Вальков - Почвоведение. Издательский центр МарТ
 Скачать 19.72 Mb.
|
|
4 4,7 5,0 5,7 б,б 7,5 Кукуруза 34 73 83 100 Пшеница 76 89 100 Овес 93 99 98 Ячмень 23 80 95 Люцерна 9 42 100 Донник 2 49 89 Клевер красный 21 53 98 Клевер розовый 27 72 100 Соя 79 80 100 Тимофеевка 47 66 100 несколько хуже — 8,3—8,5. На кислых почвах при pH ниже 5 для семечковых породи при pH ниже 6 для косточковых пород необходимо известкование. Абрикос не выносит кислой реакции, но он малочувствителен к щелочной реакции глубоких горизонтов. Груша и яблоня, хорошо развиваясь на слабокислых почвах, совершенно не выносят повышенной щелочности даже в глубоких горизонтах. Оценка реакции среды почв для плодовых насаждений приведена ниже: 3,5-4,5 Пригодны под плодовые насаждения только после известкования 4,5-6,0 Пригодны под плодовые насаждения, желательно известкование для косточковых пород 6,0-8,0 Пригодны под сады без мелиорации 8,0-8,5(8,7) Хорошие почвы для косточковых и удовлетворительные для семечковых пород Более Под сады непригодны. Возможна посадка абрикоса и вишни после гипсования Почвоведение ibТаблица Значения pH почвы, оптимальные для растений и микроорганизмов Растения pH Растения pH Пшеница 6,6-7,5-8,5 Картофель 5,3-8,0 Ячмень 6,1-7,2 Лен 5,0-6,0 Рожь 5,5-7,2 Табак 4,5-8,0 Овес 5,0-7,5 Хлопчатник 7,0-8,5 - Просо 7,0-8,5 Соя 5,5-6,5 Кукуруза 6,0-8,5 батат 5,5-7,0 Рис 6,0-8,7 Фасоль 7,0-8,0 Суданская трава 7,5-8,7 Горох 6,0-7,5 Люцерна 7,0-8,3 Конопля 6,0-8,0 Клевер 6,0-6,5 Табак 6,5-8,0 Овсяница обыкновенная 7,5-8,5 Морковь 6,5-8,0 Донник 7.0-8,7 Брусника 6,0-6,0 Житняк 7,0-8,5 Клюква 4,5-5,5 Костер безостый 7,0-8,5 Папайя 6,3-7,0 Виноград 7,0-8,7 Чайный куст 43-6,3 Яблоня 6,5-7,5 Тунг 4,5-6,5 Абрикос 7,0-8,5 Грибы 3,5-6,0 Слива 6,5-8,0 Азотобактер 6,8 Вишня 6,5-8,5 Нитрификаторы 6,0-8,0 Сахарная свекла 6,5-7,5 Денитрификаторы 7,0-8,0 При оценке экологической значимости величин pH определенное значение имеют методологические подходы. При этом необходимс учитывать следующее определение pH в растворе водной вытяжки дает приближенное представление о кислотности или щелочности почв, так как на реакцию среды влияет потенциальная кислотность или щелочность почвы определения pH в солевой вытяжке с КС1 отражает подлинную реакцию среды только в кислых почвах. В нейтральных и ще Часть. Состав и с вой ст в а почв 145лочных почвах, как правило, показывается более повышенная концентрация иона Н, чем это имеет место при анализе экологического состояния растений наиболее полно фактическое состояние почвы отражает определение pH не в вытяжках из почвы, а в ее суспензиях при соотношении почва вода 1:5. Особенно это важно для почв с pH более 7,5. Суспензионный эффект, природа которого до сих пор не полностью выяснена, приближает определяемые величины к истинным значениям pH, которые хорошо коррелируют с состоянием тех или иных растений fe 1.11. ОБЩИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ й физиком е хан и чески е с вой ст в а почв Изучение физических свойств почв связано с именами ПА. Косты- чева, В.Р. Вильямса, А.Г. Дояренко, НА. Качинского, И.Н. Антипова- Каратаева, СВ. Астапова, П.В. Вершинина, ФЕ. Колясева, А.Ф. Тю- лина, А.А. Роде, СИ. Долгова, И.И. Ревута и других ученых. Общие bbф из и чески е с вой ст в а п о ч в К общим физическим свойствам почвы относят плотность твердой фазы почвы, плотность почвы в целом, пористость почвы. П лот ност ь твердой фазы средняя плотность почвенных частиц — масса сухого вещества почвы ( М ) в единице его истинного объема ( V s), те. в единице объема твердой фазы почвы, выраженная в г/см 3 или т м 3: d = M /V Различные типы почв имеют неодинаковую плотность твердой фазы. Ее величина для минеральных почв колеблется от 2,4 до 2,8 г/см 3 и зависит от минералогического состава почвы и содержания органических компонентов. Типична следующая закономерность чем больше в почвах органических веществ, тем ниже их плотность, и чем больше в почвах минералов окислов железа, тем выше плотность твердой фазы (табл. Плотность почвы — масса сухого вещества почвы ( М ) веди нице ее объема ненарушенного естественного сложения ( V) , выраженная в г/см 3 или т м 3: dv = M /V . Водно-воздушный режим почв тесно связан сих плотностью. Плотность почвы определяет соотношение между твердой, жидкой и газо- 1 Синоним — удельный вес почвы (уст Часть. Состав и с вой ст ваш о ч в Таблица