диаметре), погремки (тоже, но пустые внутри) — соединения углекислой извести (СаСО3). Ее новообразования встречаются в почвах почти всех зон, но наиболее типичные формы образуются в черноземах.
Слои мергеля, или луговой извести образуются в низинных торфяниках и заболоченных почвах в поймах рек в результате приноса углекислого кальция грунтовыми водами и отложения его в толще почвенных горизонтов.

Мелкая присыпка белесоватого цвета — соединения кремнекислоты (SiO2). Кремнеземистая присыпка — тончайший белесый налет на поверхности структурных отдельностей, представляющий собой мелкие фракции кварца и полевых шпатов. В подзолистом горизонте подзолистых почв кремнекислота пропитывает весь горизонт и образует отдельные затеки, языки, карманы, которыми она внедряется в нижележащие горизонты.

Пленка или пятна грязно-зеленоватого или голубоватого цвета — закисные соединения железа (FeCO3, Fe3(PO4)2). Они образуются в условиях избыточного увлажнения почв при анаэробных процессах, поэтому встречаются главным образом в болотных и заболоченных почвах. Закисные соединения железа встречаются в виде сизоватых или сизовато-серых пленок и пятен и сизоватых корочек на поверхности структурных отдельностей и по стенкам трещин.

Белые корочки разной толщины, примазки, крупинки и отдельные кристаллы свидетельствуют о наличии легкорастворимых солей — хлоридов и сульфатов (NaCl, CaCl2, MgCl2, Na2SO4). Они встречаются, в основном, в засоленных почвах и породах, чаще в условиях сухой полупустынной и степной зон.

Биологические новообразования (животного и растительного происхождения) имеют следующие формы:

  • червоточины — извилистые ходы червей;
  • капролиты — образования в виде небольших клубочков, представляющие собой кусочки земли, прошедшие через пищеварительный аппарат червей и пропитанные их выделениями;
  • кротовины — пустые или заполненные ходы роющих животных — сусликов, сурков, кротов и др.;
  • корневины — сгнившие крупные корни растений;
  • дендриты — узоры мелких корешков на поверхности структурных отдельностей.
Включения

Включениями называют присутствующие в почве предметы органического или минерального происхождения, образование которых не связано с почвообразовательным процессом. К включениям относятся:

  • корни и другие части растений различной степени разложения (корневища, луковицы, запаханные пожнивные остатки и навоз, остатки лесной подстилки и т.д.);
  • раковины и кости животных;
  • валуны и другие обломки горных пород;
  • кусочки кирпича, угля, стекла и т.п.;
  • археологические находки (кости животных, посуда и ее черепки, остатки оружия и украшений и т.п.).
Характер перехода и форма границы

В заключении описания почвенного горизонта необходимо отметить характер его перехода в следующий (нижележащий) горизонт. Переходы бывают: резкими — при ширине границы между горизонтами в пределах 1 см, ясными — при ширине границы 1-3 см, заметными — 3…5 см и постепенными — граница выделяется неопределенно в пределах 5…10 см.
Сама форма границ между горизонтами также подлежит описанию.

Различают следующие виды границ:
ровная;
волнистая — отношение глубины к ширине затеков менее 0,5;
карманистая — отношение от 0,5 до 2;
языковатая — более 2;
затечная – более 5;
размытая — неопределенная.
В случае неровной формы границ для установления мощности горизонта берут среднее из нескольких измерений с указанием пределом колебаний мощности.

***

Взятие почвенных образцов


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Структура почвы

Почва– это слой вещества, лежащий поверх горных пород земной коры, особое природное образование, играющее очень важную роль в наземных экосистемах. Почва является связующим звеном между биотическим и абиотическим факторами биогеоценоза.

В состав почвы входят четыре важнейших компонента:

  • минеральная основа (50–60 % от общего объёма)
  • органическое вещество (до 10 %)
  • воздух (15–25 %)
  • вода (25–35 %)
  •  

    Почвы состоят из частиц различного размера, начиная от крупных валунов и заканчивая мелким грунтом (частицы мельче 2 мм в диаметре) и коллоидными частицами (< 1 мкм). Обычно частицы, составляющие почву, делят на глину (мельче 0,002 мм в диаметре), ил (0,002–0,02 мм), песок (0,02–2,0 мм) и гравий (больше 2 мм). Механическая структура почвы имеет очень важное значение для сельского хозяйства, определяет усилия, требуемые для обработки почвы, необходимое количество поливов и т. п. Хорошие почвы содержат примерно одинаковое количество песка и глины; они называются суглинками. Преобладание песка делает почву более рассыпчатой и лёгкой для обработки; с другой стороны, в ней хуже удерживается вода и питательные вещества. Глинистые почвы плохо дренируются, являются сырыми и клейкими, но зато содержат много питательных веществ и не выщелачиваются. Каменистость почвы (наличие крупных частиц) влияет на износ сельскохозяйственных орудий.

     

    По химическому составу минеральной компоненты почва состоит из песка и алеврита (формы кварца (кремнезёма) SiO2 с добавками силикатов (Al4(SiO4)3, Fe4(SiO4)3, Fe2SiO4) и глинистых минералов (кристаллические соединения силикатов и гидроксида алюминия)).

  • Типичный почвенный профиль.

    Органические вещества в почве образуются из остатков растений и животных. Важную роль в процессе разложения играют сапрофиты. В результате образуется аморфная масса – гумус – тёмно-коричневого или чёрного цвета. Химический состав гумуса – фенольные соединения, карбоновые кислоты, эфиры жирных кислот. В почве частицы гумуса прилипают к глине, образуя единый комплекс. Гумус улучшает свойства почвы, повышая ее способность удерживать влагу и растворённые минеральные вещества. В болотистых почвах образование гумуса идёт очень медленно. Органические остатки спрессовываются здесь в торф.

    Некоторые химические элементы (азот, фосфор, сера) в процессе разложения переходят из органических соединений в неорганические. Происходит так называемый процесс минерализации вещества.

    Воздух и вода удерживаются в почве в промежутках между её частицами. Часть воды просачивается сквозь почву, образуя грунтовые воды; остальная вода остаётся в почве благодаря силам поверхностного натяжения либо адсорбируется на поверхностях кристаллов кварца или глины.

    Почва образуется из горной породы в результате выветривания и деятельности живых организмов. Суточные температурные колебания приводят к расширению и сжатию горных пород. Неравномерное расширение ведёт к их постепенному разрушению. Вода, просачиваясь в трещины, при замерзании создаёт огромное давление, что также способствует разрушению породы. Перемещаемые водой и ветром частицы вызывают эрозию. Наконец, выветривание вызывается вымыванием из горной породы различных химических веществ водой. Важным фактором, определяющим образование почвы, является рельеф местности.

    Единая международная классификация почв пока ещё не разработана. Почвы одного типа обычно образуют широтные зоны, вытянутые вдоль областей с одинаковым увлажнением и среднегодовой температурой. В горах чётко прослеживается высотная зональность почв.

  •  

    читайте свойства почвы…

    как образуется и главные части, схема и строение, функции

    Хорошая почва необходима для роста и развития растений, для того, чтобы они давали богатый урожай. Это опора для корней, источник питания и воды. Сложные органические вещества преобразуются в ней до простых минеральных, которые и усваиваются растениями. Рассмотрим, что находится в составе почвы, из каких слоев она состоит, как образуется. Для чего нужны почвенные микроорганизмы.

    Из чего состоит почва

    В ее составе несколько компонентов: органической и минеральной природы, влага и воздух.

    Минеральная основа

    Считается одной из основных характеристик грунта. Это его твердая часть, представленная минералами, она образовалась в результате процессов выветривания горных пород и их превращения. Почвенный покров сформировался под влиянием физических и химических факторов и микроорганизмов. Главный компонент минеральной части грунта – кремнекислородные соединения, например, оксид кремния. Железо и алюминий в больших количествах входят в состав ферросиликатных и алюмосиликатных грунтов.

    Минеральная часть содержит первичные и вторичные минералы. Первичные преобладают в песчаных и супесчаных, в суглинистых – те и другие, в глинистых – вторичные.

    В земле также есть минеральные соли: карбонаты, сульфаты, фосфаты, нитраты и хлориды разных элементов. Они растворимы в воде, в засоленных грунтах их количество больше, чем в обычных. Есть и нерастворимые или трудно растворимые соли. Основным их источником также служат горные почвообразующие породы.

    Органическая

    Находится в поверхностном слое земли. Это остатки органики (растительные и животные ткани, которые частично сохранили строение и форму), поступившей в землю, находятся они в виде органических или органоминеральных соединений. Также к составным частям этой части грунта относится гумус. Гумус – результат процесса образования азотсодержащих соединений, которые имеют сложное строение.

    Гумус составляет плодородную часть почвы, состоит из гуминовых и фульвокислот и их солей. Гуминовые кислоты растворяются в воде плохо, черного или темно-коричневого цвета. Фульвокислоты хорошо растворяются в воде, придают почве желтоватый цвет, участвуют в почвообразовательном процессе подзолов. В гумусе также присутствуют неспецифические вещества: белки, аминокислоты, углеводы, моносахариды, пептиды, пурины, смолы, липиды, лигнин, органические кислоты и дубильные вещества, альдегиды, спирты.

    Из каких еще слоев состоит почва?

    Жидкая часть почвы представлена почвенным раствором, она самая активная и подвижная. Из нее растения достают воду и растворенные в ней питательные элементы. Состав и концентрация почвенного раствора меняются в зависимости от физико-химических и биологических процессов, происходящих в земле. Воздух присутствует в порах; в нем больше, чем в атмосферном, углекислоты и меньше кислорода. Его состав также изменчив и зависит от газообмена между грунтом и атмосферой.

    Все составляющие почвы связаны между собой и взаимно влияют друг на друга, между ними устанавливается подвижное равновесие. Поступление солей в раствор почвы зависит от выветривания и разрушения минералов, преобразования органических остатков, поступления извне минеральных удобрений. Схема профиля почвы показывает, что он состоит из нескольких слоев, в верхних присутствует больше влаги и воздуха, чем в нижних.

    Как образуется?

    Образование почвы – процесс длительный, протекает непрерывно. Минералы образуются из горных пород, которые постепенно разрушаются под действием воды, воздуха, тепла, микроорганизмов. Все эти компоненты и сами входят в состав почвы.

    Основной источник органики – растения и их остатки, которые перерабатывают бактерии. Деятельное участие в формировании грунта принимают насекомые, черви, мелки животные, живущие в почве. Они перерабатывают частички органики, перемешивают их с землей, разрыхляют ее.

    Разные типы грунтов различаются по структуре, физическим свойствам, содержанию гумуса и питательных веществ, это определяет их плодородие.

    Роль микроорганизмов в образовании почвы

    Бактерии, грибы и другие представители микроорганизмов выполняют важную функцию – регулируют обмен веществ, перерабатывают растительные частицы в минеральные. Это происходит в результате аэробных или анаэробных реакций. В первом случае органика полностью переходит в простые вещества: соли, углекислоту, воду. Во втором происходит неполный распад органики с образованием спиртов и кислот.

    Мнение эксперта

    Заречный Максим Валерьевич

    Агроном с 12-ти летним стажем. Наш лучший дачный эксперт.

    Задать вопрос

    Оба процесса могут протекать одновременно, но в разных типах грунтов преобладает тот или другой. Виды бактерий и производимые ими реакции зависят от физических характеристик почвы: в теплых и умеренно влажных преобладают аэробные процессы, в холодных и переувлажненных – анаэробные.

    Что означает термин «плодородные почвы»?

    Плодородными считаются почвы, которые удовлетворяют потребности растений в воде, тепле, воздухе и питательных элементах в том количестве, в котором они им необходимы. Они должны быть легкими по составу, рыхлыми, хорошо прогреваемыми, пропускать воздух, содержать питательные элементы и вещества в верхнем горизонте.

    Все процессы, которые происходят в почве, взаимосвязаны. Если что-то нарушается, это сказывается на всей системе. Ухудшение состояния земли влечет за собой ухудшение состояния растений, снижение урожайности. Для определения плодородия нужно обратить внимание на химический состав, кислотность, воздухо- и влагопроницаемость.

    Состав почвы влияет на ее характеристики, основными компонентами являются минеральная часть, органическая, жидкая и воздушная. Большую роль в образовании грунта играют микроорганизмы и мелкие почвенные животные.

    Почва 6 класс

    Основатель почвоведения В. В. Докучаев назвал почву одним из «царств природы» наряду с царствами минералов, растений и животных. Образование почвы — результат взаимодействия всех природных компонентов.

    Что такое почва?

