гранулометрический состав почвенной массы

Академик В. А. Ковда (1973) отмечает: «Важнейшие физиче­ские свойства почвы (сложение, структура, водопроницаемость, влагоемкость и водоподъемная способность), поглощение и обмен ионов, запасы питательных веществ в весьма большой степени зависят от диаметра первичных механических частиц, слагаю­щих почву, и от соотношения различных фракций».

Разные по гранулометрии почвы имеют свои экологические особенности.

Песчаные почвы. Почвообразование на породах этого грану­лометрического состава имеет свои оригинальные особенности. На песках не образуются зональные типы почв, нет типичных подзолистых почв, черноземов, каштановых почв, красноземов песчаного и супесчаного состава. Всегда и всюду на песках фор­мируются оригинальные почвы, занимающие в классификаци­онных построениях особое место. В тайге - это гумусово-желе­зистые подзолы, в черноземной зоне - серопески, в пустынях и полупустынях - бугристые пески. Все песчаные почвы в каждой зоне имеют свои, только им присущие черты.

Пески имеют разнообразный вещественный состав: от моно­минерального, почти чисто кварцевого, до полиминерального, полево-шпатового. Это определяет их экологическую востребо­ванность растениями. Более благоприятные условия создаются на многоминеральных песках.

Пески имеют низкую поглотительную способность. Полно­стью отсутствует связанность, пластичность, набухаемость. Образующиеся агрегаты в супесчаных почвах разрушаются при малейшем сжатии. Типична низкая влагоемкость песчаной мас­сы. Однако почти вся влага, удерживаемая почвой, доступна растениям. Водопроницаемость очень высокая при крайне ни­чтожной водоподъемной способности из-за незначительной ка­пиллярной влагоемкости. Поэтому песчаным почвам присущ промывной водный режим, как бы не были сухи климатические условия. Соленакопления в песках не происходит. В водном ре­жиме песков значительно участие парообразной влаги в ее ми­грациях из-за температурных перепадов и переходов от парооб­разной до капельно-жидкой.

Способность к накоплению элементов питания в песках край­не низкая. Всегда специфичны культурные растения песчаных почв как по видовому составу, так и по качеству и количеству урожая.

Суглинистые почвы. На суглинистых почвах проявляются все черты зонального почвообразования и тем в большой сте­пени, чем тяжелее гранулометрический состав, чем больше в составе механических элементов физической глины. Природа почв определяется широким спектром разнообразных минера­лов. Поэтому поглотительная способность имеет средние вели­чины. Средние величины в пределах возможных почвенных ли­митов характерны и для плотности, набухаемости, фильтраци­онной способности, влагоемкости, наличия продуктивной влаги и др. Суглинистые почвы не обладают способностью образовывать хорошо оструктуренную среду, состоящую из зернистых и ком­коватых фракций. Агрегаты легко разрушаются при механиче­ском воздействии. Структурное состояние пахотных горизонтов склонно к быстрому разрушению и переходу в пылеватое состоя­ние. Однако, что положительно, глыбистость - явление редкое и нестабильное.

Почвы легко обрабатываются при широком диапазоне влаж­ности, создающей физическую спелость. Физическая оптималь­ность до известной степени определяется присутствием песчаных фракций. Суглинистый состав почв благоприятен для многих растений. Экологическую оптимальность на этих почвах нахо­дят как растения супесчаного ряда, так и глинистого. Однако для большинства зерновых культур, сахарной свеклы, подсол­нечника уровень потенциального плодородия определяется как средний и агрохимическое окультуривание - обязательный при­ем в земледелии.

Глинистые почвы. Вещественный состав в значительно боль­шей степени тяготеет к тонкодисперсным особым вторичным глинистым минералам. Первичные минералы - обломки поле­вых шпатов, кварца и др. - находятся в минимуме. Для тя­желых почв важнейшим фактором экологического оптимума становится структурность. Структурность определяет уровень физического и водно-физического состояния среды.