Плотность твердой фазы минеральных и органических компонентов почвы, г/см3 Минералы и органические компоненты Плотность Минералы и органические компоненты Плотность Гипс 2,30-2,35 Роговая обманка 2,90-3,40 Кварц 2,60-2,65 Лимонит 3,50-4,00 Мусковит 2,76-3,00 Торф, лесные подстилки 0,40-0,90 Слюда 2,80-3,20 Гумус 1,30-1,40 Монтмориллонит 2,10 Оливин 3,30-3,40 Каолинит 2,60 Гранит 3,40-4,30 Магнетит 5,10-5,30 Ортоклаз 2,50-2,60 образной фазами. Величины ее связаны со структурным состоянием почвы. В тоже время плотность является показателем, который можно учесть сравнительно просто, поэтому ее используют как основной количественный показатель оценки качества почвы в отношении ее физических свойств. Величину плотности почв определяют многие причины. Большое значение имеет минералогический состав твердой фазы почвы, присутствие органического вещества. Тяжелые минералы в почве способствуют увеличению плотности, а легкие понижают ее. Большое количество органических веществ уменьшает плотность. Но в большей степени величины плотности почв зависят от их сложения и структурного состояния. Рыхлые почвы с зернистой и комковатой структурой, с большой пористостью обусловливают малые величины плотности. Почвы же бесструктурные, слитые характеризуются повышенными значениями плотности. Почвы могут уплотняться под влиянием прохода тяжелых сельскохозяйственных машин, выпаса скота, поливов. Особо острой проблемой в последние годы стала машинная деградация почв, связанная с применением тяжелых почвообрабатывающих машин и комбайнов. Плотность увеличивается в глубоких горизонтах почвы, что приводит к необратимому Синонимы — объемный вес почвы, объемная масса почвы (уст Почвоведение снижению уровня плодородия. Это наблюдается как под пропашными и зерновыми культурами, таки под многолетними насаждениями сады, виноградники). Плотность почвы в среднем определяется величинами 1,2—1,4. К ним оказались экологически приспособленными большинство растений. Однако отклонения от средних величин могут быть значительными (табл. 29). При этом, как правило, складываются экстремальные условия для живых организмов в почвенной среде. Таблица Плотность некоторых почв и грунтов, г/см3 Почвы, грунты Плотность Почвы, грунты Плотность Торф Пухлый солончак Подзолистый горизонт Болотные почвы Лессы Целинный чернозем Свежая вспашка 0,8-1,0 1.2-1,5 1.1-1,3 1.3-1,5 1.2-1,3 1,0-1,1 Солонцовый горизонт Глыбы после вспашки Корка после полива Третичные глины Слитой горизонт в сухом СОСТОЯНИИ Иллювиальные горизонты 1,7-1,9 1.6-1,9 1.7-2,0 1,9-2,0 Пористость суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы. Пористость выражается в процентах от общего объема почвы. В разных горизонтах минеральных почв пористость изменяется в широких пределах (25—80%), в гумусовых горизонтах обычно составляет 50—60%, для болотных торфяных почв — Предметом специальных исследований является различные формы пористости, а их соотношения называются дифференциальной пороз- ностью почв. Так, при структурном анализе почвы можно фиксировать порозность отдельных агрегатов и межагрегатную порозность, или структурную и межструктурную порозность. Отдельно учитывается объем пор, занятых прочносвязанной влагой, а также капиллярной водой (капиллярная пористость. Чаще всего исследователь и практик имеет дело с порозностью аэрации, которая учитывает по- ровые пространства в каждый данный момент разновлажной почвы. Таким образом, пористость почв дифференцируется следующим об разом: Общая порозность — суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы Синоним — порозность. Часть. Состав и с вой ст в а почв 149iКапиллярная порозность — объем пор, занятых капиллярами почвы, включая межагрегатные пространства. Агрегатная порозность — объем пор в агрегатах или структурных отдельностях. Межагрегатная порозность — пространства почвы между агре гатами. Порозность аэрации — пространства почвы, незанятые водой, но заполненные воздухом. Наиболее значимы и востребованы исследователями и практиками общая порозность (Р ) и порозность аэрации (Р а). Р = (1 - dv/ d ) х 100, где dv — плотность почвы, d — плотность твердой фазы. Р = Р — Р ат где Pw — порозность занятая водой или в упрощенной форме, учитывая плотность воды, это влажность почвы, выраженная в про центах. Пористость почвы — величины динамичные, конкретно индивидуальные и генетически присущие тем или иным