    Почва — верхний плодородный слой земной коры на суше. Она формируется под воздействием на горные породы воды, воздуха и живых организмов. При изменении климата, растительности и животного мира изменяются и почвы. В свою очередь, изменение почв приводит к изменению растительности. Таким образом, почва — особый природный комплекс, включающий компоненты живой и неживой природы. Почва — важнейшая составная часть географической оболочки. Именно почвы обеспечивают растения питательными веществами.

    Состав почвы

    В зависимости от размера частиц горных пород, слагающих почву, различают каменистые, песчаные, глинистые почвы. Они по-разному способны пропускать воду и воздух. Песок легко их пропускает, глинистые частицы — с трудом. Промежутки между твёрдыми частицами почв заполняются почвенным воздухом и почвенной влагой. Почвенная влага — это вода с растворёнными в ней веществами, жизненно важными для растений и почвенных животных.

    Строение почвы

    Почва состоит из нескольких взаимосвязанных слоев, которые называют почвенными горизонтами. Их мощность и состав у разных типов почв различны, некоторые горизонты вообще могут отсутствовать. Самый верхний горизонт лесных и степных почв состоит из опавшей листвы, хвои, стеблей травы, это лесная подстилка или стенной войлок.

    Из остатков растений, перерабатываемых живыми организмами, населяющими почву, образуется особое органическое вещество — гумус. Он присутствует во всех почвах. Мощность гумусового горизонта у разных почв разная. Чем гумуса больше, тем цвет горизонта темнее. От количества гумуса в почве зависит её главное свойство — плодородие.

    Ниже гумусового находятся переходные горизонты, их может быть несколько. Например, в некоторых лесных почвах образуется горизонт вымывания. Под воздействием просачивающейся сверху воды из него выносятся частички гумуса и питательные вещества. Этот горизонт имеет цвет, напоминающий золу, отсюда и его название — подзолистый. Вымытые вещества накапливаются в горизонте вмывания. Под переходными горизонтами находится материнская порода. Она влияет на состав почв, но не затронута процессом почвообразования.

    Типы почв

    Наличие горизонтов и их мощность зависят от соотношения тепла и влаги, а следовательно, и от состава растительного покрова. Чем выше температура и больше осадков, тем активнее идут процессы почвообразования. Таким образом, формирование основных типов почв подчинено широтной географической зональности.

    Охрана почв

    Почва образуется очень медленно — слой толщиной 1 сантиметр природа создаёт за 100—1000 лет, при этом вода и ветер ежегодно разрушают до 1 % пахотных земель. Охрана почв и повышение их плодородия — одна из важнейших задач человечества.

    Мелиорации — это совокупность мер, направленных на повышение плодородия почв. Существуют различные виды мелиорации: водная — орошение или осушение земель, химическая — внесение минеральных удобрений, биологическая — внесение в почву живых организмов.

    Структура почвы и факторы, изменяющие ее при орошении Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

    УДК 631.434:631.67 Л. А. Воеводина

    Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация

    СТРУКТУРА ПОЧВЫ И ФАКТОРЫ, ИЗМЕНЯЮЩИЕ ЕЕ ПРИ ОРОШЕНИИ

    В результате анализа литературных источников выявлены наиболее важные для орошения характеристики структуры почвы. Структура проявляется в почвах, более тяжелых по гранулометрическому составу, чем легкосуглинистые. Наиболее благоприятными для продуктивности растений являются агрегаты почвы размером 2-3 мм. Важно наличие в агрегатах пор размером от 0,1 до 30 мкм, в которых создаются условия для сохранения доступной влаги для роста корней и жизнедеятельности бактерий. Одним из показателей качества структуры является водоустойчивость агрегатов, обусловленная цементацией механических элементов свежеосажденным органическим веществом. В настоящее время отсутствует теория механизма образования структуры. Одной из гипотез является гипотеза влияния амфифильности органического вещества на агрегатообразование. Водоустойчивость агрегатов особенно важна для орошаемых почв ввиду того, что любой способ орошения имеет определенное отрицательное влияние на структуру почвы, которое проявляется в химическом и физическом воздействии воды, поступающей в почву. Химическое воздействие в основном обусловлено катио-но-анионным составом воды и может быть охарактеризовано через показатели натрие-во-адсорбционного отношения и удельной электропроводности. Почвы тяжелого гранулометрического состава, содержащие глинистые минералы с высокой долей смектита (монтмориллонита), должны поливаться водой с минимальным содержанием натрия. Физическое воздействие воды связано со скоростью ее распространения в почве: высокие скорости отрицательно влияют на структуру почвы и способствуют ее разрушению. В связи с этим для сохранения структуры предпочтительным является медленное поступление воды в почву, что проявляется в ограничении скорости потока в поливной борозде до 0,15 м/с, скорости падения капель до 4 м/с при их диаметре от 0,4 до 1,0 мм, интенсивности водоподачи до значения, сопоставимого со скоростью впитывания.

    Ключевые слова: структура почвы, водоустойчивость, органическое вещество, амфифильность, орошение, качество воды, поверхностный полив, дождевание, капельное орошение.

    L. A. Voyevodina

    Russian Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation

    SOIL STRUCTURE AND THE FACTORS CHANGING IT AT IRRIGATION

    Literature analysis revealed the most important characteristics of soil structure for irrigation. Soil structure is appeared in soils which have texture heavier than sandy loam. The aggregates by the size 2-3 mm are the most favorable for crop productivity. It is important that aggregates have pores which size is from 0.1 to 30 micrometers. In these pores the conditions for preserving available moisture for root growing and bacteria activity are created. One of the indices of soil structure quality is aggregate water stability due to cementation of tex-

    ture fractions by recently precipitated organic matter. At the present time, there is no the theory of formation mechanism of soil structure. Among the existing hypotheses there is the hypothesis of the influence of amphiphilicity of organic matter on aggregate formation. Aggregate water stability is the most important for irrigated soils because any irrigation method has some negative effect on soil structure which appears in the chemical and physical impact of water entering soil. Chemical impact mainly caused by cation-anion composition of water and can be characterized through such indices as SAR (sodium absorption ratio) and EC (electrical conductivity). Fine texture soils which contain clay minerals with high ratio of smectite (montmorillonite) should be irrigated by water with minimal content of sodium. Physical impact of water is related to the rate of its distribution in soil. High rates have negative effect on soil structure and facilitate its destruction. Thereby, slow entering of water into soil is preferable for soil structure preserving which is manifested in speed limit of water flow in irrigation furrow to 0.15 m/sec, raindrop fall speed to 4 m/sec at mean diameter 0.4 to 1.0 mm, intensity of water discharge to a value comparable to the absorption rate of the soil.

    Keywords: soil structure, water stability, organic matter, amphiphilicity, irrigation, water quality, surface irrigation, sprinkling, drip irrigation.

    Согласно ГОСТ 27593-881 под структурой почвы понимается физическое строение ее твердой части и порового пространства, обусловленное размером, формой, количественным соотношением, характером взаимосвязи и расположением как механических элементов, так и состоящих из них агрегатов. Структура проявляется только в почвах, содержащих достаточное количество мелких частиц. Так, почвы с преобладанием песчаной фракции не являются структурными, их называют бесструктурными, или неагрегированными. Структура почвы начинает проявляться лишь в легкосуглинистых почвах, доходя до максимума в глинистых почвах [1]. В почвах встречаются следующие агрегаты, различные по форме и размеру: комки, глыбы — свойственны пашням, пахотному слою, порошистые, зернистые, ореховатые, крупноореховатые, призмовидные, столбчатые, плитчатые чешуйчатые и др. [2]. Кроме того, в почвах встречаются такие структурные элементы, как новообразования (ортштейны, карбонатные стяжения). В суглинистых и более тяжелых почвах преобладают микроагрегаты размером 0,25-0,10 мм [3].

    Для сельскохозяйственного производства важно наличие агрономически ценной структуры почвы, которая характеризуется преоблада-

    1 ГОСТ 27593-88. Почвы. Термины и определения. — Введ. 1988-02-23. — М.: Стандартинформ, 2006. — 10 с.

    нием в составе почвы мезоагрегатов, т. е. агрегатов размером от 0,25 до 7 (10) мм [1]. В начале 20-го в. было установлено, что наивысшие урожаи получали, если почва состояла из агрегатов размером 2-3 мм. Также слой агрегатов этого размера на поверхности способствовал уменьшению испарения по сравнению с распыленной почвой [4]. А. А. Роде и Д. В. Федоровский [5] считали, что для мощных черноземов ЦентральноЧерноземной полосы мелкокомковатая зернистая структура с зернами 1-5 мм наиболее благоприятна для водного, воздушного и пищевого режимов, роста корневых систем растений.

    Почва, состоящая из агрегатов меньше 0,25 мм, обнаруживает свойства бесструктурной: она медленно пропускает воду и быстро высыхает, т. е. плохо запасает воду, неэффективно использует выпадающие осадки, подвержена водной и ветровой эрозии. Будучи увлажненной, она содержит мало воздуха. Температурные колебания в такой почве более резкие, чем в структурной [1, 3, 4, 6, 7].

    Той или иной структурой почвы обусловливаются до известной степени ее водные, воздушные и тепловые свойства, особенно водопроницаемость, влагоемкость и водопроводимость [8]. Структурной почве присуще сбалансированное содержание воздуха и воды. Так, при влажности на уровне наименьшей влагоемкости соотношение воды и воздуха в процентах составляет 60 : 40, что соответствует оптимальным условиям для развития корневых систем растений, почвообитающих животных, аэробных микроорганизмов в межагрегатной среде и на поверхности агрегатов и анаэробных форм в массе самих агрегатов [1].

    Содержание воздуха и воды и доступность их для растений и микроорганизмов во многом определяются наличием пор различного размера. В таблице 1 представлена информация о размере пор и их значении для сохранения влаги и жизнедеятельности организмов. Влага, доступная для растений, содержится в порах размером 0,1-30 мкм, в основном это

    мезопоры, согласно таблице 1, составленной на основе данных T. J. Marshall и J. W. Holmes [9, 10].

    Таблица 1 — Размеры пор и их значение для сохранения влаги и

    жизнедеятельности организмов

    Поры Размер пор Возможность роста корней Отношение к влаге Примечание

    мм мкм молекул воды

    Макропоры 10 10000 30000000 + Быстро освобождаются от воды

    1 1000 3000000 +

    0,1 100 300000 +

    Мезопоры 0,01 10 30000 + Способны сохранять влагу

    0,001 1 3000 + Наименьшие поры для бактерий

    Микропоры 0,0001 0,1 300 +

    0,00001 0,01 30 Влага недоступна для растений Заполнены водой постоянно Стенки пор — ка-тионно-обменные поверхности

    0,000001 0,001 3

    При оценке структурного состояния важно, чтобы агрегаты были водопрочными, долговечно устойчивыми. П. В. Вершинин различал истинную и условную водопрочность. Так, истинная водопрочность измерялась при быстром погружении агрегатов в воду, а условная определялась при погружении в воду капиллярно-насыщенных агрегатов, при этом условная водопрочность всегда была выше [4]. На основе этого явления можно заключить, что при медленном насыщении влагой структура почвы сохраняется лучше.

    В. Р. Вильямс выделял два свойства почвенных агрегатов: связность и прочность. Под связностью понимается способность агрегата противостоять механической силе воздействия, она зависит от количества иловатых и особенно коллоидных частиц. Прочность — способность агрегата длительно противостоять размывающему действию воды, она зависит только от качества перегноя и обусловлена цементацией механических элементов свежеосажденным перегноем. Водопрочность почвенных агре-

    гатов обусловлена различной природой «клеящих» веществ, участвующих в структурообразовании, их связью с механическими элементами [6]. Почвенный агрегат может быть связным, но непрочным. Так, комочек глины трудно разрушить рукой, но в воде он быстро распадается на составляющие его механические элементы.

    Агрономически ценной считается водопрочная с высокой порозно-стью структура. Однако если водопрочность обусловлена водонепроницаемостью агрегатов, связанной с наличием в основном тонких неактивных пор, она не может быть агрономически ценной.

    Методы изучения структуры можно подразделить на группы: 1) морфологическое описание структуры; 2) изучение качества структуры: водопрочности и механической прочности; 3) выяснение природы водо-прочности и механической прочности почвенного агрегата путем изучения его строения и причин, обусловливающих связь между отдельными первичными частицами [6].

    Оценку структуры почвы в отношении ее водопрочности проводят по количеству агрегатов определенного размера, получающихся после «мокрого» просеивания. Для оценки структурного состояния используют также показатели определения общего количества агрегатов > 0,25 мм при «мокром» просеивании (классификация, предложенная И. В. Кузнецовой), критерий водопрочности агрегатов [критерий АФИ: отношение суммы агрегатов (1,00-0,25 мм) при «мокром» и «сухом» просеиваниях (%)]. По мнению А. Л. Золотарева и А. К. Шерстнева, наиболее информативным и важным показателем оструктуренности почв является коэффициент водопрочности почвенных агрегатов K (%), определяемый по методу Андрианова — Качинского [11].

