Песок поглощает воду гораздо быстрее, чем глина, поскольку имеет крупные частицы, которые не прилипают друг к другу, и пустоты между ними. Напротив, частицы глины прочно слипаются и не позволяют воде проникать внутрь. Механическая природа почвы проявляется в способе сцепления частиц друг с другом и в их соединениях.
Свойства почвы
Почва — важнейший элемент для выживания растений и других живых существ на нашей планете. Ее формирование — очень сложный процесс, который существенно влияет на состав и свойства почвы. Плодородные почвы играют важную роль в жизни человека. Давайте кратко рассмотрим, каковы самые важные свойства почвы, на что они влияют и от чего зависят.
Плодородие
Самым важным свойством любой почвы является ее плодородие — способность позволять растениям нормально жить и давать урожай.
Плодородие почвы возникает в результате взаимодействия многих компонентов. Важную роль в этом процессе играет гумус, который образуется в результате переработки микроорганизмами отмерших растений.
Отмершие части растений, такие как корни, стебли и листья, разлагаются в почве. Их перерабатывают дождевые черви, навозные жуки, муравьи и бактерии. В результате на поверхности образуется плодородный слой почвы, который дает жизнь растениям.
Почва содержит множество веществ, необходимых для полноценной жизни растений. Самые важные из них — азот, фосфор и калий.
Животные, живущие на почве, играют большую роль в улучшении плодородия почвы. Они постоянно разрыхляют почву, чтобы воздух и вода, которые так важны для растений, могли лучше проникать в почву.
Какое является основным?
Как вы легко можете понять, самым важным свойством почвы является ее плодородие, ее способность обеспечивать растения всеми факторами, необходимыми для их роста. Экономически ценными считаются только те почвы, которые удовлетворяют все потребности сельскохозяйственных культур. Конечно, большие площади земли используются для строительства зданий и других целей, но и они используются в XXI в. Однако следует понимать, что сама биологическая продуктивность во многом зависит от других параметров почвы. Например, она тесно связана с поглотительной способностью почвы.
В хорошем поле всегда содержится ровно столько соли, чтобы обеспечить растения необходимыми питательными веществами, но меньше той концентрации, которая для них опасна. Другая проблема заключается в том, что насыщенность водой постоянно меняется. Поэтому еще одним важным параметром плодородия является способность почвы регулировать насыщенность раствора. Если она поднимается выше определенного порога, твердая фаза начинает поглощать избыток тех же солей.
И наоборот, при снижении концентрации определенные вещества выделяются наружу, в почвенный раствор.
Однако эта регуляция несовершенна. Она обеспечивает растения необходимыми питательными веществами лишь в очень ограниченном объеме. Более того, помимо достаточно полезных веществ, таким образом могут поглощаться и вещества, токсичные для всех или некоторых растений. Поглотительная способность почвы в основном связана с более мелкими коллоидными частицами, которые обычно объединяются в так называемый поглощающий комплекс. Следует иметь в виду, что нитраты, очень ценные для питания растений, поглощаются почвой лишь в очень незначительной степени и очень активно вымываются из почвы.
Почва, используемая человеком в сельскохозяйственных целях, также может различаться по своей кислотности. Здесь очень важен тонкий баланс: слишком высокая или слишком низкая кислотность очень вредна для растений. Однако многое зависит от того, что именно посажено на участке. Важную роль играет способность обеспечить корневую систему водой.
Стоит обратить внимание и на другие физико-химические свойства, которые оказывают не менее сильное влияние на биоплодородность.
Обзор физических свойств
Скважность
Это одно из основных общих свойств любой почвы. Действительно, почва представляется лишь твердой массой. В действительности же между ее частицами существует множество пор. И степень благополучия характеризуется именно отношением объема этих пор к объему твердой фракции. Поры могут располагаться между отдельными единицами земли и даже внутри них. Часто в этих порах находится вода или воздух. Поры делятся на капиллярные и некапиллярные. Последние также очень важны, так как отвечают за проницаемость для осадков и воздухообмен в почвенном массиве. Капиллярные поры влияют на способность почв поддерживать определенное содержание влаги, несмотря на неблагоприятные условия окружающей среды. Однако очень высокий уровень капиллярной или некапиллярной пористости не идет на пользу почве — здесь, как и везде, необходима умеренность.
