Не только агрономам, но и многим другим людям необходимо знать все о свойствах почвы. Стоит знать самые важные свойства каждой почвы. Также очень важно знать основные физические свойства почвы и ее основные морфологические параметры. Стоит разобраться в химических свойствах почвы.
Описание главных свойств почвы, от чего зависит и как формируется грунт
Почва — уникальное вещество, покрывающее тонким слоем землю на нашей планете. Она обладает различными физическими, химическими и биологическими свойствами в зависимости от региона. Информация о главном свойстве почвы, основных физических и химических параметрах, будет полезна дачникам, фермерам и просто любознательным читателям.
Основное свойство почвы, наиболее важное для земли, — это ее плодородие. Это способность верхнего слоя почвы давать семенам растений средства для роста и развития. Оно зависит от ряда факторов и может изменяться под воздействием природных условий или деятельности человека.
Плодородие зависит от соотношения минеральных и органических веществ в почве, от ее способности впитывать и накапливать влагу и поглощать кислород. За тысячелетия развития человечества человек научился улучшать состав почвы. Искусственное формирование плодородного слоя (вспашка, внесение органических и неорганических удобрений) позволило людям прокормить себя и заселить новые участки земли.
Термины «почва» и «недра» различаются. Минеральные вещества (песок, глина, камень) составляют основу почвы на участке. Ее можно использовать для строительства, прокладки дорог и других работ. Небольшое количество органического вещества делает такую почву непригодной для возделывания и использования в сельском хозяйстве. Почва — это любой вид грунта, но только плодородная его часть.
Основное минеральное вещество почвы влияет на плодородие почвы, изменчивость состава почвы на участке достигается добавлением смесей песка, торфа и органического вещества.
Систематическое, правильное использование удобрений, ирригация и сезонная мелиорация могут сделать самые плодородные участки, где раньше ничего не выращивалось, снова плодородными, тогда как небрежное использование пестицидов, ирригационные аномалии и опустынивание из-за изменения климата сделали самые плодородные участки непригодными для возделывания в прошлом.
Механический состав
Минеральные частицы являются важными компонентами почвы. Они могут иметь разный диаметр, частицы с одинаковым размером образуют фракцию. Преобладание определенных частиц в образцах почвы привело к разработке классификации почв. Проводится разграничение:
- песчаную;
- супесчаную;
- суглинистую;
- глинистую.
Различные типы отличаются по способности удерживать влагу и тепло, по дыханию и по степени трудности обработки.
Ил и глина являются наиболее трудными для обработки. Механический характер почвы в регионе можно легко определить, смочив образец почвы и скатав его в «колбаску»:
- Если сделать это не удается – земля на участке песчаная.
- «Колбаска» получается, но быстро рассыпается — это супесчаник.
- При попытке свернуть полученный жгутик в кольцо грунт рассыпается — в наличии суглинок.
- Из земли получается «колбаска», которая без проблем сворачивается в кольцо — почва глинистая.
Песчаные и глинистые почвы требуют большого количества удобрений. Песок быстро нагревается и остывает и плохо удерживает влагу. Суглинок хорошо удерживает тепло и воду. Оба типа почв нуждаются в большом количестве органических веществ и контролируемом орошении.
Агроном с 12-летним стажем. Лучший эксперт на нашей даче.
Суглинок и супесчаные сорта нуждаются в удобрениях, но все растения лучше всего растут на этих почвах. Частицы почвы, которые были «склеены» вместе органическим веществом или в результате физических или химических процессов, называются агрегатами. В зависимости от размера они делятся на агрегаты, комки и пыль.
Какое является основным?
Как нетрудно понять, самым важным свойством почвы является ее плодородие, ее способность обеспечивать растения всеми факторами, полезными 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.
Хорошее поле всегда будет содержать достаточно соли, чтобы обеспечить растения необходимыми питательными веществами, но в меньших концентрациях, чем вредные для них. 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, когда концентрация определенных веществ снижается, они высвобождаются наружу, в почвенный раствор.
Однако этот тип регулирования является неполным. Он обеспечивает растения необходимым питанием лишь в очень ограниченной степени. Более того, помимо достаточно полезных веществ, таким образом могут поглощаться и компоненты, токсичные для всех или определенных растений. Поглотительная способность почвы в основном связана с более мелкими коллоидными частицами, которые обычно объединяются в так называемый поглощающий комплекс. Следует помнить, что нитраты, которые очень ценны для питания растений, поглощаются почвой лишь в незначительной степени и очень активно вымываются.
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 биопродуктивность.
Обзор физических свойств
Скважность
Это одно из основных общих свойств любой почвы. Действительно, почва кажется лишь сплошной массой. В действительности же между ее частицами находится множество пор. И степень благоустроенности характеризуется именно отношением объема этих пор к объему твердой фракции. Поры могут располагаться между отдельными единицами земли и даже внутри них. Внутри них часто находится вода или воздух. Поры делятся на капиллярные и некапиллярные. Последние также очень важны, поскольку отвечают за проницаемость для осадков и за обмен воздуха в почвенной массе. Капиллярные поры влияют на способность почв поддерживать определенное содержание влаги, несмотря на неблагоприятные условия окружающей среды. Однако очень высокие уровни капиллярной некапиллярной пористости не являются благоприятными для почвы — здесь, как и везде, необходима умеренность.
Почвенный покров может сильно варьироваться даже в данном месте в зависимости от глубины. В некоторых исследованиях было установлено, что этот показатель на 50% выше в структурированных почвах, чем в бесструктурных образцах. Любое нарушение нормальной структуры, каким бы сильным оно ни было и какова бы ни была причина, снижает пористость. Разрыхление увеличивает этот показатель, а по мере уплотнения количество пор естественным образом уменьшается.