    За рубежом при оценке структуры почвы используют такие показатели, как распад (slaking) и дисперсия (dispersion) почвенных агрега-

    тов1 [12]. Если дисперсия в основном обусловлена химическими стрессами, то распад почвенных агрегатов происходит ввиду того, что их прочность не может противостоять возникающим при орошении воздействиям, таким как неравномерное набухание, защемленный воздух, расклинивающий стресс, теплота смачивания [13].

    Водопрочная структура особенно важна в орошаемом земледелии, потому что после увлажнения поверхности почвы, которое может происходить значительно чаще, чем характерное для природных засушливых условий увлажнение атмосферными осадками, почва не должна покрываться непроницаемой для воздуха и воды коркой, а должна сохранять комковато-зернистую структуру после подсыхания.

    При смачивании почвенных частиц на их поверхности образуется пленка, которая «расклинивает» или «раздвигает» частицу. Это действие воды называют расклинивающим давлением водных пленок. Кроме того, при увлажнении, особенно сухой почвы, внутрь агрегата поступает вода. Когда она поступает быстро, давление внутри агрегата повышается и буквально взрывает его. Если же внутри агрегата между частицами, составляющими его, имеются прочные связи, препятствующие вышеописанному действию воды, то он обладает водопрочностью или является водоустойчивым [3].

    Все агрегаты состоят из элементарных почвенных частиц (рисунок 1). Теоретически элементарная почвенная частица — это минерал, обломок породы, их осколки, коллоиды, остатки растений. Именно элементарные почвенные частицы определяют гранулометрический состав почв. Механизмы образования агрегатов из этих частиц пока гипотетичны.

    1 Chap. D4. Slaking and dispersion [Electronic resource]. — Mode of access: http:www.dpi.nsw.gov.au/__data/assets/pdf_file/0008/127277/Slaking-and-dispersion.pdf, 2015.

    Рисунок 1 — Схема агрегатного строения почв [3]

    Одной из гипотез образования структуры, представляющих возможные механизмы влияния органического вещества на агрегатообразование, является гипотеза влияния на него гидрофильных и гидрофобных компонентов (амфифильности) органического вещества [3, 14]. Амфифиль-ность — это свойство природных органических веществ проявлять как гидрофобные (отталкивать воду), так и гидрофильные (притягивать молекулы воды, соединяться с ними) качества. Большинство биологических макромолекул являются амфифильными веществами. Амфифильность обусловлена наличием в их составе как гидрофильных (полярных) групп, так и гидрофобных (неполярных) зон. Если на поверхности гидрофильной минеральной частицы отсутствуют амфифильные органические вещества,

    то частицы распадаются в воде под действием расклинивающего давления (рисунок 2, а). Если амфифильные органические вещества присоединяются своей гидрофильной частью к минеральной частице, а их гидрофобная часть взаимодействует с гидрофобными частями другой амфифильной органической частицы, то агрегат является более водоустойчивым (рисунок 2, б). Ограничение скорости поступления воды в агрегат за счет гидрофобных частей органических молекул обуславливает уменьшение расклинивающего давления и тем самым увеличивает водоустойчивость.

    а

    б

    Рисунок 2 — Схема агрегата, распадающегося в воде под действием расклинивающего давления (а), и агрегата, водоустойчивого за счет формирования сил гидрофобного взаимодействия между частицами (б) [3]

    Таким образом, структура почвы обеспечивает благоприятный водно-воздушный режим для корневой системы растения, способствует лучшему снабжению питательными элементами, что в конечном итоге сказывается на получении более высоких урожаев на структурных почвах.

    Орошаемые земли призваны обеспечивать гарантированный урожай сельскохозяйственных культур при недостаточном количестве атмосферных осадков для ее выращивания, т. е. урожайность на этих землях должна быть стабильно высокой, чтобы окупать дополнительные затраты, связанные с эксплуатацией этих земель. Поэтому наличие и сохранение благо-

    приятной почвенной структуры является одной из приоритетных задач орошаемого земледелия.

    Орошаемые земли отличаются от богарных тем, что на орошаемые поля подается дополнительное количество воды, причем качество этой воды и способ ее распределения по полю отличаются от естественных природных условий. Рассмотрим влияние этих двух факторов на структуру почвы.

    Качество воды во многом определяется ее катионно-анионным составом. Наибольшее влияние на ухудшение структуры почвы имеет содержание в оросительной воде катиона натрия и его соотношение с другими катионами. Критериями, по которым определяется угроза утраты почвой структуры, являются такие показатели воды, как SAR (Sodium Adsorption Ratio — натриево-адсорбционное отношение) и EC (Electrical Conductivity — удельная электропроводность). ЕС оросительной воды определяют с использованием кондуктометров, единицами измерения является дСм/м. SAR определяется по формуле:

    SAR=- Na+

    II

    Ca2+ + Mg2+

    2

    где №+, Са2+, Mg2+ — содержание натрия, кальция и магния в оросительной воде, мг-экв./дм3.

    На рисунке 3 представлен график, с помощью которого можно прогнозировать устойчивость почвенной структуры. Так, если значения соответствуют I зоне, то вероятность проблем, связанных с утратой почвой структуры, очень высока, если же значения соответствуют III зоне, то проблем со стабильностью почвенной структуры быть не должно, II зона является переходной, и возникновение проблем, связанных со стабильностью почвы, зависит от свойств почвы.

    I — зона риска утраты водопрочности почвы; II — переходная зона, возникновение проблем зависит от свойств почвы; III — зона стабильной почвенной структуры

    Рисунок 3 — Отношение между показателями SAR и EC в оросительной воде для прогноза устойчивости структуры почвы1

    Свойства почвы, которые могут в значительной степени повлиять на водопрочность, во многом определяются минералогическим составом. Однако данный анализ является сложным, поэтому на основе многочисленных данных, полученных в Австралии и США, был выведен показатель CCR, который является отношением емкости катионного обмена (мг-экв./100 г почвы) к содержанию глины в почве (%) [15, 16]. Значения этого показателя и соответствующие им преобладающие глинистые почвенные минералы представлены в таблице 2.

    Таблица 2 — Отношение между CCR и глинистыми минералами (на основе данных R. J. Shaw и др. [15, 16])

    CCR Преобладающий глинистый почвенный минерал

    < 0,2 Каолинит

    0,20-0,35 Иллит и каолинит

    0,35-0,55 Смесь глинистых минералов

    0,55-0,75 Смесь глинистых минералов с высокой долей смектита

    > 0,75 Преобладает смектит

    С учетом гранулометрического и минералогического состава почвы определяются допустимые пределы SAR для оросительной воды. Одним

    1 Australian and New Zealand Guidelines for Fresh and Marine Water Quality (2000). Vol. 3, Chap. 9. Primary Industries. 9.2. Water quality for irrigation and general use [Electronic resource]. — Mode of access: http:www.gfmwq-guidelines-vol3-9-2.pdf, 2015.

    Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(21), 2016 г., [134-154] из примеров может служить таблица 31.

    Таблица 3 — Допустимые пределы SAR для почв различного

    гранулометрического и минералогического состава

    Содержа- Гранулометрический Допустимое значение SAR в оросительной воде

    ние глины, состав Минералогический состав почвенной глины CCR

    % < 0,35 0,35-0,55 0,55-0,75 0,75-0,95 > 0,95

    < 15 Песок, супесь > 20 > 20 > 20 > 20 > 20

    15-25 Суглинок, пылеватый суглинок 20 11 10 10 8

    25-35 Иловатый суглинок 13 11 8 5 6

    35-45 Легкая глина 11 8 5 5 5

    45-55 Средняя глина 10 5 5 5 5

    55-65 Среднетяжелая глина 5 5 5 4 4

    65-75 Тяжелая глина — 4 4 4 4

    75-85 Тяжелая глина — — 4 5 5

    Таким образом, сопоставив данные таблиц 2 и 3, можно заключить, что содержание натрия в оросительной воде должно быть тем меньше, чем тяжелее гранулометрический состав и выше содержание смектита. В то же время на легких почвах допустимо использование оросительной воды с более высоким содержанием натрия. Такие ограничения во многом диктуются тем, что при разрушении структуры тяжелых почв происходит образование поверхностной корки, уплотнение почвенного профиля мельчайшими глинистыми частицами, закупоривание почвенных пор, которые не могут запасать влагу, доступную для растений.

    Сельскохозяйственные культуры по своей устойчивости к содержанию натрия в почве можно условно разделить на три группы (таблица 4): чувствительные, относительно устойчивые, устойчивые2.

    Как можно видеть из данных таблицы 4, даже самые чувствительные культуры способны произрастать при значительном содержании обменного натрия, а главным лимитирующим фактором является недостаток кислорода, который возникает при утрате почвенной структуры.

    1 Australian and New Zealand Guidelines for Fresh and Marine Water Quality (2000). Vol. 3, Chap. 9. Primary Industries. 9.2. Water quality for irrigation and general use [Electronic resource]. — Mode of access: http:www.gfmwq-guidelines-vol3-9-2.pdf, 2015.

    2 Water quality for agriculture [Electronic resource]. — Mode of access: http:www.fao.org/docrep/003/t0234e/t0234e05.htm, 2015.

    Таблица 4 — Относительная устойчивость некоторых культур к обменному натрию

    Чувствительные, содержание обменного натрия менее 15 % Относительно устойчивые, содержание обменного натрия 15-40 % Устойчивые, содержание обменного натрия более 40 %

    Авокадо (Persea americana) Плодовые культуры Орехи Фасоль (Phaseolus vulgaris) Хлопок (в период прорастания) (Gossypium hirsutum) Кукуруза (Zea mays) Горох (Pisum sativum) Грейпфрут (Citrus paradisi) Лимон (Citrus sinensis) Персик (Prunus persica) Мандарин (Citrus reticulata) Чечевица (Lens culinaris) Арахис (Arachis hypogaea) Нут (Cicer arietinum) Вигна (Vigna sinensis) Морковь (Daucus carota) Клевер (Trifolium repens) Паспалум расширенный (Paspalum dilatatum) Овсяница (Festuca arundinacea) Салат (Lactuca sativa) Сахарный тростник Горчица сарептская (Brassica juncea) Овес (Avena sativa) Лук (Allium cepa) Редис (Raphanus sativus) Рис (Oryza sativus) Рожь (Secale cereale) Райграс (Lolium multiflorum) Шпинат (Spinacia oleracea) Томаты (Lycopersicon esculentum) Вика (Vicia sativa) Пшеница (Triticum vulgare) Люцерна (Medicago sativa) Ячмень (Hordeum vulgare) Свекла столовая и сахарная (Beta vulgaris) Свинорой пальчатый, бермудская трава (Cynodon dactylon) Хлопок (Gossypium hirsutum) Параграсс (Brachiaria mutica) Пырей (Agropyron cristatum)

    Таким образом, для сохранения структуры почвы необходимо учитывать такие показатели качества оросительной воды, как SAR (единицы SAR), EC (дСм/м), и такие показатели почвы, как гранулометрический состав (% содержания глины), емкость катионного обмена (мг-экв./100 г почвы).

    Что касается способа распределения воды по полю, то основными способами являются поверхностный полив, дождевание и капельное орошение.

    При поверхностном поливе, когда увлажнение почвы происходит во время горизонтального перемещения воды по поверхности поля при вертикальном просачивании ее гравитационным путем и последующем насыщении почвы по капиллярам [17], наибольшее влияние воды (без учета

    качества) проявляется через «расклинивающее» действие водных пленок, разрушающее действие защемленного воздуха внутри агрегатов, а также разрушающее действие потока воды, протекающего по борозде или полосе поля.

    Основное внимание при поверхностном поливе для сохранения почвенной структуры должно быть уделено скорости потока и расходу воды в борозде. При больших скоростях и расходах возможна эрозия почвы. Для предупреждения эрозии скорость потока не должна превышать 0,15 м/с, величина расхода Q (л/мин) должна подчиняться зависимостям, учитывающим уклон борозды (%) (таблица 5). На практике верхний предел расхода потока составляет около 190 л/мин, при больших расходах необходимо увеличивать площадь сечения борозды.

    Таблица 5 — Расход воды в борозде для почв разной эрозионности1

    Эрозионность почв Зависимость

    Эрозионно устойчивые Q = 57/S

    Средняя Q = 47/S

    Умеренная Q=38/S

    Высокая Q=19/S

    Примечание — Q — расход потока, л/мин; S — уклон борозды, %.

