Гранулометрический состав почвы

Механические элементы почвы представляют собой продукты физического, физико-химического и химического выветривания горных пород и последующей их биологической переработки. Исходя из соотношения минеральных частиц различной величины, Н.А. Качинский разработал следующую классификацию почв по их гранулометрическому составу
(табл. 4):

Гранулометрический состав почвы в полевых условиях устанавливают пробой на скатывание шнура. Для этого почву увлажняют до консистенции пасты, хорошо перемешивают и раскатывают шнур толщиной примерно
3 мм, затем сворачивают его в кольцо диаметром около 3 см. В зависимости от вида кольца и шнура делают заключение о гранулометрическом составе почвы (рис.2).

Песчаные и супесчаные почвы имеют больше пор, чем глинистые. Через поры в почву проникает вода, воздух и тепло. В порах поселяются микроорганизмы, в них проникают корни растений. Следовательно, количество пор, их размеры и форма оказывают исключительно большое влияние на водный, тепловой и воздушный режимы почв и на их биологические свойства.

Таблица 4

Гранулометрический состав почвы

Почвы подзолистого типа	Почвы среднего типа
	песок,%.	глина,%	песок,%	глина%
Песок рыхлый	100–95	0–5	100–95	0–5
Песок связный	95–90	0–5	95–90	0–5
Супесь	90–80	10–20	90–80	10–20
Суглинок легкий	80–70	20–30	80–70	20–30
Суглинок средний	70–60	30–40	70–55	30–45
Суглинок тяжелый	60–50	40–50	55–40	45–60
Глина легкая	50–35	50–65	40–25	60–75
Глина средняя	35–20	65–80	25–15	75–85
Глина тяжелая	< 20	>80	<15	>85

Пористые песчаные и супесчаные почвы в сухих степях и пустынях легко пропускают талую снеговую и дождевую воду. Весной и осенью они промачиваются на большую глубину, чем глинистые

небольшим сухим слоем в песчаных и супесчаных почвах залегает сравнительно влажный песок.

Плотные глинистые почвы, состоящие из тонких измельченных частиц, промачиваются водой на значительную глубину только весной и осенью. Уже в конце весны начинается их иссушение. По мере высыхания верхних слоев почвы вода по тонким капиллярам поднимается из более глубоких слоев. Скорость поднятия воды зависит от величины капилляров: чем тоньше капилляры, тем быстрее подъем воды к верхним горизонтам. Вследствие этого в засушливом климате сухих степей и пустынь глинистые почвы уже в начале лета иссушаются на большую глубину. В более высоких широтах влажные глинистые почвы являются холодными, потому что их мелкие поры плохо пропускают тепло. По этой причине более требовательные к теплу растения приурочены к более теплым песчаным и супесчаным почвам.

В слабо аэрированных почвах деятельность микроорганизмов, особенно микроорганизмов, усваивающих свободный азот атмосферы, значительно менее интенсивна, чем в хорошо аэрированных, богатых кислородом почвах. Кроме того, недостаток кислорода подавляет жизнедеятельность корней растений.

Таким образом, физические свойства песчаных и супесчаных почв, как правило, более благоприятны для роста растений, чем физические свойства глинистых почв. Зато химические свойства глинистых и суглинистых почв благоприятнее химических свойств песчаных и супесчаных почв. Прежде всего у глинистых и суглинистых почв поглотительная способность выше, чем у песчаных и супесчаных. Раздробленность их частиц способствует увеличению их поверхности и емкости катионного обмена. Это позволяет им долго удерживать на поверхности растворы минеральных солей, связывать их в менее растворимые соединения и тем самым замедлять их вымывание и выщелачивание. Поэтому удобрения, вносимые в глинистые и суглинистые почвы, гораздо дольше задерживаются в них, чем в песчаных и супесчаных, вследствие чего глинистые и суглинистые почвы при прочих равных условиях плодороднее песчаных и супесчаных.

Механические элементы почвы склеиваются различными выделениями микроорганизмов и высших растений, пронизываются и скрепляются гифами грибов и мелкими корешками высших растений, образуя агрегаты или структурные отдельности.

Агрегаты различной величины, формы и прочности в совокупности создают характерную для той или иной почвы структуру. Плодородие глинистых, тяжело- и среднесуглинистых почв во многом зависит от их структуры, определяющей водный, тепловой и воздушный режимы, биологию, а следовательно, и питательный режим данной почвы.

Очень благоприятные условия для роста растений создаются на тяжелых по механическому составу почвах, в которых водопрочность агрегатов сочетается с их оптимальной пористостью. В таких случаях в порах и по периферии агрегатов интенсивно протекают микробиологические процессы, приводящие к обогащению почвы азотом, фосфором, калием и другими необходимыми для жизни растений элементами. Водопрочность агрегатов усиливается вследствие склеивания механических элементов гуминовой и ульминовой кислотами, образующимися при бактериальном разложении остатков растений. Особенно водопрочны агрегаты в том случае, если эти кислоты взаимодействуют с ионами кальция.

Обычно в тяжелых по гранулометрическому составу почвах в сходных экологических условиях структурные почвы более благоприятны для роста и жизни растений, чем бесструктурные или слабоструктурные. Последние отличаются большой плотностью, тонкокапиллярностью. Такие почвы имеют плохую водопроницаемость, незначительную влагоемкость и содержат небольшой запас воды. В результате бесструктурной и тонкой капиллярности вода легче поднимается к поверхности почвы и затем испаряется. После ливневых дождей бесструктурные почвы заплывают, на их поверхности образуется корка, не пропускающая воздух и способствующая еще большему иссушению почвы и отмиранию корней из-за недостатка кислорода.

По-иному складываются почвенные процессы в структурной почве, которая состоит из комочков и зерен размером от 1 до 10 мм. Между агрегатами имеются промежутки, легко пропускающие воду и воздух, т. е. влагоемкость и пористость структурных почв высокая. Ввиду того, что влага не застаивается, а просачивается вниз, в промежутках между агрегатами и в порах агрегатов много воздуха, вследствие этого в почвах преобладают аэробные процессы. По промежуткам между структурными отдельностями корни растений глубоко проникают в почву, что способствует постоянной и более быстрой подаче воды и растворенных в ней минеральных солей в надземные части растений. Все это благоприятствует быстрому росту и развитию растений, произрастающих на структурных почвах.

Органическую часть почвы составляют живые микроорганизмы, корни растений и, главным образом, перегной, или гумус, представляющий собой продукт гумификации и неполного разложения растительных остатков и трупов почвенных макро- и микроорганизмов. При разложении гумуса микроорганизмами образуются минеральные соли, растворяющиеся в почвенной воде и усваивающиеся зелеными растениями. Кроме того, выделяющийся при разложении гумуса СО₂ частично поступает в атмосферу, частично растворяется в почвенной воде, подкисляя ее.

Гумус, постоянно разлагающийся микроорганизмами, – важнейший и постоянный источник пищи для растений. Далеко не все органические вещества, находящиеся в почве, полностью минерализуются. Некоторые из них переходят в более сложные и устойчивые к микроорганизмам соединения. Темная окраска гумуса, характерная для верхнего слоя почвы, способствует быстрому и лучшему ее нагреванию, т. е. гумус улучшает тепловой режим почвы. В различных сообществах гумус образуется за счет разных частей растений и накапливается в неодинаковом количестве. Под степными и луговыми сообществами гумуса больше, чем под лесными. В травянистых сообществах гумус формируется за счет неполного разложения отмирающих корней и наземных частей травянистых растений, в то время как под пологом леса он образуется, главным образом, за счет опавших листьев, хвои и мелких веточек.