Оптимальные агрономические результаты достигаются при преобладании некапиллярной влаги.
Гранулометрический состав
Существует множество других названий этого параметра — текстура почвы или просто механический состав. Суть не меняется: речь идет о пропорциях частиц разного размера, без «пренебрежения» их минералогическим происхождением и химическим составом. Почва состоит из частиц разного размера, вплоть до нескольких сантиметров и порядка миллиметров, иногда даже меньше. Важно: распределение частиц по размерам (текстура) всегда определяется по отношению к абсолютно сухим образцам, так как малейшая влага приводит к сильным деформациям.
Частицы одинакового размера, объединенные в размерные группы, обычно имеют схожие механические параметры. Существуют различные классификации по гранулометрическому составу, как отечественные, так и предложенные зарубежными специалистами. Если частица имеет поперечное сечение более 1 мм, то она называется скелетом почвы. Более мелкие частицы называются мелкозернистой глиной. Все, что меньше 0,001 мм, является алевритовой фракцией и в практических целях не подразделяется на дальнейшие группы. Она классифицируется только в теоретических исследованиях почв.
В полевых условиях распределение частиц по размерам может быть описано лишь приблизительно. Однако для большинства садоводов и овощеводов этого вполне достаточно. Сухой метод заключается в измельчении небольшого количества почвы пальцами. Глина обычно не очень хорошо измельчается. Однако, когда она хорошо измельчена, создается впечатление порошкообразной массы. Так же, как и другие вещества:
- 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.
Как изучают свойства почвы
Почвоведы изучают свойства, химический состав и структуру почвы. Перед посадкой культурных растений сначала выясняют состав и свойства почвы, а затем сравнивают их с требованиями растений, которые будут созданы. Одновременно проверяется степень загрязнения и экологичность участка, вносятся удобрения.
Все это можно проверить с помощью разреза (котлована) и описания его морфологических характеристик. Если обнаружен ненарушенный растительный слой, его также исследуют. Проводится растительное исследование почвы — изучение свойств почвы на основе плотности и внешнего вида растительного покрова. Наличие влаголюбивых растений, например, означает, что рядом находится уровень грунтовых вод.
Генетические горизонты отличаются по цвету, плотности и структуре в поперечном сечении. Кипение — кислая реакция с выделением углекислого газа — указывает на присутствие карбонатов кальция в конкретном месторождении. Существуют также промытые почвы, в которых полностью отсутствуют карбонаты. Толщина каждого слоя измеряется в сантиметрах и также имеет свой цвет, плотность и различные инородные включения.
Структура почвы может быть разной по форме и выраженности:
- Кубовидная.
- Призмовидная.
- Плитовидная.
- Комковатая.
- Зернистая.
- Порошистая.
- Пылеватая.
От чего зависят свойства почвы
Свойства почв зависят от многих природных компонентов и процессов, которые влияют, в частности, на степень плодородия:
- 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.
Как образуется почва
В геологии формирование почвы начинается с процессов выветривания, когда горные породы разрушаются до уровня осадочных пород. При достаточном насыщении водой и питательными веществами этот минеральный субстрат становится подходящей средой для колонизации автотрофных бактерий.
Во время метаморфоза автотрофных бактерий они извлекают из субстрата связанные элементы и связывают атмосферный азот, который изначально не содержался в породе. Таким образом, создаются условия для роста растений, которые не предъявляют к нему требований. В процессе их жизненного цикла органические остатки попадают в окружающую среду.
Накопление органического материала стимулирует размножение перерабатывающих его микроорганизмов. Создаются условия для образования гумуса. Полная минерализация части органического вещества достигает стадии воды, углекислого газа и ионов и повышает потенциальное плодородие.
Позволяя сложным растениям поселиться, их корневые системы и местный круговорот воды способствуют разграничению слоев почвы. Структура почвенных горизонтов инициируется и стабилизируется. После их окончательного формирования состав и свойства почвы больше не подвержены резким изменениям и остаются стабильными в течение многих лет.
Скорость почвообразования зависит от климатических условий соответствующего региона. В тропиках этот процесс происходит во много раз быстрее, чем в умеренных зонах.
Знаете ли вы, что? Для формирования 1 см почвы требуется от 50 до 200 лет. Для формирования пригодного для распашки слоя в 20 см и более требуется от 2 до 9 тысяч лет.
Какое значение имеет в природе почва
Жизнь в ее нынешнем виде может существовать только с образованием почвы на Земле. Основной вклад почвы в поддержание биосферы нашей планеты — это прямой источник пищи для растений и косвенный — для животных и человека.
Наличие или отсутствие почвы оказывает решающее влияние на окружающую среду. Поглощая и удерживая дождевую воду, почва сначала предотвращает наводнения, а затем засуху. Другой особенностью почвы является ее функция фильтра, освобождающего воду от примесей.
Почва помогает стабилизировать климат, накапливая углерод в своем составе. Даже в пустынных районах цианобактерии, лишайники и мхи поглощают значительное количество углерода в процессе фотосинтеза. Разложение почвенного слоя способствует переходу углерода из связанного состояния в свободное. Это усиливает парниковый эффект, являющийся одной из причин глобального потепления.
Поверхность и толща земли являются средой обитания для большого количества видов, включая человека. Без почвы большая часть биосферы нашей планеты не могла бы существовать.
По этой причине принимается все больше мер по защите почвы. Только при условии повышения качества защиты почвы от природных и антропогенных разрушительных процессов будущие поколения смогут продолжить жизнь на Земле.