    При дождевании вода распространяется по полю наиболее естественным способом в виде дождя, а точнее, многочисленных капель дождя. Поэтому на структуру почвы воздействует не только качество воды, но и качество искусственного дождя, которое характеризуется такими величинами, как диаметр капель (мм), интенсивность дождя (мм/мин), скорость падения капель (м/с). В таблицах 6 и 7 представлены характеристики естественного природного дождя и искусственного дождя, создаваемого наиболее распространенными дождевальными машинами. Наиболее благоприятным для растений и почвы считается моросящий дождь, состоящий из капель диаметром 0,4-0,9 мм [18, 19].

    1 National irrigation guide. Pt. 652 [Electronic resource]. — 1997. — Mode of access: http:directives.sc.egov.usda.gov/OpenNonWebContent. aspx?content=17837.wba, 2015.

    13

    Таблица 6 — Характеристика естественного дождя [17, 20]

    Характеристика дождя Интенсивность дождя Диаметр капель, мм Скорость падения капель, м/с

    мм/мин мм/ч

    Моросящий 0,0064 0,4 0,2 0,75

    Легкий 0,016 1,0 0,5 2,0

    Умеренный 0,066 4,0 1,0 4,0

    Сильный 0,25 15,0 1,5 5,0

    Очень сильный 0,66 40,0 2,1 6,7

    Ливень 1,67 100,0 5,0 8,0

    Таблица 7 — Характеристика искусственного дождя [21-23]

    Марка поливной техники Интенсивность дождя Диаметр капель, мм Скорость падения капель, м/с

    мм/мин мм/ч

    ДМ «Кубань-ЛШ» 0,50 30 1,0-1,8 4,5

    ДМ «Кубань» 1,01 60 0,5-1,1 2,3

    МДШ-30/275 0,50 30 1,0-1,7 4,5

    ДМ «Фрегат» 0,17-0,29 11-18 1,0-1,6 4,5

    ДМ «Ладога» 0,65 39 1,0-1,5 4,5

    ДМ «Волжанка» 0,30 18 1,5-2,8 4,5

    ДМ «Днепр» 0,67 40 1,2-1,9 4,6

    ДКДФ-1 0,28 16,8 0,57-1,20 2,47-4,64

    Данные таблиц 6 и 7 указывают на то, что скорости, с которыми любые капли (как естественного, так и искусственного дождя) падают на поверхность земли, превышают скорость потока (рассмотренную выше), которая вызывает эрозию. Дождь смачивает верхний слой почвы, и она становится такой же увлажненной, как и почва борозды, по которой протекает поток. Поэтому любой дождь разрушает почвенную структуру. Исследованиями А. М. Поспелова [19], А. М. Абрамова [24] и др. установлено, что под воздействием дождя почвенные агрегаты в поверхностном слое на глубину 2-3 см разрушаются, происходит заплывание почвы, в результате чего скорость поглощения воды снижается. Разрушение почвенных частиц происходит тем больше, чем выше интенсивность дождя и крупнее капли. Скорость капли диаметром 4 мм при ударе о землю составляет порядка 8 м/с и сопоставима с ударом трехметровой волны о скалу [25]. Согласно современным представлениям капли диаметром более 4 мм являются нестабильными и могут существовать короткое время, а затем распадаются на более мелкие. Наиболее устойчивой сферической формой облада-

    ют капли диаметром около 1,0 мм. Однако некоторые капли диаметром менее 0,8 мм могут иметь скорость, во много раз (до 10 раз) превосходящую предельную скорость падения [26, 27]. Зафиксировать это явление помогли современные оптико-электронные приборы для измерения распределения частиц осадков по размерам и скоростям — оптические дисдро-метры [28-30]. В наибольшей степени дождь воздействует на частицы пыли, не обладающие той связностью, которую имеют глинистые частицы, и вместе с тем легко перемещающиеся [31].

    При капельном орошении кажущееся небольшое количество воды, поступающее на всю поверхность поля, непосредственно под капельницами поступает со значительной интенсивностью. Например, по данным D. R. Сите, проводившему опыты на супесчаной почве, при расходе капельницы 4 л/ч увлажняется почвенный круг около 30 см, что соответствует интенсивности дождя около 60 мм/ч, которая бывает при тропическом ливне [7, 13]. Поэтому почва под капельницей испытывает действие воды, превосходящее по интенсивности воздействие при дождевании.

    Анализ современных способов полива показал, что все они негативно влияют на структуру почвы. В естественных условиях разрушающему действию воды противостоит растительность, которая покрывает почву. Она снижает скорость капель, обеспечивает поступление свежего органического вещества в почву, которое является важнейшим условием качественной структуры. В тех местах, где растительности нет, сформировались пустыни, почва которых лишена структуры, это либо пески, либо бесструктурные глины. Такое противоречие, при котором невозможно создать условия, не разрушающие структуру почв, вызывает поиск новых подходов к организации орошения. Примерами таких новых подходов являются циклическое орошение, внутрипочвенная импульсная континуально-дискретная парадигма ирригации и др. [32-34].

    Выводы. В результате анализа литературных источников установле-

    но, что структура проявляется в почвах, более тяжелых по гранулометрическому составу, чем легкосуглинистые.

    Наиболее благоприятными для продуктивности растений являются агрегаты почвы размером 2-3 мм. Важно наличие в агрегатах пор размером от 0,1 до 30 мкм, в которых создаются условия для сохранения доступной влаги для роста корней и жизнедеятельности бактерий.

    Одним из показателей качества структуры является водопрочность агрегатов, обусловленная цементацией механических элементов свежеоса-жденным органическим веществом.

    В настоящее время отсутствует теория механизма образования структуры. Одной из гипотез является гипотеза влияния амфифильности органического вещества на агрегатообразование.

    Водопрочность агрегатов особенно важна в орошаемом земледелии ввиду того, что любой способ орошения имеет определенное отрицательное влияние на структуру почвы, которое проявляется в химическом и физическом воздействии воды, поступающей в почву. Химическое воздействие в основном обусловлено катионно-анионным составом воды и может быть охарактеризовано через показатели SAR и EC. Почвы тяжелого гранулометрического состава, содержащие глинистые минералы с высокой долей смектита (монтмориллонита), должны поливаться водой с минимальным содержанием натрия.

    Физическое воздействие воды связано со скоростью ее распространения в почве: высокие скорости отрицательно влияют на структуру почвы и способствуют ее разрушению. Для сохранения структуры почвы предпочтительным является медленное поступление воды в почву, что проявляется в ограничении скорости потока в поливной борозде до 0,15 м/с, скорости падения капель до 4 м/с при их диаметре от 0,4 до 1,0 мм, интенсивности водоподачи до значения, сопоставимого со скоростью впитывания.

    Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(21), 2016 г., [134-154] Список литературы

    1 Плодородие почв и сельскохозяйственные растения: экологические аспекты / В. Ф. Вальков, Т. В. Денисова, К. Ш. Казеев, С. И. Колесников, Р. В. Кузнецов. -Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2008. — 416 с.

    2 Захаров, С. А. Курс почвоведения / С. А. Захаров. — М. — Л.: Сельколхозгиз, 1931. — 550 с.

    3 Теории и методы физики почв: коллектив. моногр. [Электронный ресурс] / под ред. Е. В. Шеина, Л. О. Карпачевского. — М.: «Гриф и К», 2007. — Режим доступа: http:pochva.com, 2014.

    4 Вершинин, П. В. Почвенная структура и условия ее формирования / П. В. Вершинин. — М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1958. — 188 с.

    5 Роде, А. А. Несколько данных о мощных черноземах Курской зональной опытно-мелиоративной станции и изменении их свойств при орошении / А. А. Роде, Д. В. Федоровский // Орошение сельскохозяйственных культур в ЦентральноЧерноземной полосе РСФСР: сборник. — М., 1956. — С. 85-98.

    6 Вадюнина, А. Ф. Методы исследования физических свойств почв / А. Ф. Ва-дюнина, З. А. Корчагина. — М.: Агропромиздат, 1986. — 416 с.

    7 Murray, R. S. The Impact of Irrigation on Soil Structure [Electronic resource] / R. S. Murray, C. D. Grant; University of Adelaide. — 2007. — 31 p. — Mode of access: http: lwa.gov. au/products/pn20619, 2015.

    8 Захаров, С. А. Курс почвоведения / С. А. Захаров. — М. — Л.: Госиздат, 1927. —

    455 с.

    9 Marshall, T. J. Soil Physics / T. J. Marshall, J. W. Holmes. — 2nd ed. — Cambridge University Press, 1988. — 374 p.

    10 Marshall, T. J. Soil Physics / T. J. Marshall, J. W. Holmes, C. W. Rose. — 3rd ed. -Cambridge University Press, 1996. — 247 p.

    11 Золотарев, А. Л. Влияние смытости на структурное состояние чернозема обыкновенного карбонатного / А. Л. Золотарев, А. К. Шерстнев // Материалы V Всероссийского съезда почвоведов им. В. В. Докучаева, г. Ростов-на-Дону, 18-23 августа 2008 г. — Ростов н/Д.: Ростиздат, 2008. — С. 7.

    12 Soil Quality Test Kit Guide / United States Department of Agriculture, Agricultural Research Service, Natural Resources Conservation Service, Soil Quality Institute. — 1999. -82 p.

    13 Currie, D. R. Soil Physical Degradation due to Drip Irrigation in Vineyards: Evidence and Implications: Ph.D. thesis / Currie D. R. — The University of Adelaide, 2006. -108 p.

    14 Милановский, Е. Ю. Гумусовые вещества почв как природные гидрофобно-гидрофильные соединения / Е. Ю. Милановский. — М.: ГЭОС, 2009. — 186 с.

    15 Shaw, R. J. Root zone sodicity / R. J. Shaw, K. J. Coughlan, L. C. Bell // Sodic soils: Distribution, properties, management, and environmental consequences. — N. Y.: Oxford University Press, 1998. — P. 95-106.

    16 Eldridge, S. M. Sugar soils: A guide to characterising Australian sugarcane soils / S. M. Eldridge; A CRC Sugar Technical Publication September. — Townsville: CRC for Sustainable Sugar Production, 2003. — 169 p.

    17 Лебедев, Б. М. Дождевальные машины / Б. М. Лебедев. — М.: Машиностроение, 1977. — 244 с.

    18 Мелиорация и водное хозяйство. Т. 6. Орошение: справочник / под ред. Б. Б. Шумакова. — М.: Агропромиздат, 1990. — 415 с.

    19 Поспелов, А. М. Дождевание / А. М. Поспелов — М.: Сельхозиздат, 1962. —

    168 с.

    20 Гемфрис, В. Физика воздуха / В. Гемфрис. — М.: ОНТИ НКГП СССР, 1936. —

    515 с.

    21 Губер, К. В. Требования к характеристикам дождя при создании дождевальной техники / К. В. Губер, Г. П. Лямперт, М. Ю. Храбров // Современные проблемы ме-лиораций и пути их решения. — М., 1999. — Т. 1(98). — С. 187-199.

    22 Снипич, Ю. Ф. Применение основных законов дождевания при обосновании конструкции ДМ «ДКФ-1ПК-1» / Ю. Ф. Снипич, А. Е. Шепелев // Мелиорация и водное хозяйство. — 2006. — № 4. — С. 57-58.

    23 Слабунов, В. В. Повышение эффективности полива путем совершенствования конструктивных параметров дождевателя консольного дальнеструйного фронтального: автореф. дис. … канд. техн. наук: 06.01.02 / Слабунов Владимир Викторович. — Саратов, 2005. — 22 с.

    24 Абрамов, А. М. Определение параметров впитывания воды в почву с учетом энергетических характеристик дождя / А. М. Абрамов // Почвоведение. — 1985. — № 6. -С. 137-143.

    25 Egbert Giles Leigh Jr. Tropical Forest Ecology: A View from Barro Colorado Island / Egbert Giles Leigh Jr.; Smithsonian Tropical Research Institute. — Oxford University Press, 1999. — 245 p.

    26 Mills, A. Falling Faster — Researchers Confirm Super-Terminal Raindrops [Electronic resource] / A. Mills // Michigan Tech News. — 2015, February. — Mode of access: http:www.mtu.edu/news/stories/2015/february/falling-faster-researchers-confirm-super-termi-nal-raindrops.html, 2015.

    27 Do all raindrops fall at terminal speed? / G. Montero-Martinez, A. B. Kostinski, R. A. Shaw, F. Garcia-Garcia // Geophysical Research Letters. — 2009. — Vol. 36, Iss. 11. -P. 8-18. — DOI: 10.1029/2008GL037111.