почвам. Однако общим для всех почв является закономерность чем выше плотность почвы, тем меньше ее порозность и наоборот. Так, плотность чернозема типичного, а соответственно его пористость мало изменчивы в естественном состоянии. Плотность же чернозема слитого и его порозность изменяется в широких пределах, от плотности 1,40 и порозности 48% во влажном состоянии, до плотности 1,95 и порозности 26% в сухом состоянии. Высокое содержание в почвах сильно набухающих минералов типа монтмориллонита делают их весьма динамичными вот ношении порозности. Безусловно, обработка почвы существенно меняет порозность, делая ее оптимальной для возделываемых растений. Установлено, что порозность аэрации должна быть не менее 15%. В агротехнической практике вспашка, рыхление корнеобитаемого слоя, те. увеличение ее пористости и, соответственно, снижение плотности — прием, имеющий практически такой же возраст, как и само земледелие. С техническим прогрессом в земледелие пришли глубокая плантажная вспашка или безотвальное рыхление до глубины 50—60 см, применяемые при посадке многолетних насаждений. В зоне корнеобитания Почвоведение плотность уменьшается на 10—15%, а пористость увеличивается на 15—20%, скорость впитывания воды возрастает в два раза. Оптимизация физического состояния почв как раз важна в этом случае для молодых укореняющихся растений. Со временем, примерно через 3— 4 года, почва приобретает исходное состояние, а молодые растения к тому времени уже набирают силу. Экологическое bbз нач е ни е п лот нос тип о ч в Роль плотности в становлении свойств почвы и жизни растений многогранна. Она оказывает значительное влияние на накопление воды и пищи, на соотношение воды и воздуха в почве. Особенно неблагоприятное воздействие проявляется при повышенном уплотнении почвы. Это сказывается на водном режиме, газообмене и биологической активности. При уплотнении почвы, те. приуменьшении ее объема, увеличивается доля твердой фазы и доля, занимаемая недоступной влагой. При плотности 1,5—1,6 на долю доступной влаги приходится всего 5—10% от объема почвы, причем эта доля имеется только при высоком влагосодержании. Чем суше почва, тем большее угнетение испытывают растения от повышенной плотности. С увеличением уплотнения на 0,1 г/см 3 содержание недоступной растениям воды возрастает на Степень неблагоприятности плотных почв во многом зависит от минералогического состава. В слитых почвах, богатых монтмориллонитом, отрицательное воздействие повышенного уплотнения усиливают явления набухания и усадки. Объемное сжатие при высыхании почв (усадка) составляет почти 30%. Это приводит к разрыву корневых систем растений, а слитой слой, таким образом, исключается из корнеобитаемой толщи. Плотность почвы оказывает влияние на численность микроорганизмов, на биологическую активность почвы. Нормальный газообмен нарушается при плотности более 1,45 г/см 3. Начинает проявляться анаэробиозис. Он вызывается сокращением количества макропор и крупных капилляров, при этом снижается диффузия воздуха и газообмен между почвой и атмосферой. В почвах резко снижается содержание кислорода. Меняется направление биологического превращения веществ, подавляется разложение органического вещества Часть. Состав и с вой ст в а почв 151Растения страдают от излишней плотности. Их реакция на уплотнение почвы проявляется в снижении всхожести и ее запаздывании, в резких различиях в высоте, слабой окраске листьев, нарушении формы корневой системы, деформации клубней и т. п. Все это приводит к снижению урожаев и общей биологической продуктивности. Неблагоприятно также и очень рыхлое сложение. Наиболее оптимальные условия в пахотном горизонте для большинства растений создаются при плотности 1,0—1,2 (1,3) г/см 3. Этой плотности соответствует по розность 55—60%. При таких показателях плотности почва хорошо водопроницаема и влагоемка. Некоторые культуры, например, хлопчатник, люцерна, люпин, лучше развиваются при более высоких значениях плотности пахотного слоя. Особо выделяется рис, требующий для нормального роста и развития высокой плотности верхнего кор необитаемого слоя. Создание оптимальной плотности пахотного слоя — важнейший прием повышения урожайности. Оптимальная плотность пашни дает следующую прибавку урожая в сравнении с излишне уплотненными почвами яровая пшеница 1,5 ц га, просо 2,5, кукуруза на силос 25— 40, сахарная свекла 8—10, картофель