ПОЧВОВЕДЕНИЕ. Образование и свойства почв

 

 

Структура почв. Почвенные агрегаты и оструктуривание почвы. Корнеобитаемый слой

 

Каждый почвенный горизонт имеет определенную структуру, т. е. состоит из структурных отдельностей (агрегатов, комков, педов) того или иного размера, формы, той или иной прочности и какого-то количества внеструктурной (апедальной) массы. Выделяются три группы структурных отдельностей в почвах (мм):

< 0,25 0,25-7 (10) >7 (10)

микроагрегаты

мезоагрегаты

макроагрегаты

  

Согласно Н. А. Качинскому, почвенная структура — это совокупность агрегатов различной величины, формы, порозности, механической прочности и водопрочности, характерных для каждой почвы и ее горизонтов. При этом под агрегатами понимается совокупность механических элементов или элементарных почвенных частиц, взаимно удерживающихся в силу коагуляции коллоидов, склеивания, слипания их в результате действия сил Ван-дер-Ваальса, остаточных валентностей и водородных связей, адсорбционных и капиллярных явлений в жидкой фазе, а также с помощью корневых тяжей, гифов грибов и слизи микроорганизмов.

 

Учение о почвенной структуре создано трудами П. А. Косты- чева, В. Р. Вильямса, А. Г. Дояренко, М. Пигулевского, Н. А. Ка- чинского, П. В. Вершинина, J1. Д. Бэвера, И. Н. Антипова-Ка- ратаева; морфологией почвенной структуры специально занимались С. А. Захаров, С. С. Никифоров, Ф. Дюшофур, В. Кубиена, Р. Брюэр, Е. Мюккенхаузен, И. Либерот.

 

Надо заметить, что с агрофизической и морфолого-генети- ческой точек зрения почвенная структура — это разные понятия. С агрономической точки зрения структурной почвой называется лишь та, в которой преобладают мезоагрегаты — «агрономически ценные агрегаты», т. е. отдельности размером от 0,25 до 7 (10) мм. Все иные почвы при этом считаются бесструктурными. Соответственно введено представление о коэффициенте структурности почвы

 

 

Кроме того, с агрономической точки зрения различаются истинные и ложные агрегаты (псевдоагрегаты). Истинные агрегаты имеют большую пористость и водопрочность, а псевдоагрегаты малопористые, плотны и нестойки в воде либо, наоборот, абсолютно водостойки вследствие цементации.

 

С морфолого-генетической точки зрения структура почвы — это, прежде всего, форма физического проявления ее сложения, т. е. естественной организации твердых компонентов почвы и промежутков между ними. Структура почвы характеризует наличие и взаимное расположение в почвенном теле агрегатов определенной формы и размеров. Если в почве имеются естественные агрегаты какой-то формы, она называется структурной. Если почва не распадается на естественные структурные отдельности, а имеет сыпучее состояние, как песок или пыль, то она называется бесструктурной раздельно-частичной; если же почва не распадается на агрегаты, а выламывается большими бесформенными массами, то она будет характеризоваться как бесструктурная массивная.

 

В почвах редко присутствуют агрегаты какого-то только одного размера, особенно в верхних горизонтах. Все почвы по- лиагрегатны. Речь может идти лишь о преобладании каких-то форм и размеров. Распределение структурных агрегатов в массе почвы в соответствии с их размерами (эффективными диаметрами) называется структурным составом почвы, который может быть определен простым ситовым анализом ().

 

Форма и размеры структурных агрегатов почвы имеют диагностическое значение, а потому систематизированы определенным образом (табл. 2). В СССР принята классификация почвенной структуры, основы которой были заложены С. А. Захаровым, в которой выделяются три типа (по развитию осей) и несколько родов (по форме) и видов (по размеру):

 

I.          Округло-кубовидная структура при более или менее равномерном развитии по трем осям, характерная для верхних гумусовых горизонтов почв; в пределах этого типа выделяется 7 родов структуры:

—        глыбистая — неправильная форма и неровная поверхность агрегатов, характерна для глеевых, слитых, выпаханных горизонтов, а также на переходе к горизонту С на рыхлых породах;

—        комковатая — округлая форма с шероховатой поверхностью без выраженных ребер и граней, характерна для гумусовых и метаморфических горизонтов;

—        пылеватая — мельчайшие микроагрегаты, форма которых неразличима невооруженным глазом, характерна для выпаханных и элювиальных горизонтов;

—        ореховатая — более или менее правильные острореберные агрегаты, напоминающие буковые орешки, характерна для верхней части иллювиального горизонта и метаморфических горизонтов,

—        зернистая — более или менее правильная форма с выраженными гранями и ребрами, напоминающая гречневую крупу, характерна для гумусовых горизонтов лугово-степных почв, особенно черноземов;

—        конкреционная — сплошное скопление рыхло располагающихся или частично сцементированных округлых конкреций, как в ортштейне, канкаре или пизолитовом латерите;

—        икряная — мелкие разной формы, но хорошо оформленные округлые агрегаты образуют сплошную массу.