    28 Kruger, A. Two-dimensional video disdrometer: A description / A. Kruger, W. F. Krajewski // J. Atmos Oceanic Technol. — 2002. — 19. — P. 602-617.

    29 A new optical instrument for simultaneous measurement of raindrop diameter and fallspeed distribution / D. Hauser, P. Amayenc, B. Nutten, P. Waldteufel // J. Atmos. Oceanic Technol. — 1984. — № 1. — P. 256-269.

    30 Кобзев, А. А. Оптико-электронный двухканальный измеритель атмосферных осадков: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.11.07 / Кобзев Алексей Анатольевич. -Томск, 2013. — 22 с.

    31 Маккавеев, Н. И. Русло реки и эрозия в ее бассейне / Н. И. Маккавеев. — М.: Изд-во АН СССР, 1955. — 346 с.

    32 Щедрин, В. Н. Теория и практика альтернативных видов орошения черноземов юга Европейской территории России / В. Н. Щедрин, С. М. Васильев. — Новочеркасск: Лик, 2011. — 435 с.

    33 Обоснование и пути реализации внутрипочвенной импульсной континуально-дискретной парадигмы ирригации [Электронный ресурс] / В. П. Калиниченко, Т. М. Минкина, А. Н. Сковпень, А. П. Ендовицкий, Л. П. Ильина, А. А. Болдырев, А. Э. Рыхлик, С. А. Ященко, С. А. Ермаков // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации: электрон. периодич. изд. / Рос. науч.-исслед. ин-т проблем мелиорации. — Электрон. журн. — Новочеркасск: РосНИИПМ, 2012. — № 3(07). — 13 с. — Режим доступа: http:rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec128-field6.pdf.

    34 Неблагоприятное влияние орошения на почву и возможности и перспективы применения внутрипочвенной импульсной континуально-дискретной парадигмы ирригации [Электронный ресурс] / В. П. Калиниченко, О. С. Безуглова, Н. Г. Солнцева, А. Н. Сковпень, В. В. Черненко, Л. П. Ильина, А. А. Болдырев, Д. В. Шевченко, Д. А. Скворцов // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации: электрон. периодич. изд. / Рос. науч.-исслед. ин-т проблем мелиорации. — Электрон. журн. — Но-

    вочеркасск: РосНИИПМ, 2012. — № 2(06). — 12 с. — Режим доступа: http:rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec104-field6.pdf.

    References

    1 Valkov V.F., Denisova T.V., Kazeyev K.Sh., Kolesnikov S.I., Kuznetsov R.V., 2008. Plodorodiye pochv i selskokhozyaystvennyye rasteniya: ekologicheskiye aspekty [Soil Fertility and Crop Plants: Environmental Aspects]. Rostov n/D, South Federal University Publ., 416 p. (In Russian).

    2 Zakharov S.A., 1931. Kurs pochvovedeniya [Soil Science Course]. Moscow, Selkolkhozgiz Publ., 550 p. (In Russian).

    3 Teorii i metody fiziki pochv [Theories and Methods Soil Physics: Collective Monograph], 2007, edited by Karpachevskiy L.O., Shein Ye.V., Moscow, «Grif i K» Publ., available: http:pochva.com, [accessed 2014]. (In Russian).

    4 Vershinin P.V., 1958. Pochvennaya struktura i usloviya yeye formirovaniya [Soil Structure and the Conditions of its Formation]. Moscow, Leningrad, Academy of Sciences of USSR Publ., 188 p. (In Russian).

    5 Rode A.A., Fedorovskiy D.V., 1956. Neskolko dannykh o moshchnykh chernozemakh Kurskoy zonalnoy opytno-meliorativnoy stantsii i izmenenii ikh svoystv pri oroshenii [Some data on rich chernozems of Kursk zonal experimental-ameliorative station and change their properties under irrigation]. Orosheniye selskokhozyaystvennykh kultur v Tsentralno-Chernozemnoy polose RSFSR: sbornik [Irrigation of Crops in the Central Black Earth Belt of the RSFSR: a collection of articles]. Moscow, pp 85-98. (In Russian).

    6 Vadyunina A.F., Korchagina Z.A., 1986. Metody issledovaniya fizicheskikh svoystv pochv [Methods of Study of the Physical Properties of Soils]. Moscow, Agropromizdat Publ., 416 p. (In Russian).

    7 Murray R.S., Grant C.D., 2007. The Impact of Irrigation on Soil Structure. University of Adelaide, 31 p., available: http:lwa.gov.au/products/pn20619 [accessed 2015].

    8 Zakharov S.A., 1927. Kurs pochvovedeniya [Soil Science Course]. Moscow, Gosizdat Publ., 455 p. (In Russian).

    9 Marshall T.J., Holmes J.W., 1988. Soil Physics. Cambridge University Press, 2nd ed., 374 p.

    10 Marshall T.J., Holmes J.W., Rose C.W., 1996. Soil Physics Cambridge University Press, 3rd ed., 247 p.

    11 Zolotarev A.L., Sherstnev A.K., 2008.Vliyaniye smytosti na strukturnoye sostoyaniye chernozema obyknovennogo karbonatnogo [The impact of erosion on the structural state of carbonate chernozem ordinary] Materialy V Vserossiyskogo syezda pochvovedov im. V. V. Dokuchayeva, g. Rostov-na-Donu 18-23 avgusta 2008 g [Proc. of the 5th All-Russian Congress of Soil Scientists named by Dokuchayev, Rostov n/Don, 18-23 August 2008]. Rostov n/D, Rostizdat Publ., p. 7. (In Russian).

    12 Soil Quality Test Kit Guide. United States Department of Agriculture, Agricultural Research Service, Natural Resources Conservation Service, Soil Quality Institute. 1999. 82 p.

    13 Currie D.R., 2006. Soil Physical Degradation due to Drip Irrigation in Vineyards. Evidence and Implications: Ph.D. thesis. The University of Adelaide, 108 p.

    14 Milanovskiy Ye.Yu., 2009. Gumusovyye veshchestva pochv kak prirodnyye gidrofobno-gidrofilnyye soyedineniya [Humus Matters of Soils as Natural Hydrophobic-Hydrophilic Compounds]. Moscow, GEOS Publ., 186 p. (In Russian).

    15 Shaw R.J., Coughlan K.J., Bell L.C., 1998. Root zone sodicity. Sodic soils: Distribution, properties, management, and environmental consequences. N. Y.: Oxford University Press, pp. 95-106.

    16 Eldridge S.M., 2003. Sugar soils: A guide to characterising Australian sugarcane

    soils A CRC Sugar Technical Publication September, Townsville: CRC for Sustainable Sugar Production, 169 p.

    17 Lebedev B.M., 1977. Dozhdevalnyye mashiny [Sprinkling Machines]. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 244 p. (In Russian).

    18 Melioratsiya i vodnoye khozyaystvo. T. 6. Orosheniye: spravochnik [Amelioration and Water Management. Vol. 6. Irrigation: Guide], edited by B.B. Shumakov, 1990. Moscow, Agropromizdat Publ., 415 p. (In Russian).

    19 Pospelov A.M., 1962. Dozhdevaniye [Sprinkling]. Moscow, Selkhozizdat Publ., 168 p. (In Russian).

    20 Gemfris V., 1936. Fizika vozdukha [Air Phisics]. Moscow, ONTI NKGP USSR Publ., 515 p. (In Russian).

    21 Guber K.V., Lyampert G.P., Khrabrov M.Yu., 1999. Trebovaniya k kharakteristikam dozhdya pri sozdanii dozhdevalnoy tekhniki [The performance requirements for the rain to create sprinkling machinery]. Sovremennyye problemy melioratsiy i puti ikh resheniya [Modern Reclamation Issues and their Solutions Vol. 1(98)]. Moscow, pp. 187199. (In Russian).

    22 Snipich Yu.F., Shepelev A.Ye., 2006. Primeneniye osnovnykh zakonov dozhdevaniya pri obosnovanii konstruktsii DM «DKF-1PK-1» [Application of the fundamental laws of sprinkling in justifying the construction of sprinkling machine «DKF-1PK-1»]. Melioratsiya i vodnoye khozyaystvo, no 4, pp. 57-58. (In Russian).

    23 Slabunov V.V., 2005. Povysheniye effektivnosti poliva putem sovershenstvovaniya konstruktivnykh parametrov dozhdevatelya konsolnogo dalnestruynogo frontalnogo. Avtoref. dis. kand. tekhn. nauk [Improving the efficiency of irrigation by development the structural parameters of console long-jet frontal sprinkler. Abstract of cand. teh. sci. diss.]. Saratov, 22 p. (In Russian).

    24 Abramov A.M., 1985. Opredeleniye parametrov vpityvaniya vody v pochvu s uchetom energeticheskikh kharakteristik dozhdya [Defining the parameters of water infiltration into the soil taking into account the energy characteristics of rain]. Pochvovedeniye, no 6, p. 137-143. (In Russian).

    25 Egbert Giles Leigh Jr., 1999. Tropical Forest Ecology: A View from Barro Colorado Island. Smithsonian Tropical Research Institute, Oxford University Press, 245 p.

    26 Mills A., 2015. Falling Faster — Researchers Confirm Super-Terminal Raindrops. Michigan Tech News, February, available: http:www.mtu.edu/news/stories/2015/february/ falling-faster-researchers-confirm-super-termi-nal-raindrops.html [accessed 2015].

    27 G. Montero-Martinez, A. B. Kostinski, R. A. Shaw, F. Garcia-Garcia, 2009. Do all raindrops fall at terminal speed? Geophysical Research Letters, vol. 36, no. 11, pp. 8-18, http://dx.doi.org/10.1029/2008GL037111.

    28 Kruger A., Krajewski W.F., 2002. Two-dimensional video disdrometer: A description J. Atmos. Oceanic Technol, no. 19, pp. 602-617.

    29 Hauser D., Amayenc P., Nutten B., Waldteufel P., 1984. A new optical instrument for simultaneous measurement of raindrop diameter and fallspeed distribution. J. Atmos. Oceanic Technol, no. 1, pp. 256-269.

    30 Kobzev A.A., 2013. Optiko-elektronnyy dvukhkanalnyy izmeritel atmosfernykh osadkov. Avtoref. dis. kand. tekhn. nauk [Optoelectronic dual-gauge of precipitation: Abstract of cand. teh. sci. diss.]. Tomsk, 22 p. (In Russian).

    31 Makkaveyev N.I., 1955. Ruslo reki i eroziya v yeye basseyne [The Riverbed and Erosion in its Basin]. Moscow, Academy of Sciences of USSR Publ., 346 p. (In Russian).

    32 Shchedrin V.N., Vasilyev S.M., 2011. [Theory and Practice for Alternative Chernozems Irrigation in the South of European Territory of Russia]. Novocherkassk, Lik Publ., 435 p. (In Russian).

    33 Kalinichenko V.P., Minkina T.M., Skovpen A.N., Yendovitskiy A.P., Ilina L.P.,

    Boldyrev A.A., Rykhlik A.E., Yashchenko S.A., Yermakov S. A., 2012. [Justification and implementation of intrasoil pulse continual-discrete irrigation paradigm]. Nauchnyy Zhurnal Rossiyskogo NIIProblem Melioratsii, no. 3(07), pp. 186-198. (In Russian).

    34 Kalinichenko V.P., Bezuglova O.S., Solntseva N.G., Skovpen A.N., Chernenko V.V., Ilina LP., Boldyrev A.A., Shevchenko D.V., Skvortsov D.A., 2012. [Unfavorable effect on soil of existing ways of watering and opportunities for use of intrasoil pulse continually-discrete irrigation paradigm]. Nauchnyy Zhurnal Rossiyskogo NII Problem Melioratsii, no. 2(06), pp. 38-49. (In Russian)._

    Воеводина Лидия Анатольевна

    Ученая степень: кандидат сельскохозяйственных наук Должность: старший научный сотрудник

    Место работы: федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»

    Адрес организации: Баклановский пр-т, 190, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346421 E-mail: [email protected]

    Voyevodina Lidiya Anatolyevna

    Degree: Candidate of Agricultural Sciences Position: Senior Researcher

    Affiliation: Russian Research Institute of Land Improvement Problems Affiliation address: Baklanovskiy ave., 190, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346421

    E-mail: [email protected]

    Структура почвы | Почвы — Часть 2: Физические свойства почвы и почвенной воды

    Структура – ​​одна из определяющих характеристик почвенного горизонта. Почва имеет только одну структуру на почвенный горизонт, но разные горизонты в почве могут иметь разные структуры. Все факторы почвообразования, особенно климат, влияют на тип структуры, которая развивается на каждой глубине. Зернистая и комковатая структура обычно располагается у поверхности почвы в горизонте А. Недра, преимущественно горизонт В, имеют шаровидно-глыбовое, глыбовое, столбчатое или призматическое строение.Плитчатая структура может быть обнаружена на поверхности или в недрах, в то время как однозернистая и бесструктурная структура чаще всего связаны с горизонтом С. Обратитесь к Почвы — Часть 1 , чтобы определить структуру различных горизонтов почв Холдреджа, Нора, Шарпсбурга и Валентайна.