Коэффициент скважинности может сильно варьироваться даже в данном месте в зависимости от глубины. Ряд исследований показывает, что этот показатель на 50% выше в структурированных почвах, чем в бесструктурных образцах. Любое нарушение нормальной структуры, независимо от степени и причины, снижает пористость. Разрыхление способствует росту этого показателя, а по мере уплотнения количество пор естественным образом уменьшается.
Оптимальные агрономические результаты достигаются, когда преобладает некапиллярная влага.
Гранулометрический состав
Существует несколько альтернативных названий этого параметра — текстура почвы и просто механический состав. Суть не меняется: это соотношение частиц разного размера, без учета их минерального происхождения и химического состава. Почва состоит из частиц разного размера — как до нескольких сантиметров, так и до порядка тысячных долей миллиметра, а иногда и того меньше. Важно! Гранулометрический состав (текстура) всегда определяется по отношению к абсолютно сухим образцам, так как малейшее присутствие влаги приводит к серьезным искажениям.
Частицы, близкие по размеру и объединенные в размерные группы, обычно имеют сходные механические параметры. Существует несколько классификаций гранулометрического состава, как отечественных, так и предложенных зарубежными специалистами. Если частица имеет поперечное сечение более 1 мм, то ее называют скелетом почвы. Более мелкие фрагменты называются мелкозернистой глиной. Все, что меньше 0,001 мм, является илом и в практических целях не подразделяется на дальнейшие группы. Его классифицируют только в теоретических исследованиях в области почвоведения.
На практике гранулометрический состав может быть описан лишь приблизительно. Однако он вполне достаточен для большинства садоводов и огородников. Сухой метод заключается в растирании пальцами небольшого количества почвы. Глина обычно плохо измельчается. Однако, когда она полностью измельчена, создается впечатление порошкообразной массы. Что касается других веществ
- пылеватая земля мягка и бархатиста;
- массы на основе песчаника отличаются жесткостью и оставляют ощущение шероховатости;
- пылевато-песчаниковые слои мягкие, но вместе с тем имеют хорошо обнаруживаемые песчинки.
Состав почвы
Почва состоит из твердых, жидких, газообразных и живых компонентов. Их соотношение меняется не только от почвы к почве, но и от горизонта к горизонту. По ходу почвенного профиля количество живых организмов и содержание органического вещества, а также интенсивность процессов выветривания постепенно уменьшаются. Твердая фаза почвы состоит из неорганических и органических компонентов. Минералы почвы можно разделить на первичные или унаследованные минералы, такие как кварц, полевой шпат, слюда, кварц и т.д., и вторичные минералы, образовавшиеся в результате трансформации силикатов, содержащихся в почвообразующих породах, или путем вторичного синтеза из растворов, такие как иллит, смектит, каолинит и т.д., и биогенные минералы, такие как скелеты и панцири почвенных организмов. Соотношение Соотношение между первичными и вторичными минералами в почве зависит от интенсивности образования и возраста почвы: в почве больше первичных минералов, больше оксидов железа и гидроксидов глины, алюминия и интенсивнее процессы эрозии в ней. В большинстве почв первичные минералы образуют крупные: каменистые, гравелистые, песчаные — зернистые фракции; вторичные минералы образуют более мелкие, от пылевидных до коллоидных фракций. Органическая фракция состоит из остатков растительных и животных тканей разной степени разложения, неспецифических органических соединений — кислот, углеводов, аминокислот и др. — а также гумуса. В твердой части почвы преобладают неорганические компоненты, за исключением торфяных и гумусовых почв. Твердые компоненты почвы не занимают весь объем почвы в ее естественном составе, еще часть образована порами, а общий объем называется пористостью. От этого зависят такие свойства воды, как водопроницаемость, содержание воды, водоемкость и плотность почвы. Плотность почвы зависит от размера ее зерен, минералогии, структурного состава, содержания и состава органического вещества, типа корневой системы растительности и почвенной фауны. Для органических горизонтов почвы, таких как лесная подстилка, степной войлок и торф, значения плотности составляют 0,04-0,5 г/см3, для минеральных — 0,8-1,8 г/см3, с увеличением глубины плотность почвы обычно возрастает. Почва представляет собой высокодисперсное тело с высокой поверхностной активностью. С дисперсностью связана большая удельная поверхность твердых частиц: 3-5 м 2 /г в песчаных почвах, 30-150 м 2 /г в супесчаных и глинистых почвах, до 300-400 м 2 /г в глинистых почвах.