II.        Призмовидная структура при выраженном развитии по вертикальной оси, характерная для иллювиальных горизонтов и суглинистых почвообразующих пород; выделяются три рода этой структуры:

—        столбовидная — правильной формы отдельности с хорошо выраженными вертикальными гранями, округлой «головкой» и неровным основанием, характерна для солонцовых и слитых горизонтов;

—        призмовидная — вертикально вытянутые отдельности слабо оформлены, с неровными скорлуповатыми гранями и острыми вершинами, округленными ребрами, характерна для нижней части иллювиальных горизонтов и суглинистых почвообразующих пород;

—        призматическая — грани и ребра вертикальных призм четко выражены, характерна для иллювиальных горизонтов.

III.       Плитовидная структура при развитии по горизонталь-

иым осям, характерна для элювиальных горизонтов почв; выделяются два рода этой структуры:

—        плитчатая — при более или менее четко развитых горизонтальных поверхностях спайности;

—        чешуйчатая — при небольших, несколько изогнутых поверхностях спайности.

 

Во многих случаях почвы имеют смешанную структуру: ком- ковато-зернистую, ореховато-комковатую, комковато-глыбистую, ореховато-призмовидную и т. п., что означает преобладание в том или ином горизонте структурных отдельностей разной формы и размеров.

 

Тип структуры определяется характером почвообразования, причем обычно имеет место закономерная смена структуры в почвенном профиле. Характерным примером в этом отношении может быть профиль дерново-подзолистой почвы, где в горизонте А структура комковатая, в Е — пластинчатая, В1 — ореховатая, а в В2 — призматическая. Для черноземов характерна зернистая структура в горизонтах J1 и АВ и призматическая в В. Для солонцов характерна столбчатая структура горизонта В.

 

В образовании почвенной структуры различаются две стадии, обычно протекающие одновременно: во-первых механическое разделение почвенной массы на агрегаты того или иного размера и различной формы и, во-вторых, упрочнение этих агрегатов и приобретение ими оределенного внутреннего строения. В механическом разделении почвы на агрегаты главную роль играют противоположно направленные процессы увлажнения — иссушения, замерзания — оттаивания, нагревания — охлаждения, а также деятельность корневых систем растений и почвенной фауны.

 

Интенсивно оструктуриванию почвы способствуют корневые системы растений, особенно густые корни дерновинных злаков. Пронизывая почву во всех направлениях в пределах корнеобитаемого слоя, они разрыхляют ее, уплотняют образующиеся агрегаты, оставляют трубчатые ветвистые пустоты после отмирания и разложения. Аналогично действует и почвенная фауна, особенно дождевые черви. Корневая система травянистых растений — это главный фактор образования водопрочной комковатой или зернистой структуры гумусовых горизонтов почв.

 

Упрочнение структурных агрегатов и приобретение ими внутреннего строения связано с воздействием специфических частных почвенных процессов. При этом большую роль играют как физические адгезионные явления слипания частиц между собой вследствие наличия- поверхностных сил взаимодействия, так и цементация при импрегнировании различными химическими соединениями — клеящими веществами и цементами.

 

В качестве структурных клеев или цементов в почвах обычно выступают гумус, глинистое вещество, гидроксиды железа и алюминия, карбонат кальция. Гумус действует обычно в виде гума- тов металлов: особенно устойчивую структуру дает гумат кальция. Гуматы натрия, обладая большой лиофильностью и подвижностью, пептизируют почвенную массу во влажном состоянии, способствуя при высыхании ее слитости и растрескиванию на грубые столбчатые отдельности. Гуматы железа и алюминия способствуют упрочнению комковатой или ореховатой структуры лесных почв, как и призматической структуры иллювиальных горизонтов. На первых стадиях агрегирования элементарных почвенных частиц большую клеящую роль могут иметь живые клетки населяющих почву микроорганизмов, а также продукты их метаболизма. Бактериальные клетки, как показал Д. Г. Звягинцев, интенсивно адсорбируются почвенными частицами, образуя микроконгломераты, а наиболее мелкие минеральные частицы, наоборот, могут адсорбироваться на бактериальных . клетках.

 

В зависимости от характера почвенных агрегатов, их формы и размера, а также от характера их упаковки в объеме почвы формируется почвенная порозность — весьма важное свойство почвы, в значительной степени определяющее ее плодородие.

 

 

К содержанию: Ковда, Розанов: Почвообразование

 

Смотрите также:

 

Химия почвы   Состав и свойства почвы  Почва  Грунтоведение  Что такое почва   из чего состоит почва земля