Глинистая масса обладает способностью агрегировать­ся в водопрочную структуру при экологически оптимальных биологических факторах, способствующих развитию дерново­го процесса под травами и культурами с мочковатой корне­вой системой. Сами агрегаты требуют для их разрушения в сухом состоянии больших усилий. Бесструктурность приводит к сплошности, слитости, уплотнению почв, резко сокращает­ся объем воздушной фазы, возрастает доля воды, недоступной для растений, т. е. прочно связанной с илистой частью твердой фазы. Почвы теряют фильтрационную способность, водопрони­цаемость сводится на нет. При избытке влаги происходит ее застой на поверхности и в самой почве, развивается заболачи­вание. Дренажные системы, будь-то канавы или вертикальные дрены, малоэффективны. Дальность их действия ограничивает­ся лишь немногими метрами.

В тяжелых почвах влажность физической спелости, когда можно вести обработку, весьма ограничена: или обнаруживается высокая липкость на орудия обработки, или слишком повышен­ная твердость. И в этом и в другом случаях структура распыля­ется.

Типична высокая пластичность и вязкость во влажном со­стоянии и механическая твердость в сухом. Высокая набухае- мость и усадка приводит к сплошности влажной почвенной бес­структурной массы, к ее глыбистости, глубокой трещиноватости при высыхании.

Значительны величины поглотительной способности глини­стых почв, особенно обогащенных гумусом. Поэтому эти почвы являются природными барьерами, связывающими тяжелые ме­таллы, радиоактивные элементы и изотопы. Это имеет двоякий эффект. С одной стороны, ограничивается миграция загрязните­лей в ландшафтных составляющих окружающей среды, с дру­гой - загрязнители надолго стабилизируется на одной террито­рии, но распространяются по биологическим цепям питания в трофических системах.

Глинистые верхние горизонты почв обычно обладают способ­ностью к максимальному гумусонакоплению в сравнении с бо­лее легкими по гранулометрическому составу разновидностями.

Диапазон использования тяжелых почв растениями обши­рен. Однако главным фактором экологической неблагоприятно­сти становятся физические свойства корнеобитаемой толщи, ее рыхлость, связанная со степенью структурности. Много в почвах воды, недоступной растениям. Соотношение воды и воздуха в тяжелых почвах - важнейший экологический критерий.

Противоречивы по плодородию глинистые почвы, хотя они все считаются от природы богатыми минеральной пищей и способ­ными к высокому накоплению органического вещества. Главным в реализации эффективного плодородия является физическое структурное состояние. Наши глинистые черноземы обладают прекрасными физическими свойствами всей корнеобитаемой толщи на большую глубину. А вот глинистые почвы лесных зон по физическим характеристикам далеки от оптимальных эколо­гических условий. По этому гранулометрический состав струк­турных и бесструктурных почв в отношении их использования оценивается по-разному.

Не все растения одинаково реагируют на гранулометриче­ский состав почв. Несмотря на большую экологическую приспо­собленность к почвам различного гранулометрического состава, есть определенный оптимум для каждой группы культур, и это необходимо учитывать при разработке мероприятий по рацио­нальному использованию земель. Например, черешня и карто­фель неплохо плодоносят на тяжелосуглинистых черноземах. Однако наибольшая урожайность, лучшее развитие наблюдается на супесчаных и легко суглинистых почвах. Есть целая группа растений-псаммофитов, предпочитающих песчаные местообита­ния: житняк сибирский, кумарчик песчаный, саксаул, овес пес­чаный, сосна и др. Многие растения, такие как кукуруза, слива, вишня, ель, дуб и другие, не выносят песчаных почв.

Неодинаковое плодородие почв различного гранулометриче­ского состава иллюстрируют табл.