Состав глинистых минералов в почве влияет на ее поверхностную активность. Например, удельная площадь поверхности каолинита составляет 5-15 м 2 /г, смектита — 600-8 00 м 2 /г. Удельная поверхность гумуса еще выше, до нескольких тысяч м 2 /г. Таким образом, частицы почвы, особенно коллоидные и илистые фракции, обладают поверхностной энергией, которая отражается на поглотительной и буферной способности почвы.
Процессы в почве
Жидкая часть, почвенный раствор, является активным компонентом почвы, который обеспечивает перенос веществ в почву, их удаление из почвы и снабжение растений водой и растворенными питательными веществами. Почвенная влага ведет себя в почве по-разному. Например, гигроскопическая влага покрывает частицы почвы в виде бимолекулярного слоя, и ее содержание находится в равновесии с содержанием влаги в воздухе. Однако полное удаление гигроскопической влаги возможно только при сушке почвы при 105°C. Капиллярно взвешенная вода удерживается в мелких порах почвы капиллярными силами; как и гигроскопическая вода, она недоступна для растений, но, как и гигроскопическая вода, может быть использована микроорганизмами. Капиллярная вода поднимается от уровня грунтовых вод на несколько метров по профилю почвы через крупные капилляры; эта вода доступна для растений. Гравитационная влага свободно перемещается по почвенному профилю в крупных порах под действием силы тяжести. Состав почвенной влаги находится в динамическом равновесии с твердыми частицами почвы и воздухом.
Почвенные процессы делятся на неспецифические и специфические почвенные процессы. Неспецифические — простые физические, химические и биохимические процессы, связанные с поступлением, потерей, перемещением и трансформацией веществ в почве — могут происходить в любой среде, не только в почве, например, замораживание и оттаивание, набухание и уплотнение, окисление и восстановление и т.д. Соответствующие почвенные процессы, иногда называемые элементарными почвенными процессами, — это процессы, характерные только для почвы или даже для отдельных почвенных групп. Некоторые из этих процессов происходят быстро, в течение нескольких часов или дней, например, растворение солей, другие занимают десятки или сотни тысяч лет, например, выветривание стабильных силикатов. Многие элементарные почвенные процессы имеют собственные названия: Процесс гумусонакопления (торф) — накопление гумуса в верхних горизонтах; Засоление — осаждение солей из раствора в почве; Обессоливание — удаление растворенных солей в нижние горизонты или за пределы почвенного профиля; также процесс Альфит — перемещение соединений железа и алюминия вместе с органическим веществом по профилю. Лиссиваж — перемещение частиц ила в профиле под действием нисходящих потоков воды в почве; Глейинг — восстановление железа и марганца в анаэробных условиях в почвах, насыщенных влагой; Ферругинизация — высвобождение железа при эрозии силикатных солей и его осаждение в виде оксидов и гидроксидов; Криотурбация — перемешивание почвенного материала при замерзании и оттаивании почвы и т.д. и т.п.2Свойства почвы делятся на физические, физико-химические и биологические. Состав и свойства почвы определяются с помощью анализов почвы. Физические свойства почвы в основном связаны с размером ее зерен и инертной структурой. Физические свойства почвы включают реологические свойства, такие как сжимаемость, твердость, пластичность, хрупкость, липкость и т.д., водные и воздушные свойства, такие как проводимость, водоудерживающая способность, водоемкость, водопоглощающая способность, воздухопроводность и т.д.. Последние в основном определяются соотношением твердых частиц почвы и пор. Также исследуются электрические (электропроводность), магнитные (магнитная восприимчивость), тепловые (теплоемкость, теплопроводность) и оптические (спектральная отражательная способность) свойства почвы. Химические свойства почвы включают ряд интенсивных показателей, например, кислотность, концентрацию элементов, и экстенсивных показателей, например, запасы элементов и веществ. Биологические свойства почв включают их биологическую активность, на которую указывает обилие всех или определенных групп организмов, интенсивность дыхания почвы, определяемую как общее количество C
От чего зависят свойства почвы
что указывает на интенсивность разложения органического вещества и ритмичность газообмена между почвой и атмосферой, активность почвенных ферментов и фитотоксичность, а также биоразнообразие почвы.