Плотность пахотного слоя поддается регулированию с помощью обработки почвы вспашки, прикатывания, культивации. Плотность пахотных горизонтов также в некоторых случаях можно регулировать глубокой безотвальной обработкой и рыхлением, плантажем. Однако в создании урожая участвуют не только верхние слои, но и вся кор необитаемая толща, горизонты почвы глубже 40—50 см. Их физическое состояние определяет качество почвы в целом. Проникновение корней в уплотненные горизонты с плотностью 1,40—1,55 (1,60) затруднено, их развитие угнетается, а при плотности более 1,55 (1,60) рост корневой системы растений невозможен. На черноземах оптимальной плотностью для большинства растений горизонта АВ считаются величины порядка 1,30—1,35. Обычно увеличение плотности почвы в ее корнеобитаемом слое снижает урожайность зерновых культурна Для плодовых деревьев учитывают плотность корнеобитаемого слоя 20—200 (300) см у почв с коэффициентом увлажнения менее 1,0 (черноземы, коричневые, каштановые и другие почвы) и 20—100 см у почв с коэффициентом более 1,0 (дерново-подзолистые, серые, бурые лесные, желтоземы и пр. По отрицательной реакции на уплотнение Почвоведение плодовые деревья располагаются в следующем порядке оптимальная плотность почвы для черешни — менее 1,35; для яблони, груши, абрикоса — 1,30—1,40; для сливы и вишни — 1,35—1,45 г/см 3. Выше этих величин наблюдается угнетение деревьев, снижение урожайности, а прикорневые системы не развиваются, деревья преждевременно гибнут. Для почв влажных условий важен учет плотности почвообразу ющей породы ниже корнеобитаемой толщи. При высокой плотности подпочвы (более 1,55—1,60) нормальное развитие деревьев возможно только на склонах более 3°, а на равнинных участках деревья гибнут от избыточного увлажнения из-за отсутствия естественного дре нажа. Изучение зависимости продуктивности винограда от физических свойств показало тесную прямую корреляционную зависимость урожайности и общей порозности и обратную с плотностью почвы. При уплотнении активной корнеобитаемой толщи до 1,35 г/см 3 и пороз ности свыше 50% уровень плодородия почв для культуры винограда остается высоким. Но уже при средней плотности 1,5 г/см 3 и по розности 45—50% урожайность снижается в два раза, а при плотности более 1,7 г/см 3 виноград гибнет. Уплотнение почвы отрицательно сказывается на накоплении сахара в ягодах и способствует росту кислотности. Физиком е хан и чески е с вой ст в а п о ч в К физико-механическим свойствам почвы относятся пластичность, липкость, набухание, усадка, связность, твердость и сопротивление при обработке. Пластичность способность почвы менять свою форму под действием внешних сил и сохранять полученную форму после прекращения механического воздействия. Пластичность определяет консистенцию почвы — степень подвижности слагающих почву частиц под влиянием механического воздействия при различной влажности. Выделяют несколько форм консистенции: а) твердая — почва имеет свойства твердого тела, не пластична; б) полутвердая — переходное состояние между твердыми пластичным телом; в) вязкопластичная — почва обладает пластичностью, ноне прилипает к другим телам Часть. Состав и с вой ст в а почв 15*г) липкопластичная — почва обладает пластичностью и прилипает к другим телам; д) вязкотекучая — почва в состоянии растекаться толстым слоем; е) жидкотекучая — почва может растекаться тонким слоем В обычных условиях для почв характерны четыре первые формы консистенции. Однако в некоторых почвах с сильным переувлажнением в отдельные периоды наблюдаются и текучие состояния. Они определяют подвижность (ползучесть) почв — способность ее в переувлажненном состоянии течь под влиянием собственной массы. Текучесть почв активно проявляется в тундре, а также на склонах в зонах выклинивания грунтовых вод. При этом создаются специфические со- лифлюкционные формы рельефа. Частный случай текучести — тик- сотропность, когда переувлажненные почвы приобретают текучесть при механическом воздействии и снова переходят в твердое состояние в покое. Подобное явление обусловливает высокую уязвимость тундровых ландшафтов, когда даже при небольших механических воздействиях происходит сползание тиксотропных масс по водоупорам и на поверхность выходят мерзлые неплодородные грунты. Определенное влияние оказывает текучесть (ползучесть) и на развитие эрозионных процессов на склонах. Л и п кость свойство