Таблица 4.1

Степень влияния гранулометрического состава на эффективное плодородие почв для зерновых культур (гаврилюк, Вальков, Клименко)

Таблица 4.2

Уровень плодородия виноградных почв в зависимости от содержания физической глины (Вальков, Фиськов)

Таблица 4.3

Таблица 4.4

Таблица 4.5

оптимальные условия гранулометрического состава почв для различных растений (Ковда)

гранулометрический состав и уровень плодородия плодовых почв с промывным водным режимом

(коэффициент увлажнения более 1,00)

гранулометрический состав и уровень плодородия плодовых почв с периодическим промывным водным режимом

(коэффициент увлажнения менее 1,00)

Особенно важно учитывать гранулометрический состав почв при выборе участков под многолетние насаждения, так как ошиб­ки, допущенные при за кладке садов и виноградников, обнару­живаются слишком поздно и чреваты значительными затратами труда и средств (табл. 4.6).

Таблица 4.6

гранулометрический состав почв и их пригодность для плодовых насаждений

Уровень плодородия почв различного гранулометрического со­става, установленный на основе анализа урожайности плодовых насаждений, зависит от увлажненности почв (табл. 4.7).

Таблица 4.7

гранулометрический состав и уровень плодородия почв под садами

Скелетность почв или содержание в почвах каменистых и щебнистых включений полностью наследуется от материнской по­роды. Эти механические элементы имеют размер более 1 мм (гра­вий - 1-3 мм и камни - более 3 мм).

В небольшом количестве скелетные включения или индиффе­рентны, или оказывают положительное влияние, улучшая водно­физические характеристики почвы. Увеличение количества скеле­та в почве приводит к уменьшению содержания в корнеобитаемой толще мелкозема, что снижает запас питательных веществ и, что очень важно, - продуктивной влаги. Возрастание скелета равно­сильно снижению мощности корнеобитаемого слоя и, соответствен­но, снижению плодородия почвы.

Скелет почвы может иметь различное происхождение: известня­ковый, мергалистый, гранитный, сланцевый, кварцитовый, галечни­ковый и т. д. Это придает почвам особую экологическую специфику. Например, кварцитовый, гранитный и галечниковый скелеты мож­но четко определять как балластные наполнения почвенной массы, а обломки мергеля и глинистых сланцев участвуют в формировании круговорота химических элементов в биологических циклах.

Характерна высокая зависимость между урожайностью зерно­вых культур и каменистостью почв. Уровень плодородия изменя­ется: на каменистых почвах - 1,0, слабокаменистых - 0,8, сред­некаменистых - 0,6, сильнокаменистых - 0,5. М. А. Кочкин для степной зоны дает комплексную оценку для зерновых культур и многолетних насаждений (табл. 4.8).

Таблица 4.8

плодородие скелетных почв Крыма, %

Скелетность почв не всегда оценивается как неблагоприятный фактор. Особо следует отметить виноградную лозу. Виноград, благо­даря способности корней использовать трещиноватость и полости в твердых породах, глубоко проникает в их массу. Поэтому виноград как культурное растение обладает уникальной способностью давать удовлетворительный урожай на маломощных сильнокаменистых почвах, которые для других культур считаются бросовыми, слиш­ком сухими. При этом получается продукция исключительно высо­кого качества. Такие плантации винограда наблюдаются в районе Новороссийска и Геленджика. Здесь камни, уменьшая количество мелкозема в почве, снижают в некоторой степени ее плодородие (про­дуктивность виноградников снижается лишь при содержании мелко­зема в корнеобитаемой толще менее 40 % от веса), но обломки горных пород представляют собой постоянный запас питательных веществ. Корневая система виноградной лозы в каменистых щебенчатых поч­вах развивается свободно, почва постоянно обогащается питатель­ными веществами в результате выветривания скелета, что делает виноградную лозу на них долговечной, устойчивой и продуктивной. Лучшие по качеству продукции виноградники расположены на каме­нистых почвах. Имеет значение и размер каменистых включений. В одних и тех же климатических условиях урожайность виноградной лозы на почвах мелкоскелетных (хрящеватых) больше, чем на круп­носкелетных (камни, гравий) при одинаковом объеме скелета.

4.2.