Водопрочность тонкопористых, плотно упакованных агрегатов — высокая, но агрономически ценными их считать нельзя, так как в такие агрегаты с трудом проникает влага, корневые волоски растений, микроорганизмы.

    Основное  условие создания агрономически  ценной структуры — присутствие в почве достаточного количества илистых и коллоидных частиц, а также гумусовых веществ. Почвенные агрегаты, образующиеся при участии только минеральных коллоидов, без гумусовых веществ не обладают водопрочностыо.

    Образование почвенной структуры происходит под воздействием [4]:

    Физико-механические факторы обусловливают процесс крошения почвенной массы при попеременном высушивании, увлажнении, замерзании и оттаивании воды в почве, давлении корней растений, деятельности роющих животных и рыхлящем воздействии почвообрабатывающих орудий.

    Физико-химические факторы — коагуляция и цементирующее воздействие почвенных коллоидов, когда водопрочность приобретается в результате скрепления механических элементов и микроагрегатов коллоидными веществами. Необратимыми коагуляторами в почве чаще всего являются двух-и трехвалентные катионы кальция, магния, железа, алюминия. Одновалентные катионы, особенно натрий, — необратимой коагуляции и, следовательно, образованию водопрочной структуры не способствуют. Наиболее прочно скрепляющими веществами являются органические коллоиды.

    Основная  роль в структурообразовании принадлежит  биологическим факторам — растительности и организмам, населяющим почву. Растения уплотняют почву и разделяют па комки, растительный опад является основным источником органических веществ в почве.

    Хорошо  оструктуривает почву многолетняя  травянистая растительность. Она  имеет хорошо разветвленную корневую систему, которая механически укрепляет почву и разделяет ее на комки. При разложении растительного опада многолетних травянистых растений образуется большое количество мягкого, обогащенного кальцием гумуса, который является хорошим структурообразователем.

    Известна  роль дождевых червей как структурообразователей. Проходя через тело червей, почвенные частицы уплотняются, склеиваются слизью в небольшие комочки — каиролиты. Так формируется особенная водопрочная почвенная структура — капролитовая.

    Структурное состояние почвы динамично и  связано с цикличностью развития живых организмов. Каждому почвенному типу и каждому генетическому горизонту свойственны определенные тины почвенных структур, так как формирование структуры — результат развития почвообразовательного процесса.

    Сохранению  структуры благоприятствует обработка  почвы в состоянии ее физической спелости. Пересохшая почва при обработке сильно распыляется, а переувлажненная — образует глыбистую поверхность. Для улучшения структурного состояния применяют химическую мелиорацию: на щелочных почвах — гипсование, на кислых — известкование. Улучшению структуры также способствуют пескование тяжелых почв и глинование легких.

    Существует  ряд синтетических полимеров, способных  улучшать структуру почвы. Это побочные продукты пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности, некоторые высокомолекулярные соединения. Однако этот прием имеет ограниченное практическое применение из-за высокой стоимости.

    Для гумусовых горизонтов почвы характерна зернистая и комковатая структура; для элювиальных горизонтов —  пластинчатая, листоватая, чешуйчатая; для иллювиальных — глыбистая призматическая, столбчатая, ореховатая.

3.2 Порозность

    Почвенные частички и структурные элементы, входящие в состав почвы, прилегают  друг к другу не всеми своими плоскостями, а лишь отдельными точками или гранями, вследствие чего сама почва приобретает характер пористого тела, пронизанного целой системой трещин, пор, ячеек, пустот. Общий объем всех этих воздушных пор, полостей, трещин и пр. в определенном объеме почвы называют порозностью или скважностью почвы. Суммарный объем почвенных пор составляет от 25 до 60 % объема почвы [3].

    На  порозность почвы большое влияние  оказывает, прежде всего, структурное строение почвы: чем почвы структурнее, тем общая порозность больше (поскольку, помимо заключенных в комках пор, эти почвы имеют промежутки, находящиеся между структурными отдельностями). Всякое разрушение почвенной структуры, могущее произойти в результате воздействия на почву природных факторов или вследствие неправильной обработки почв, ведет за собой уменьшение общей порозности почвы. Заметное влияние на порозность почв оказывает также органическое вещество почв: чем органического вещества больше, тем больше порозность (так, например, порозность песка около 30 %, а торфа – около 85 %). Порозность заметно меняется в зависимости от глубины почвенного слоя: в верхних слоях она больше, в нижних – меньше. Объясняется это большим содержанием гумуса и лучшей структурой верхних горизонтов, большим воздействием на верхние слои почвы корней растений и роющих животных, а также меньшим давлением вышележащих слоев.

