Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
6. Физические показатели почв
Плотность почвы – масса абсолютно сухого вещества почвы в единице ее объема ненарушенного естественного сложения.
Плотность определяет соотношение между фазами почвы, связана с ее структурным состоянием. Больше всего плотность зависит от сложения и структуры. Рыхлые почвы с зернистой и комковатой структурой большой пористостью мало плотные. Бесструктурные и слитые – плотные (табл. 3).
Таблица 3
Плотность почв и грунтов
|
Почвы |
d, г/смз. |
Почвы |
d,г/смз. |
|
Пухлый солончак |
0,8–1,0 |
Солонцовый горизонт |
1,5–1,7 |
|
Подзолистый горизонт |
1,2–1,5 |
Глыбы после вспашка |
1,7–1,9 |
|
Болотные почвы |
1,1–1,3 |
Корка после полива |
1,6–1.9 |
|
Лессы |
1,3–1,5 |
Третичные глины |
1,7–2,0 |
|
Целинный чернозем |
1,2–1,3 |
Слитый сухой |
1,9–2,0 |
|
Свежая вспашка |
1,0–1,1 |
Иллювиальные горизонты |
1,6–1,8 |
Чем больше органических соединений в почве, тем плотность ниже, чем больше минералов оксида железа – тем выше. Учет плотности почв позволяет сравнивать значения конкретного показателя (запасы воды, гумуса) в почвах объективно, не зависимо от их гранулометрического состава. Для этого применяют формулу:
W = W(%) d h,
где W (%) – значение определяемой величины в процентах; d – плотность почвы, г/смз; h – мощность слоя почвы, горизонта, в см.
Плотность твердой фазы (удельный вес) – средняя плотность почвенных частиц – масса сухого вещества почвы в единице его истинного объема твердой фазы, выраженная в г/смз или т/мз.
Плотность твердой фазы почвы зависит от ее минералогического состава, количества органических веществ. Плотность твердой фазы почвы малогумусных почв составляет 2,65–2,70 г/смз, у торфяных почв, обогащенных органическими соединениями – 1,4–1,8. Определение плотности твердой фазы почвы проводят по формуле:
d = М/ (М + В – С),
где d – плотность твердой фазы почвы, г/смз; М – масса сухой почвы, г; В – масса мерной колбы с водой, г; С – масса мерной колбы с водой и почвой, г.
Пористость (общая порозность) – суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы, % от общего объема почвы. Она выражает собой величину полной влагоемкости и полной воздухоемкости в объемных процентах. Общая порозность зависит от гранулометрического и минералогического состава почвы, ее структуры и плотности. В почвах песчаного гранулометрического состава ее значения составляют 35–40, глинистых – 44–50, гумусовых – 50–60, оглеенных – 26–28 %.
Порозность аэрации (некапиллярная порозность) учитывает поровые пространства в каждый момент почвы, на ее долю приходится не менее 15 %. Некапиллярная пористость обеспечивает воздухообмен (аэрацию) и водопроницаемость.
В агрономическом отношении важно, чтобы почвы имели максимальную капиллярную порозность (заполненные водой капилляры) и одновременно порозность аэрации (заполненные воздухом некапиллярные поры) не менее 15–22 % от объема, в хорошо оструктуренных почвах капиллярная порозность достигает 25–30 %.
Наиболее значимые параметры: общая порозность (Р) и порозность аэрации (Ра). Общую порозность определяют по формуле:
Робщ = (1– dv/ d)100,
где Робщ – порозность, %; dv – плотность почвы, г/смз; d – плотность твердой фазы почвы, г/смз; dv/d – объем твердой фазы почвы; 100 – коэффициент пересчета в проценты.
Порозность аэрации (Ра) рассчитывают по формуле:
Ра = Робщ – Рw,
где Робщ – порозность, %; Рw – порозность, занятая водой или в упрощенной форме, учитывая плотность воды.
Рw= а dv ,
где а – влажность почвы, %.
У чернозема слитого плотность составляет 1,4 г/смз, порозность – 48 % во влажном состоянии и соответственно до 1,95 г/смз и 26 % – в сухом. Вспашка, рыхление увеличивают пористость, снижают плотность. В корнеобитаемом слое плотность снижается на 10–15 %, пористость растет на 15–20 %, скорость впитывания воды возрастает в двое. Оптимальные условия в пахотном слое создаются при плотности 1,0–1,2 смз и порозности, равной 55–60 %. Оценку общей порозности предложил Н. А. Качинский (табл. 4).
Таблица 4
Агрономическая оценка общей порозности
(суглинистые и глинистые почвы)
|
Общая порозность, % |
Агрономическая оценка |
|
≥ 70 65–55 55–50 ≤ 50 10–25 |
Избыточно пористая (вспушенная почва) Отличная (культурно-пахотный слой) Удовлетворительная (для пахотного слоя) Неудовлетворительная для пахотного слоя Чрезмерно низкая (характерна для уплотненных иллювиальных горизонтов) |
Значение плотности:
1. При уплотнении почвы, уменьшении ее объема, доля твердой фазы и доля, занимаемая недоступной влагой растет. При величине плотности 1,5–1,6 г/смз доля доступной влаги составляет 5–10 % от объема почвы. Чем суше почва, тем большее угнетение испытывают растения от повышенной плотности. С ее ростом на 0,1 г/ смз содержание недоступной растениямвлаги растет на 10 %.
2. Нормальный газообмен нарушается при плотности почв более 1,45 г/смз. Это вызывает сокращение макропор и крупных капилляров, снижается диффузия воздуха и газообмен между почвой и атмосферой, резко сокращается доля О2, подавляется разложение органических соединений.
3. С уплотнением почвы у растений снижается всхожесть, или запаздывает, они ниже ростом, листья слабо окрашены, нарушены формы корневых систем, деформированы клубни. Проникновение корней в горизонты при плотности 1,40–1,55 (1,6) г/смз затруднено, их развитие угнетается.