    Заполнители играют важную роль в почве, поскольку они влияют на объемную плотность, пористость и размер пор. Поры внутри агрегата довольно малы по сравнению с порами между агрегатами и между отдельными частицами почвы.Этот баланс крупных и мелких пор обеспечивает хорошую аэрацию, проницаемость и водоудерживающую способность почвы.

    Обработка почвы, падающие капли дождя и уплотнение в первую очередь ответственны за разрушение агрегатов. Когда режущая кромка почвообрабатывающего орудия проходит через почву, срезающее действие в точке контакта разрушает агрегаты. Если обработка почвы проводится на одну и ту же глубину в течение нескольких лет, может образоваться пахотный поддон. Это одна из форм уплотнения. Частицы, которые когда-то были частью агрегатов, могут переориентироваться и образовать пластинчатые структуры.Степень разрушения агрегатов в результате обработки почвы зависит от количества энергии, которую почвообрабатывающее орудие отдает в почву. Полевой культиватор имеет небольшое прижимное давление и разрушает небольшое количество агрегатов. Однако диск имеет как режущее действие из-за вращения диска, так и срезающее действие. Вместе происходит значительное прижимное давление и разрушение.

    Агрегаты на поверхности почвы могут разрушаться под воздействием дождевых капель. Отдельные частицы, которые когда-то были частью заполнителя, могут легко образовывать корку при высыхании почвы.Корка очень похожа на корку, образовавшуюся на луже после дождя. Воде очень трудно проникнуть в корку, а проросткам трудно протиснуться сквозь корку. Таким образом, полевые работы, приводящие к разрушению агрегатов на поверхности почвы, имеют пагубные побочные эффекты. Частицы также могут разрушаться, если они отделяются от осадков.

    Уплотнение может привести к разрушению заполнителей на поверхности почвы и подпочвы, если приложенная сила от колесного движения, движения животных или движения людей превышает силу, удерживающую заполнитель вместе.Полевые наблюдения показали, что уплотнение может привести к разрушению зернистой структуры на поверхности почвы и преобразованию ее в блочную структуру, а блочная или субугловатая блочная структура в недрах почвы станет бесструктурной.

    Агрегации способствуют рост корней и добавление органического материала. Корни выделяют соединения, которые используются микроорганизмами в качестве пищи. Кроме того, по мере того как корни поглощают воду и высушивают почву, вдоль ослабленных поверхностей образуются трещины. Наконец, когда корни загнивают, корневые каналы служат проводниками для воды, которые облегчают смачивание/высыхание и замерзание/оттаивание.

    Органический материал может быть добавлен в виде растительных остатков, навоза, шлама и сидератов. Эти добавки обычно вносятся в поверхностный слой почвы и имеют решающее значение для развития зернистой и комковатой структуры. Поскольку органический материал включается в почву, почвенных животных и микроорганизмы, он способствует развитию структуры недр.

    Структура почвы | Садоводство Те Кура

    Вы видели, что почвы можно классифицировать по размеру их частиц. Теперь вы изучите другой способ, которым садоводы описывают почвы.

    Соотношение песка, ила и глины описывает текстуру почвы. Однако частицы почвы не всегда существуют как отдельные крошечные единицы. Чаще их находят слипшимися в крошки.

    Размер крошек придает почве ее структуру. Крошки различаются по размеру, но подходящей структурой почвы считается любой размер от 1 мм до 5 мм.

    Крошки такого размера имеют большие воздушные промежутки между собой. Эти пространства называются порами. Размер пор или пористость является еще одной важной частью структуры почвы.

    Поры в почвах с крошкой диаметром 1–5 мм достаточно велики, чтобы оставить место для воздуха и позволить стечь лишней воде. Корни растений и полезные почвенные животные также могут легко перемещаться по почве с рыхлой структурой, и они также имеют доступ к достаточному количеству воздуха и воды.

    Хорошо структурированный грунт с рассыпчатой ​​структурой называется рыхлым .

    На приведенной ниже диаграмме показано, как частицы почвы соединяются вместе, образуя крошку.

    Глина и/или органические вещества скрепляют частицы песка и ила в виде крошки. Когда в глинистую почву добавляют известь или перегной, частицы глины группируются вокруг частиц извести или перегноя. Они слипаются, образуя крошки. Это создает воздушные пространства, поэтому почва лучше дренируется.

    В таблице показаны преимущества и недостатки различных размеров крошки.

    Крошка мельче 1 мм Крошка 1–5 мм Крошка крупнее 5 мм

    Поры слишком малы, и вокруг корней растений недостаточно воздуха   .

    Излишняя вода не сливается свободно.

    Корни растений плохо прорастают через него.

    Поры пропускают достаточно воздуха, а избыток воды свободно стекает.

    Через него легко прорастают корни растений.

    Поры очень большие, и лишняя вода легко дренируется.

    Высыхание представляет собой проблему, поскольку вокруг корней растений слишком много воздуха.

    На фото ниже показано, как выглядит почва с хорошей структурой, если ее выкопать и взять в горсть.

    Влияние структуры почвы на эрозию

    Почвы с хорошо развитой структурой менее подвержены эрозии ветром и водой. Песчаные почвы, не имеющие структуры, легко перемещаются ветром и водой. Их поверхностная структура легко перемещается.

    Поры хорошего размера позволяют воде легко проходить через почву, и эта вода доступна для корней растений. Это позволяет избежать проблем эрозии поверхности.

    Идеальная структура почвы

    Почва с идеальной структурой имеет промежуточные свойства между песчаной почвой и глинистой почвой.Имеет группы крошек размером от 1 мм до 5 мм. Это происходит естественным образом в некоторых почвах, особенно в суглинках, содержащих три частицы: песок, ил и глину.

    Классы почв

    Почвы можно разделить на классы в зависимости от строения почвы.

    Отдельные зерна Неслипшиеся частицы (например, песок).
    Крошки Похож на бисквитную крошку и обычно менее 5 мм в диаметре.
    Блочный Блоки неправильной формы, обычно диаметром 1,5–5 см.
    Комья Трудноразличимые частицы, образующие большие комки. Обычен на глинистых почвах.

      Ключевые моменты

    • Текстура почвы и структура почвы — две разные, но взаимосвязанные характеристики почв.
    • Структура почвы – это то, как частицы почвы соединяются друг с другом и в результате образуются поры.
    • Частицы часто слипаются в крошки.
    • Размер крошки очень важен для определения того, сколько воздуха, воды и питательных веществ содержит почва.
    • Крошки диаметром 1–5 мм создают хорошую структуру почвы.

    Что дальше?

    Перейти к: 5 Альтернативные среды для выращивания.

     

    Структура почвы: определение, типы и формирование

    Прочитав эту статью, вы узнаете о структуре почвы: 1. Определение структуры почвы. 2. Типы почвы.

    Определение структуры почвы :

    Расположение частиц почвы и их агрегатов в определенные определенные структуры называется структурой. Первичные почвенные частицы — песок, ил и глина — обычно сгруппированы в виде агрегатов.Природные агрегаты называются педами, тогда как комья представляют собой искусственно образованную массу почвы.

    Структура изучается в полевых условиях в естественных условиях и описывается по трем категориям:

    1. Тип — форма или схема расположения пешеходов.

    2. Класс — размер пешеходов.

    3. Сорт — степень отличимости пед.

    Типы почвы Структура:

    Существует четыре основных формы строения почвы:

    (а) Пластинчатые:

    В этом структурном типе агрегаты располагаются в виде относительно тонких горизонтальных пластин.Горизонтальные размеры развиты значительно больше, чем вертикальные. Когда агрегаты толстые, их называют пластинчатыми, а тонкие — пластинчатыми (рис. 2.1).

    Плитчатая структура наиболее заметна в поверхностных слоях целинных почв, но может присутствовать и в подпочве. Хотя большинство структурных особенностей обычно являются продуктом сил почвообразования, пластинчатый тип часто наследуется от исходного материала, особенно отложенного водой.

    (b) Призматический:

    Вертикальная ось более развита, чем горизонтальная, что придает форму столба.Когда вершина такого педа закруглена, структура называется столбчатой, а когда плоская, призматической. Они обычно встречаются в подпочвенных горизонтах в засушливых и полузасушливых регионах.

    (c) Блочный:

    Все эти размеры примерно одного размера, а педы имеют кубообразную форму с плоскими или закругленными гранями. Когда грани плоские, а края острые, угловатые, структура называется угловатой блочной. Когда грани и ребра в основном закруглены, это называется подугловатым блочным.Эти типы обычно приурочены к недрам, и их характеристики во многом связаны с дренажом почвы, аэрацией и проникновением корней.

    (d) Сфероидальный (шаровидный):

    Все округлые агрегаты (peds) могут быть отнесены к этой категории, хотя этот термин более правильно относится к тем, которые не превышают 0,5 дюйма в диаметре. Эти округлые комплексы обычно залегают рыхло и обособленно (рис. 2.2 (а), 2.2 (б) и 2.2 (в)].

    При смачивании промежуточные промежутки обычно не закрываются так легко за счет набухания, как это может быть в случае с глыбистым структурным состоянием.Поэтому в сферической структуре инфильтрация, просачивание и аэрация не зависят от увлажнения почвы. Агрегаты этой группы обычно называют зернистыми, относительно менее пористыми; когда гранулы очень пористые, используется термин «рассыпчатый».

    Классы структуры почвы:

    Каждый первичный структурный тип почвы подразделяется на 5 классов размера в зависимости от размера отдельных педов.

    Термины, обычно используемые для классов размера:

    1.Очень тонкий или очень тонкий

    2. Мелкие или тонкие

    3. Средний

    4. Крупный или толстый

    5. Очень грубый или очень толстый.

    Термины «тонкий» и «толстый» используются для пластинчатых типов, а термины «тонкий» и «грубый» используются для других структурных типов.

    Структура почвы:

    Оценки указывают на степень отличимости отдельных педов. Это определяется устойчивостью агрегатов. На качество строения влияет влажность почвы.Класс также зависит от органического вещества, текстуры и т. д.

    Четыре термина, обычно используемые для описания класса структуры почвы:

    1. Бесструктурный:

    Нет заметных педов, таких как рыхлый песок или цементоподобное состояние некоторых глинистых грунтов.

    2. Слабая конструкция:

    Нечеткое образование неустойчивых педов.

    3. Умеренная структура:

    Умеренно хорошо развитые педики, довольно отчетливые.

    4. Прочная конструкция:

    Очень хорошо сформированные педы, достаточно прочные и четкие. Для наименования структуры почвы используется следующая последовательность: класс, класс и тип; например, прочная грубо-ореховатая (почвенная структура).

    Примеры сферической структуры почвы:

    Часто сложные структуры встречаются в почве в естественных условиях. Например, крупные призматические типы могут разбиваться на среднеблочную структуру, образуя сложную структуру.

    Формирование структуры почвы:

    Механизм образования структуры (агрегата) достаточно сложен. При образовании агрегатов ряд первичных частиц, таких как песок, ил и глина, объединяются за счет цементирующего или связывающего действия почвенной коллоидной глины, гидроксидов железа и алюминия и органического вещества.

    Минерал Коллоиды (коллоидная глина) благодаря своим свойствам адгезии и когезии слипаются, образуя агрегаты. Частицы песка и ила не могут образовывать агрегаты, так как не обладают силой сцепления и сцепления.

    Количество и природа коллоидной глины влияют на образование агрегатов. Чем больше глины в почве, тем больше склонность к образованию агрегатов. Частицы глины размером менее 0,001 мм очень легко агрегируются. Таким образом, глинистые минералы с высокой способностью к обмену оснований образуют агрегаты с большей готовностью, чем те, которые имеют низкую способность к обмену оснований. Гидроксиды железа и алюминия действуют как цементирующий агент, связывая частицы почвы вместе. Они также отвечают за формирование агрегатов путем цементирования частиц песка и ила.

    Органическое вещество играет важную роль в формировании почвенных агрегатов. При разложении органического вещества образуются гуминовые кислоты и другие липкие материалы, которые помогают образовывать агрегаты. Установлено, что некоторые грибы и бактерии, участвующие в разложении, обладают цементирующим действием.

    Другая точка зрения на структурообразование заключается в том, что глинистые частицы поглощаются гумусом, образуя глинисто-гумусовый комплекс. Создается впечатление, что гумус поглощает как катионы, так и анионы. В нормальной почве кальций является преобладающим катионом и образует гумат кальция в сочетании с гумусом.

