Содержание физической глины и ила в поверхностном горизонте (0-10 см), приведенных почв, растет от дерново-подзолистой почвы к краснозему, водопроницаемость же почв резко возрастает в том же направлении, что связанно с хорошей оструктуренностью чернозема приазовского и особенно краснозема.

На водопроницаемость существенное влияние оказывает оструктуренность почвы, которая в свою очередь зависит от минералогического состава и химических свойств почвы.

Первичные почвенные частицы, слипаясь или склеиваясь органическими и минеральными почвенными клеями в комочки или агрегаты различных размеров, образуют почвенную структуру.

«Способность почвы образовывать из механических элементов агрегаты носит название структурообразующей способности почв, а совокупность получающихся в этом процессе агрегатов различной величины, формы, прочности, водопрочности и пористости, характерных для данной почвы и отдельных ее горизонтов, составляет структуру почвы».

Структурная почва слагается из зерен и комков размером от 1 до 10 мм.

Структурная почва характеризуется высокими показателями общей и некапиллярной порозности, влагоемкости и водопроницаемости. Глубоко проникая в глубь почвы по крупным порам, вода рассасывается по капиллярам комков и зерен. Поверхностный сток на таких почвах, как правило, мал или отсутствует, а вследствие этого на них не развиваются эрозионные процессы.

Наиболее ценными почвенными агрегатами являются агрегаты, способные противостоять разрушающему действию воды, то есть не расплывающиеся в воде в бесформенную массу.

В настоящее время водопрочными агрегатами считаются те, которые в воздушно-сухом состоянии при быстром погружении в воду не теряют форму и не разрушаются до размеров меньших 0,25 мм. Агрегаты, капиллярно смоченные перед погружением в воду и не разрушающиеся в ней, называются условно водопрочными. Условная водопрочности одних и тех же агрегатов всегда выше истинной.

Еще в конце XIX века считалось, что в процессе структурообразования важнейшую роль играют корневые системы растений, гумус и илистые частицы почвы. Корни растений пронизывают почву во всех направлениях и раздвигают почвенные частицы, уплотняя их. Отмирая, корни и корешки способствуют накоплению в почве органического вещества, которое участвует в создании водопрочной структуры.

В настоящее время считают, что ведущую роль в явлении водопрочности структуры играет органическое вещество типа гуминовых кислот. Поглощенному Ca?+ принадлежит вторичная роль, сводящаяся к усилению образующихся водопрочных связей. Декальцирование почвы не приводит потери водопрочности структуры. Извлечение из почвы карбонатов и других соединений Ca привело лишь к снижению механической прочности агрегатов во влажном состоянии. Вымывание из почвы битумов, смол, восков и других веществ тоже существенно не сказалось на водопрочности агрегатов. Удаление же из почвы гуминовой кислоты (с помощью едкого натра) привело к полной потере ее структурности и водопрочности. Замена катиона Ca?+ катионом Na+ приводит к быстрому падению водопрочности почвенных частиц. Наиболее водопрочными являются агрегаты, связанные гуматами Fe, Ca и H.

Физико-химическая сторона явления водопрочности связана с насыщением ионов Ca в почве лишь косвенно. Кальций создает благоприятные условия для развития микроорганизмов, которые участвуют в создании гуминовых веществ в почве.

Решающую роль в процессе возникновения водопрочной микроструктуры в почве принадлежит не всему органическому веществу (гумус), а только гуминовым кислотам и солям этих кислот, которые способны склеивать частицы почвы, а под влиянием высушивания способны переходить в не растворимое состояние. В таблице 2 помещены данные о содержании гумуса и его составе в основных типах почв, в слое 0-20 см..

Таблица 2-Состав гумуса в пахотном горизонте основных типах почв

Для накопления общего гумуса и гуминовых кислот требуются одни и те же природные условия, эти два процесса идут параллельно. В направлении с севера на юг, от зоны подзолистых почв до мощных черноземов, наблюдается увеличение содержания гумуса, а также и процентного содержания гуминовых веществ, далее на юг количество гумуса и гуминовой кислоты резко уменьшается. Исключением из правил являются красноземы, у которых наблюдается довольно большое содержание гумуса и очень низкое содержание гуминовых кислот. Следует отметить, что в подзолистых почвах в слое 0-20 см сосредоточенно больше половины имеющегося в почвенном профиле гумуса, у черноземов в этом слое содержится лишь 25% всего гумуса. Отсюда становится ясным, почему черноземы обладают наиболее прочной структурой. В подзолистых же почвах и сероземах водопрочность микроструктуры выражена слабо.