влажной почвы прилипать к другим телам. В результате прилипания почвы к рабочим частям машин и орудий увеличивается тяговое сопротивление и ухудшается качество обработки почвы. Липкость определяет такое важное производственное свойство почв, каких физическая спелость. Физическая спелость почв обусловливается уровнем увлажнения, при котором исчезает способность почвенных частиц прилипать к сельскохозяйственным орудиям, но возникает способность самоагрегироваться. Нижний предел физической спелости для разных почв различен, следовательно, липкость почв определяет оптимальные сроки и условия проведения полевых работ на конкретных почвенных разностях. Раньше других достигают состояния физической спелости почвы легкого гранулометрического состава и гумусированные черноземы. Состав поглощенных оснований почвы в значительной мере определяет ее липкость. Увеличение степени насыщенности почвы кальцием способствует снижению величины прилипания, тогда как с возрастанием насыщенности натрием липкость почвы резко увеличивается Почвоведение На прилипание существенно влияет гранулометрический состав почвы. У глинистых почв липкость наиболее значительна, у песка она наименьшая. По липкости почвы на предельно вязкие (>15 г/см 2), сильновязкие (5—15), средние по вязкости (2—5), сла бовязкие (< 2 г/см Набухание увеличение объема почвы при увлажнении Набухание присуще мелкоземистым почвам, содержащим большое количество коллоидов, и объясняется связыванием тонкими частицами почвы молекул воды (увеличением гидратных оболочек. Величина набухания зависит от количества и качества коллоидов. Наиболее на- бухаемы глинистые почвы. Набухание тесно связано с составом глинистых минералов почвы. Минералы монтмориллонитовой группы с расширяющейся кристаллической решеткой обладают наибольшей набухаемостью, минералы каолинитовой группы — наименьшей. Органические коллоиды при увлажнении также сильно увеличиваются в объеме. Большое влияние на набухание оказывает состав обменных катионов почв. При насыщении почв одновалентными основаниями (особенно натрием) набухание достигает 120—150%, тогда как при насыщении почв двух- и трехвалентными катионами значительного увеличения в объеме при набухании не наблюдается. Усадка — сокращение объема почвы при высыхании Величина усадки обусловлена теми же факторами, что и набухание. Чем больше набухание, тем сильнее усадка почвы. Практически целесообразно использовать следующие разделения почв по набухаемости: • при увлажнении объем увеличивается менее чем на 10% — слабо набухающие почвы объем увеличивается от 10% до 20% — средне набухающие почвы объем увеличивается от 20% до 30% — сильно набухающие почвы и более 30% — очень сильно набухающие почвы. С вязно ст ь — способность почвы сопротивляться внешнему усилию, стремящемуся разъединить почвенные частицы Вызывается связность силами сцепления между частицами почвы. Степень сцепления обусловлена механическими минералогическим составом, структурным состоянием почвы, влажностью и характером ее сельскохозяйственного использования Часть. Состав и с вой ст в а почв 155Наибольшей связностью характеризуются глинистые почвы, наименьшей — песчаные. Малоструктурные почвы в сухом состоянии имеют максимальную связность. Выражается она в килограммах на 1 см (кг/см Твердость сопротивление, которое оказывает почва проникновению в нее под давлением какого-либо тела (шара, конуса, цилиндра и т. д. Твердость определяется специальными приборами — твердомерами. Выражается в килограммах на 1 см. Высокая твердость — признак плохих физико-химических и агрофизических свойств почв. В этих условиях требуются большие затраты энергии на обработку, затрудняется прорастание семян, корни плохо проникают в почву. Она хуже пропускает влагу и воздух. На почвах со значительной твердостью растения развиваются плохо. Твердость почвы зависит от ее увлажнения. По мере уменьшения влажности она резко возрастает. С твердостью связана такая важная технологическая характеристика почвы, как сопротивление ее обработке. В обычном интервале влажности сопротивление почвы при обработке находится в прямой зависимости от твердости почвы. У дельное сопротивление усилие, затрачиваемое на подрезание пласта, его оборот и трение о рабочую поверхность. Удельным сопротивлением обусловливается величина силы тяги при вспашке почвы. Выражается удельное сопротивление в килограммах на 1 см |