    Факторы, влияющие на структуру почвы:

    Развитие структуры пахотной почвы зависит от следующих факторов:

    1. Климат:

    Климат оказывает значительное влияние на степень агрегации, а также 011 тип структуры. В засушливых районах очень мало агрегации первичных частиц. В семиаридных районах степень агрегации выше, чем в засушливых районах.

    2.Органическое вещество:

    Органическое вещество улучшает структуру как песчаной, так и глинистой почвы. В случае песчаной почвы липкий и слизистый материал, образованный разлагающимся органическим веществом и связанными с ним микроорганизмами, цементирует частицы песка с образованием агрегатов. В случае глинистой почвы он изменяет свойства глины, уменьшая ее связующую способность. Это помогает сделать глину более рассыпчатой.

    3. Обработка почвы:

    Орудия для обработки почвы разбивают крупные комья на более мелкие фрагменты и агрегаты.Для получения хорошей зернистой и комковатой структуры необходима оптимальная влажность почвы. Если содержание влаги слишком высокое, при высыхании образуются большие комья. Если оно слишком низкое, некоторые из существующих агрегатов будут разрушены.

    4. Корни растений:

    Большое количество гранул остается прикрепленным к корням и корневым волоскам, что способствует развитию структуры мякиша. Выделения корней растений также могут действовать как цементирующие агенты при связывании частиц почвы. Корни растений при гниении также могут вызывать грануляцию из-за образования липких веществ.

    5. Почвенные организмы:

    Среди почвенной фауны мелкие животные, такие как дождевые черви, кроты, насекомые и т. д., которые зарываются в почву, являются главными агентами, участвующими в агрегации более мелких частиц.

    6. Удобрения:

    Удобрение, такое как нитрат натрия, разрушает грануляцию, снижая устойчивость агрегатов. Некоторые удобрения, например, известково-аммиачная селитра, помогают в развитии хороших структур.

    7.Смачивание и сушка:

    При увлажнении сухой почвы почвенные коллоиды набухают при поглощении воды. При высыхании усадочные деформации в почвенной массе приводят к образованию трещин, которые разбивают ее на комья и гранулы различных размеров.

    Влияние структуры почвы на другие физические свойства почвы:

    Структура почвы приводит к изменению других физических свойств почвы, таких как пористость, температура, плотность, консистенция и цвет.

    1.Пористость:

    Пористость грунта легко изменяется. В пластинчатой ​​структуре поры меньше, тогда как в комковатой структуре поры больше.

    2. Температура:

    Рассыпчатая структура обеспечивает хорошую аэрацию и просачивание в почву. Таким образом, эти характеристики помогают поддерживать оптимальную температуру по сравнению с пластинчатой ​​структурой.

    3. Плотность:

    Объемная плотность зависит от общего порового пространства в почве.Структура в основном влияет на поровые пространства. Плитчатая структура с меньшим общим объемом пор имеет высокую объемную плотность, тогда как рассыпчатая структура с большим общим объемом пор имеет низкую объемную плотность.

    4. Консистенция:

    Консистенция почвы также зависит от состава. Пластинчатая структура обладает сильной пластичностью.

    5. Цвет:

    Голубоватый и зеленоватый цвет почвы обычно обусловлен плохим дренажем почвы. Плитчатая структура в норме препятствует свободному дренажу.

    Структурное управление почвами :

    (a) Грубая почва:

    Песчаные почвы обычно слишком рыхлые и не обладают способностью поглощать и удерживать достаточное количество влаги и питательных веществ. Им не хватает плодородия и водоудерживающей способности. Существует только один практический метод улучшения структуры такой почвы — внесение органики. Органические вещества будут не только выступать в качестве связующего агента для частиц, но и увеличивать водоудерживающую способность.Дерновые культуры, например, кукуруза, мятлик и др., также способствуют улучшению структурного состояния песчаных почв.

    (b) Мелкозернистая почва:

    Структурное управление глинистой почвой сложнее, чем песчаной. В глине пластичность и сцепление высоки из-за присутствия большого количества коллоидной глины. Когда такая почва обрабатывается во влажном состоянии, ее поровое пространство значительно уменьшается, она становится практически непроницаемой для воздуха и воды и называется лужистой.Когда почва в этом состоянии высыхает, она обычно становится твердой и плотной.

    Обработка глинистой почвы должна производиться при правильной степени влажности. При слишком влажной вспашке структурные агрегаты разрушаются, и получается неблагоприятная структура. С другой стороны, при слишком сухой вспашке поднимаются большие комья, с которыми трудно работать. Грануляция мелкозернистой почвы должна стимулироваться внесением органических веществ. Выращивание дерновых культур также улучшает грануляцию почвы.,

    (c) Рис Почва:

    Сгущение почвы, как правило, полезно для производства риса. При подготовке к посадке риса почву заливают водой, а затем интенсивно вспахивают. Пудлинг разрушает структурные агрегаты. Рассаду риса пересаживают в свежеприготовленную грязь.

    Такое управление почвой помогает бороться с сорняками, а также снижает скорость движения воды вниз (просачивание) через почву. Это важно для поддержания стоячей воды в рисе в течение всего вегетационного периода.Уменьшая просачивание воды, лужистая почва заметно снижает количество воды, необходимой для выращивания урожая риса.

    Полуводные характеристики рисового растения объясняют его положительную реакцию на тип обработки почвы, который разрушает заполнитель. Рис выживает в условиях затопления, потому что кислород движется вниз внутри стебля растения, снабжая корни. Эта характеристика позволяет рису хорошо стоять в условиях заболачивания. Рис можно успешно выращивать на незатопляемой, но затопленной почве.

    Типы структуры грунта — Механика грунта — Гражданское строительство

    Почвы, которые мы видим в природе, могут иметь различную структуру в зависимости от размера составляющих их частиц и способа их образования.

    Структура почвы – это геометрическое расположение твердых частей почвы, представляющих собой частицы почвы, по отношению друг к другу. Структура почвы существенно влияет на движение воздуха и воды в почве. И мы знаем, что количество и движение воды внутри почвы влияет на инженерные свойства почвы.

     

    Поэтому нам важно понимать строение почвенных отложений. Давайте обсудим некоторые из них.

     

    Одинарная Зернистая Структура:

    Такая структура встречается в крупнозернистых почвах. Зерна, которые не связаны друг с другом и составляют почву, такую ​​​​как гравий и песок, образуют такую ​​​​структуру.

     

    Эти крупинки достаточно велики, и гравитация является доминирующей силой, действующей на них.Когда эти частицы оседают, они занимают положение равновесия, поскольку каждая частица находится в контакте с другими окружающими частицами. Структура почвы, сформированная таким образом, называется однозернистой структурой.

    Расположение этих почвенных частиц при их отложении придает почве рыхлую или плотную структуру.

    Плотно упакованные частицы оставляют между собой очень мало пустот, более плотная структура. Чем меньше объем пустот, тем ниже будет его пористость и ниже будет его проницаемость.Плотные грунты обладают более высокой прочностью на сдвиг и малой сжимаемостью, что делает их более предпочтительными для инженерных целей (для строительства).

    При этом частицы почвы, которые рыхло упакованы, оставляя между собой большие пустоты, образуют рыхлую структуру почвы. Рыхлая структура грунта имеет большой объем пустот, следовательно, они имеют высокий коэффициент пустотности и высокую проницаемость, но они неустойчивы. При вибрациях рыхлых грунтов их частицы перемещаются, приобретают более устойчивое положение и образуют более плотное состояние.

     

     

    Сотовые структуры.

    Иногда более мелкие частицы ила, образующиеся при отложении, соединяются друг с другом и образуют мостовидную структуру. Они содержат большие пустоты между этими мостиками и делают почву очень рыхлой по своей природе. Такая сформированная структура называется сотовой структурой.

     

    Поскольку грунт в сотовой конструкции рыхлый, они могут выдерживать нагрузки только в статическом состоянии. При воздействии на них вибрации или ударов конструкция разрушается, происходит большая деформация и грунт достигает относительно более плотного состояния.

     

    Флокулированная структура

    Частицы глины очень малы, имеют чешуйчатую форму и большую площадь поверхности, поэтому их поверхностные силы более выражены в них, чем силы гравитации. Эти частицы имеют отрицательный заряд на поверхности и положительный заряд на краях. Они комбинируют друг друга, соединяя отрицательную поверхность частицы с положительным краем другой. Таким образом, они образуют структуру почвы, которая называется хлопьевидной структурой.

     

    Мы видим, что почвы с хлопьевидной структурой имеют большое количество пустот, поэтому их коэффициент пустотности высок. Эти почвы менее чувствительны к вибрациям, так как образуют прочную электрическую связь.

     

     

    Дисперсная структура:

    При переформовке глинистых грунтов их хлопьевидная структура изменяется, и частицы меняют свою ориентацию с ориентации «край-к-лицу» на ориентацию «лицом-к-лицу». Такая сформированная структура почвы называется дисперсной структурой почвы.

    Эти грунты имеют относительно меньший объем пустот, следовательно, низкий коэффициент пустотности.

     

     

     

    Когда в почве присутствуют как крупнозернистые, так и мелкозернистые частицы, они образуют два типа структуры почвы.

    Крупнозернистый каркас

    и когезионная матричная структура

     

    Крупнозернистый каркас:

    В крупнозернистом скелете крупнозернистые частицы находятся в большем количестве, чем мелкозернистые, и крупные частицы остаются в непосредственном контакте с другими крупными частицами, образуя каркас или скелет.

    Пространство между этими крупными зернами занято мелкими частицами.

    Эти грунты стабильны и менее сжимаемы. Они могут воспринимать большие нагрузки без особой деформации.

     

     

    Когезионная матрица Структура:

    С другой стороны, в связной матричной структуре мелкие частицы, преимущественно глинистые, находятся в гораздо большем количестве, чем крупнозернистые частицы. Крупные зерна кажутся встроенными в мелкие зерна, и между ними нет прямого контакта между частицами.

     

    Их поведение похоже на поведение обычного месторождения глины.

    Проверьте структуру почвы

    Почва состоит из песка, ила, глины и органических веществ. Мельчайшие частицы песка и ила связаны глиной и органическим веществом в агрегаты. Это крошки или комки, в которые превращается почва, когда вы ее копаете. Технический термин для них — педы.

    Расположение агрегатов придает почве ее структуру. Хорошая структура почвы имеет достаточное пространство (поры) между агрегатами, чтобы вода и воздух могли проникать в почву и легко дренироваться, удерживая при этом достаточно влаги для поддержания роста растений. Плохая структура почвы имеет мало агрегатов и мало пор между почвенными частицами.

    Копание

    Выкапывание небольшой ямы глубиной 20–30 см даст вам некоторое представление о структуре и прочности верхнего слоя почвы, хотя сухие почвы часто бывают твердыми и не обязательно плохо структурированными.Выкопайте яму, отрежьте кусок сбоку и осторожно поднимите его, чтобы он остался целым. Положите кусок на бок, чтобы рассмотреть его. Рассыпчатая почва обычно более мягкая и более благоприятна для развития корней и побегов, чем массивная почва, в которой частицы почвы имеют одинаковый размер (например, мелкий ил), или комковатая почва, которая распадается на большие комья и с трудом поддается дальнейшему разрушению. или пластинчатая почва, которая распадается на плоские пластинчатые слои (например, почвенные корки).

    Пористость

    Внимательно осмотрите лопату земли на наличие каналов, созданных дождевыми червями, муравьями, корнями старых растений и линиями трещин.Это очень важные характеристики хорошо структурированной почвы, поскольку они обеспечивают легкое проникновение корней и поток воды и воздуха.

    Состав

    В этом упражнении показано соотношение гравия, песка, ила и глины в вашей почве.

    1. Поместите чашку с сухим верхним или нижним слоем почвы в 20-сантиметровую емкость (например, сердечную бутылку), залейте чистой водой и энергично встряхивайте в течение нескольких минут.
    2. Поставьте бутыль вертикально и внимательно наблюдайте, как частицы почвы оседают в следующем порядке: гравий, песок, ил, глина.Большинство частиц оседают в течение пяти минут. Некоторые заполнители настолько прочны, что не распадаются на частицы, и их можно увидеть в виде комков на дне.
    3. Любые частицы, которые не осели через восемь часов, представляют собой диспергированные глины. Отдельные частицы глины свободно перемещаются в воде и не слипаются.

    Текстура

    Сочетание песка, ила и глины придает почве ее текстуру. Существует 19 текстур почвы, от песка до суглинка и тяжелой глины.Следующий тест поможет вам оценить текстуру вашей почвы.