    Размеры почвенных полостей различны, начиная  от тончайших, так называемых капилляров, и кончая порами с диаметром 10 мм и крупнее. В связи с этим, помимо общей скважности, различают еще капиллярную и некапиллярную скважность почвы. Во всякой почве всегда есть оба вида скважности, причем преобладание того или иного вида зависит от механического и структурного состава почв [3]. Общая порозность ряда почв представлена в таблице 3.1

Таблица 3.1

Общая порозность различных типов почв (по Процерову, 1953) [3] 

Глава 4. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ

    Почва представляет собой многофазную полидисперсную систему, состоящую из четырех фаз: твердой (минеральные и органические частицы), жидкой (почвенный раствор), газообразной (почвенный воздух) и живой (почвенные организмы) [4]. Все фазы почвы находятся в тесном взаимодействии между собой и другими системами биосферы.

    Твердая фаза почвы и почвообразующих пород состоит из частиц различной величины. Эти частицы называются механическими элементами. Различают органические, минеральные и органо-минеральные частицы. Они представляют собой обломки горных пород, отдельные минералы, гумусовые вещества, органо-минеральные соединения.

    Механические  элементы находятся в почве или в породе как в свободном, так и агрегированном (соединены в структурные отдельности) состоянии. Причем в каждой почве это состояние динамично, количество свободных частиц и структурных агрегатов изменяется по сезонам года и в зависимости от состояния режима почвы.

    Количественное определение механических элементов называют механическим анализом. Свойства механических элементов зависят от их размера. Близкие по размеру и по свойствам частицы группируются во фракции. Группировка частиц по размерам во фракции называется классификацией механических элементов. Н.А. Качинский выделяет следующие фракции [4]:

    Таблица 4.1.

    Классификация гранулометрических элементов (по Качинскому). 

    Все частицы более 1 мм называют скелетной частью, или скелетом почвы, а менее 1 мм — мелкоземом. Частицы крупнее 0,1 мм образуют физический песок (камни, гравий, песок крупный, средний, мелкий, пыль крупная); меньше 0,1 мм — физическую глину (пыль средняя и мелкая, ил грубый и тонкий, коллоиды).

    Относительное содержание в почве или породе фракций механических элементов называется гранулометрическим составом. Так как различные фракции механических элементов имеют неодинаковые свойства, почвы и породы также будут различаться по свойствам в зависимости от содержания в них тех или иных фракций механических элементов.

    Все многообразие почв и пород по гранулометрическому  составу можно объединить в несколько  групп с характерными для них  физическими, физико-химическими и  химическими свойствами.

    В основу классификации почв и пород по гранулометрическому составу положено соотношение физического песка и физической глины. По содержанию этих фракций дается основное название почвы, а дополнительное — с учетом двух других преобладающих фракций.

    Гранулометрический состав почв влияет на водный, воздушный, тепловой и питательный режимы. Специалисты сельского хозяйства учитывают гранулометрический состав почв при размещении культур на полях севооборотов, применении удобрений, механической обработке почв.

    По  удельному сопротивлению на орудия труда почвы подразделяются на легкие и тяжелые. К легким относятся песчаные и супесчаные почвы. Они легко обрабатываются, на это требуется меньше энергии. Весной они быстрее прогреваются и достигают физической спелости, т.е. оптимального срока начала полевых работ. Но они имеют низкую влагоемкость и низкое содержание элементов питания. Эти почвы считают бедными и сухими. Однако в северных областях, где короткое лето и недостаток тепла, они ценятся за способность быстро прогреваться, что позволяет раньше провести посев и увеличить продолжительность вегетационного периода.

    Глинистые и тяжелосуглинистые почвы относят к тяжелым. Они характеризуются рядом плохих водно-физических свойств. Во влажном состоянии они вязкие, липкие, при высыхании становятся твердыми, тяжело обрабатываются. Однако они богаты элементами питания, имеют высокую поглотительную способность [4].

    Наиболее  благоприятные свойства имеют средне- и легкосуглинистые почвы. Наряду с  оптимальными физическими свойствами они имеют благоприятный питательный режим.