Все исследованные почвы имеют примерно один и тот же механический состав (тяжелосуглинистый). Следуя от мощных черноземов в направлении с севера на юг, происходит уменьшение гумуса, запаса гуминовых кислот в почве и количестве водопрочных агрегатов. Особое положение, занимают красноземы, что связано с повышением содержания в них железа и алюминия, закрепляющие гуминовые кислоты. Таким образом, между водопрочностью почвенной структуры, количеством органического вещества и его составом существует тесная связь в широком географическом аспекте.

Д.В. Хан (1969) считает, что агрегатное состояние почвы в основном осуществляет совокупность органического вещества, глинистых минералов и поглощенных оснований. Неудовлетворительное структурное состояние подзолистой почвы обусловлено низким содержанием органического вещества, глинистых и других минералов, обладающих высокой адсорбционной способностью. Для улучшения же структурного состояния песчаной почвы требуется не только органическое вещество, но и соответствующие минералы, и поглощенные основания.

По данным того же автора, поглощенные кальций и водород способствуют быстрому распаду органического вещества и, вследствие чего ускоряют образование максимального количества водородных агрегатов почвы уже в течение первых месяцев. Под влиянием поглощенных железа и алюминия органическое вещество разлагается медленно, вследствие чего максимальное количество водопрочных агрегатов почвы образовались только через 12 и 18 месяцев.

Огромное влияние на водопроницаемость оказывает величина агрегатов. Влияние размеров структурных агрегатов на водопроницаемость изучалась С.С Бракиным (1965) на южных черноземах.

Определение водопроницаемости проводилось на водопрочных и неводопрочных агрегатах. Данные этих наблюдений приведены в таблице 3.

Таблица 3-Водопроницаемость почв с различными размерами агрегатов (мм/мин)

Водопроницаемость водопрочных агрегатов размером крупнее 1-5 мм значительно выше, чем неводопрочных агрегатов тех же размеров. По мере уменьшения величины неводопрочных агрегатов от 7 до 1 мм водопроницаемость возрастает, у водопрочных же агрегатов наибольшая водопроницаемость наблюдается у агрегатов величиной 3-2 мм с уменьшением величины агрегатов, наблюдается падение водопроницаемости. Водопроницаемость прочных и неводопрочных агрегатов, меньших 1 мм, примерно одинакова. Крупные неводопрочные агрегаты при воздействии на них воды разрушаются, а затем расплываются на более мелкие элементы значительно быстрее, чем водопрочные. Об этом свидетельствуют данные, уменьшения скорости просачивания за второй час наблюдений. Просачивание за второй час наблюдений уменьшилась по сравнению с первым часом наблюдений для водопрочных агрегатов размером от 2 до 3 мм на 38%, у неводопрочных - на 49%. Для третьего часа наблюдений оно уменьшение составило соответственно 42 и 55%. У водопрочных агрегатов размером от 1 до 2 мм скорость просачивания за второй час опыта уменьшилась на 24%, у неводопрочных - на 34%. Снижение водопроницаемости почвы с водопрочными агрегатами протекало интенсивнее, за третий час и она составила соответственно 53 и 37%.

Очень важным фактором, влияющим на водопроницаемость почвы, является ее влажность. Для оценки инфильтрационной способности почвы в зависимости от степени ее увлажнения используется величина дефицита влажности почвы, вычисленную как разность между полной влагоемкостью и ее фактической влажностью в момент опыта.

По данным Г.В. Назарова (1970) суглинистые почвы по мере увеличения влажности становятся менее водопроницаемыми.

Из данных в таблице-4 видно, что при увеличении влажности поверхностного почвенного горизонта и подпочвы с 20 до 45% их водопроницаемость уменьшилась в 6 раз.

Таблица 4-Влияние влажности почвы на ее водопроницаемость

При увеличении влажности почвы в слое 0-10 см с 14 до 23% водопроницаемость почвы при дождевании уменьшилась с 47 до 11 мм (64,3 раза), а при влажности 30% впитывание прекратилось.

В опытах М.Н. Заславского (1970) увеличение влажности чернозема карбонатного среднегумусного с 16,8 до 35,5% в слое 0-10 см привело к уменьшению водопроницаемости. При интенсивности дождевания i = 1,0 мм/мин в течение одного часа скорость впитывания уменьшилась с 41,8 до11,4 мм/час, а при интенсивности дождевания i = 2,0 мм/мин в течение 30 мин - уменьшилось с 24,9 до 9,4 мм/час (в 2,6 раза).

Страницы: 1, 2, 3, 4