    1. Возьмите небольшую горсть верхнего или нижнего слоя почвы и удалите весь гравий, камни, листья и ветки. Разбивайте любые агрегаты.
    2. Добавляя по капле воды, разомните землю в ладонях, чтобы получился небольшой шарик диаметром около 4 см. Прекратите добавлять воду, как только шарик начнет прилипать к руке, и месите еще 30 секунд. Вы обнаружите, что практически невозможно слепить шар на очень песчаной почве, а на глинистой почве сделать это гораздо проще.
    3. Нажмите на мяч пальцами, чтобы определить его текстуру. Песчаное ощущение указывает на мелкий и крупный песок. (Если поднести мяч к уху, можно услышать шелест песка.) Шелковистое ощущение указывает на ил, а пластичное, липкое ощущение указывает на глину.
    4. Текстуру также можно определить, сделав полоску почвы. Сожмите мяч между большим и указательным пальцами. Чем длиннее лента, тем больше глины в вашей почве.

    Диспергируемость и гашение

    Важно проверить на диспергируемость и гашение, если вы планируете расчищать землю для обработки или строить земляные работы.В дисперсных грунтах влажная или влажная глина распадается на отдельные глинистые частицы вследствие химической реакции между водой и натрием в глине. Эти частицы блокируют поры почвы и запечатывают поверхность почвы. Это хорошо для строительства плотин, но не для пастбищ или сельскохозяйственных культур, потому что вода и корни будут с трудом проникать в почву.

    Засыхание происходит в слабоструктурированных почвах, когда сухая почва быстро увлажняется. Вода проникает в поры и вытесняет воздух. Сила выходящего воздуха заставляет заполнитель разрываться и распадаться на более мелкие частицы.Они смываются в почву и блокируют поры почвы, образуя корку на поверхности почвы.

    1. Бросьте несколько воздушно-сухих заполнителей размером с горошину в емкость с дождевой или поливной водой.
    2. Немедленно осмотрите и через 10 минут оставьте в покое на два часа.
    3. Если вода вокруг заполнителей становится мутной, это означает, что глина в заполнителях разделилась на отдельные частицы и произошло диспергирование.
    4. Если заполнители рассыпаются на более мелкие фрагменты в течение первых 10 минут, значит, недостаточно органического вещества, чтобы удержать их вместе, и говорят, что почва гашеная.
    5. Если агрегаты остаются неповрежденными, органического вещества достаточно, чтобы удерживать их вместе, поэтому условия для роста растений превосходны. Поры останутся открытыми после намокания, и вода будет быстро стекать. Корни легко прорастут, и при высыхании не будет твердой корки.

    Пластичность

    Этот тест поможет вам решить, является ли ваша почва слишком влажной для движения транспортных средств/животных или обработки почвы.

    Быстро сожмите небольшой ком земли в шар и попытайтесь скатать его в стержень диаметром 3 мм.Если вы можете легко сделать связный стержень, почва слишком влажная и не должна обрабатываться с помощью техники. Если вы совсем не можете сделать стержень, то его можно обрабатывать только в том случае, если это глинистая почва; если это суглинок, это указывает на то, что почва слишком сухая для обработки. Если вы можете просто сделать рассыпчатый стержень, содержание воды должно подходить для обработки всех типов почвы.

    Из листовки Soil Sense 9/92. Agdex 504, произведенный Ребеккой Лайнс-Келли, бывшим сотрудником СМИ по почвам, Сельскохозяйственный институт Вуллонгбара, для сельского хозяйства CaLM и Нового Южного Уэльса, регион северного побережья, в рамках Национальной программы по уходу за землей, октябрь 1992 г.

    Почвенные структуры и их типы

    🕑 Время чтения: 1 минута

    Структура почвы формируется за счет геометрического расположения частиц почвы по отношению друг к другу. Разные почвы содержат разные структуры, и каждая структура дает нам свойства конкретной почвы.

    Типы грунтовых структур

    Существует шесть различных типов почвенных структур, и они заключаются в следующем.
    1. Однозернистая структура
    2. Соты
    3. Флокулированная структура
    4. Дисперсная структура
    5. Крупнозернистый каркас
    6. Глиняная матричная структура

    1. Однозернистая структура почвы

    Однозернистые структуры присутствуют в несвязных грунтах, таких как гравий и песок. Зерна менее связных грунтов имеют меньшую поверхностную силу и большую гравитационную силу. Итак, когда мы насыпаем на землю некоторое количество песка или гравия, песчинки будут оседать за счет силы гравитации, а не поверхностной силы.После достижения конечного положения каждое зерно контактирует с окружающими зернами, и образующаяся структура называется монозернистой структурой. Грунты с однозернистой структурой осаждаются под действием сил гравитации, но здесь также имеет значение положение частиц после оседания. Предположим, что все частицы имеют сферическую форму, тогда максимальная пористость (e = 0,90) возникает, когда они расположены в виде кубического массива, как показано на рисунке, и называется самым рыхлым состоянием почвы.Точно так же минимальный коэффициент пустот (e = 0,35) будет иметь место, если они расположены диагонально, как показано на рисунке, который называется самым плотным состоянием. Как правило, частицы не имеют сферической природы, но можно сказать, что коэффициент пустотности однозернистых частиц находится в диапазоне от 0,35 до 0,90. Для использования грунта для целей гражданского строительства коэффициент пустотности грунта должен быть минимальным или, другими словами, предпочтительным является плотный грунт. Рыхлая почва очень неустойчива и не выдерживает вибраций и ударов.

    2. Ячеистая структура почвы

    Сотовая структура почвы содержит частицы размером от 0,02 мм до 0,002 мм, которые обычно представляют собой мелкий песок или ил. Когда этому типу почв позволяют осесть на землю, частицы будут притягиваться друг к другу, соединяться друг с другом и образовывать мостик из частиц. Между этими перемычками также образуется большая пустота, что делает почву очень рыхлой по своей природе. Притяжение частиц происходит из-за сцепления между ними, но это сцепление только из-за их размера, но, тем не менее, эти почвы не пластичны по своей природе.В мелкозернистых песках при добавлении воды к сухому мелкозернистому песку происходит набухание песка, который представляет собой не что иное, как сотовую структуру. Грунт с сотовой структурой ограничен для условий статической нагрузки. Они не могут противостоять вибрациям и ударам под зданием и могут вызвать большие деформации конструкции.

    3. Флокулированная структура почвы

    Флокулированная структура присутствует в частицах глины, которые имеют большую площадь поверхности. Это заряженные частицы, которые имеют положительный заряд на краях и отрицательный заряд на поверхности частицы.Когда между частицами существует чистая сила притяжения, положительно заряженные частицы притягиваются к отрицательно заряженным граням, что приводит к образованию хлопьевидной структуры. Глина, присутствующая в морской зоне, является лучшим примером хлопьевидной структуры. Соль, присутствующая в морской воде, действует как электролит и уменьшает силу отталкивания между частицами, что приводит к образованию хлопьевидной структуры. Этот тип грунтов имеет высокую прочность на сдвиг. Из-за ориентации края к лицу коэффициент пустотности в этом типе почвы высок, а содержание воды также оптимально, но они легкие по весу.Сжимаемость для этого типа грунтов очень низкая.

    4. Структура дисперсного грунта

    Дисперсная структура возникает и в глинистых частицах при переформовке глины. Повторное формование снижает прочность почвы на сдвиг, что снижает чистые силы притяжения между частицами. Следовательно, из-за отталкивания между ними ориентация ребром к лицу превращается в ориентацию лицом к лицу. В конечном итоге сформируется дисперсная структура глины. Этот тип почвы обладает высокой сжимаемостью и меньшей проницаемостью. Потеря прочности при переформовке медленно достигается грунтом со временем.Процесс восстановления прочности после переформовки называется тиксотропией.

    5. Крупнозернистая скелетная структура почвы

    Крупнозернистый скелет — это структура почвы, которая присутствует в сложных грунтах, содержащих как мелкие, так и крупнозернистые частицы. Но он образуется, когда крупнозернистых частиц больше, чем мелкозернистых. Крупнозернистая частица образует скелетообразную структуру, а пустоты между ними заполнены мелкозернистыми или глинистыми частицами.Если он не нарушен, он даст хорошие результаты против больших нагрузок. Если его потревожить, сила значительно снижается.

    6. Глинистая матричная структура почвы

    Структура глинистой матрицы, которая также встречается в сложных грунтах, но количество глинистых частиц или мелкозернистых частиц больше по сравнению с крупнозернистыми частицами. Крупные частицы в этом грунте отделены друг от друга, так как их количество меньше. Этот тип почвы очень стабилен по своей природе и имеет такие же свойства, как и обычные глинистые отложения.

    Уплотнение почвы | Расширение UMN

    Рисунок 24: Тракторы с гусеницами (на заднем плане) и шинами.

    Любое оборудование, будь то гусеницы или шины, может создавать уплотнение. Выбор оборудования, создающего наименьшее уплотнение, зависит от нескольких факторов.

    Тракторы

    Припаркованный гусеничный трактор оказывает давление на грунт приблизительно от 4 до 8 фунтов на квадратный дюйм в зависимости от ширины гусеницы, длины и веса трактора. Этот psi изменяется в зависимости от положения катков промежуточных колес, жесткости пружины в точках крепления, жесткости гусеницы, динамического переноса веса под нагрузкой на дышло и т. д.(Рисунок 24).

    Радиальные шины создают давление на один-два фунта выше, чем их надлежащее давление накачки. Например, если радиальная шина накачана до 6 фунтов на квадратный дюйм, шина оказывает давление на почву от 7 до 8 фунтов на квадратный дюйм. Это давление также зависит от размера грунтозацепа, жесткости шины и нагрузки на дышло.

    Шины с диагональным кордом старого типа, накачанные всего до 6–8 фунтов на квадратный дюйм, не могут эффективно работать и легко изнашиваются при таком низком давлении в шинах. Следовательно, они должны быть накачаны до давления от 20 до 25 фунтов на квадратный дюйм.

    Как бороться с уплотнением почвы

    Чтобы предотвратить уплотнение почвы в зоне плуга, поддерживайте радиальное давление в шинах около 10 фунтов на квадратный дюйм.В зависимости от размера шин вам, возможно, придется добавить двойные шины для достижения этой цели. Обратитесь к местному дилеру шин, чтобы определить правильное давление в шинах.

    Исследование: уплотнение трактора
    Рис. 25: Уплотнение почвы полноприводных и гусеничных тракторов при различной тяговой нагрузке.

    Исследования в Айове показали, что небольшие тракторы, оснащенные либо гусеницами, либо радиальными шинами, создают уплотнение в верхней части от 5 до 8 дюймов. Однако ниже этой глубины эффект уплотнения был незначительным.

    На рис. 25 показана корреляция между давлением в шинах и уплотнением почвы в исследовании, проведенном Университетом штата Огайо. Эффект уплотнения был измерен на глубине 20 дюймов на илистом суглинке (ширина шин составляла примерно 28 дюймов) для четырех различных сценариев. Они сравнили

    • Трактор John Deere 8870 со сдвоенными колесами 710/70R38, правильно накачанными до 6 и 7 фунтов на квадратный дюйм (спереди и сзади)
    • Тот же трактор John Deere с шинами, накачанными до 24 psi
    • Cat Challenger 65 с 24-дюймовой резиновой гусеницей
    • Cat Challenger 75 с 36-дюймовыми резиновыми гусеницами

    С точки зрения физических свойств почвы трактор с правильно накачанными шинами оказался лучшим, за ним очень близко следуют 36-дюймовые гусеницы и 24-дюймовые гусеницы.Трактор с перекачанными шинами стал причиной наибольшего уплотнения. Относительные рейтинги были одинаковыми для автомобилей без груза и с прицепным грузом (40-футовый культиватор).

    Комбайны
    Рисунок 26: Снижение пористости почвы по глубине при различном давлении почвы.

    Общая нагрузка на ось тяжелого полевого оборудования, такого как зерновозы или комбайны, почти одинакова независимо от того, использует ли оборудование гусеницы или шины. Гусеницы улучшают сцепление и управляемость в поле, но 25-тонный прицеп для зерна все равно будет создавать уплотнение подпочвы, независимо от того, есть ли у него гусеницы или шины.

    Исследование: уплотнение комбайна

    В рамках другого исследовательского проекта в Огайо зерновой прицеп на 1200 бушелей сравнивался с комбайном John Deere 9600 с другим расположением гусениц. Двойные шины зерновоза, безусловно, вызвали самое сильное уплотнение. Результаты (Рисунок 26), от наихудшего к наименьшему уплотнению, были следующими:

    1. Двойные колеса зерновой тележки.