- Испарение и уровень влажности на определенном участке. Мелкие почвенные частицы, большие капиллярные поры и органика – формируют впитывание и удержание почвой воды. Нарушение уровня прочносвязной воды ведет к завяданию растений. Например, влажность суглинка до 12%, а торфа до 50% – вызывает устойчивое завядание.
- Объем и количество грунтовых вод. Водные режимы водоносного горизонта – важный фактор почвообразования. Поступление влаги зависит от глубины залегания. В глинистых почвах вода медленно поднимается по капиллярам вверх на высоту до 4 метров. В более легких почвах быстрее, но не так высоко.
- Постоянные и переменные ветра. Участки почвы на возвышенностях подвергаются эоловому (обветриванию) воздействию. Сильные завихрения увеличивают эрозию почвы, ломают деревья и кустарники. Ветер со скоростью не менее 6 м/с выдувает верхний плодородный слой, а это прямой путь к истощению.
- Температурный режим определенной местности. Тепловой режим определяет почвенный микроклимат, вызывает начало и конец вегетативного периода у растений. Также он регулирует численность полезных микроорганизмов, скорость разложения органики и постепенное накапливание гумуса. Например, при перегреве в тропиках в почве образуется цементационные структуры, а на севере при переохлаждении – фрагментарные.
- Климатическая зона. Многолетний режим погоды и связанные с ним осадки, влажность, сила ветра: по-разному влияют на почвообразование. Все зависит от рельефа, породы и растительности на определенных участках. Климат формирует тепловой и водный почвенные режимы.
- Растительный состав. Растительный и древесный покровы – снижают риски деградации и опустынивания почв, стабилизируют круговорот питательных веществ и водный баланс.
Важнейшее свойство почвы
Свойства почвы зависят от многочисленных физических компонентов и процессов, которые влияют, в том числе, на степень плодородия:
Наиболее важным свойством почвы является ее плодородие. Она обеспечивает рост и развитие растений, а также является местом обитания бактерий и микроорганизмов. Ценность плодородной почвы заключается не только в ее значении для сельского хозяйства, но и в том, что она является важным компонентом биосферы Земли. Почва — это экологическая связь между всеми живыми организмами и литосферой, гидросферой и атмосферой планеты.
Состав и структура почвы
Плодородная почва обеспечивает растения целым рядом питательных веществ, кислородом и водой. Естественное плодородие обусловлено наличием гумусового слоя, который содержит кальций, фосфор, азот, железо и многие другие элементы, необходимые растениям. Разнообразие растений на поверхности почвы и климат местности оказывают непосредственное влияние на образование и накопление гумуса.
Механические свойства
Поскольку почва является продуктом взаимного взаимодействия живой и неживой природы в могуществе нашей планеты, ее состав неоднороден. Ее основной слой состоит из мягких (осадочных) пород. Сверху вниз: Глина, суглинок и песок. Сверху находится гумус. Он является продуктом разложения, о котором говорилось выше. Гумус — это результат работы червей и личинок. Что происходит, когда вы копаете под почвой? Тогда лопата стучит по камням. Базальт и гранит. Они свидетельствуют о том, что экскаваторы добрались до консолидированного слоя магмы (уже другого слоя земной коры).
Самое важное свойство почвы — ее плодородие. Гумус — самый мягкий ее слой. Он представляет собой рыхлый перегной, состоящий из растений и живых организмов. Корни растений могут свободно расти между крошечными гумусовыми зернами семян. Нижележащий слой осадочных пород состоит из воды. Они вымываются.
