Водопрочные агрегаты образуются при участии глинистых минералов и гумусовых веществ. Интенсивно процесс структурообразования происходит под луговой травянистой растительностью, а на пахотных землях- под многолетними травами, обогащающими почву органическим веществом.
Сложение почвы характеризуется взаимным расположением в пространстве почвенных частиц и агрегатов с образованием определенной пористости. Почва по сложению может быть рыхлой, рассыпчатой, плотной и очень плотной. Песчаные и супесчаные почвы имеют рассыпчатое сложение, суглинистые и глинистые хорошо оструктуренные -рыхлое сложение, а плотное присуще иллювиальным горизонтам тяжелых почв. Очень плотное сложение характерно для иллювиальных горизонтов глинистых бесструктурных почв и солонцов.
Новообразования представляют собой отложение и накопление в почве веществ, возникающие в процессе почвообразования. Новообразования химического происхождения включают соли гипса, углекислой извести (белоглазка, журавчики), гидроксиды железа, оксиды марганца (красно-бурые охристые пятна), SiCT (белесые пятна, прожилки), гумусовые потеки. Новообразования биологического происхождения встречаются в форме ходов червей, кротовин землероющих животных, сохранившихся следов сгнивших корней. К
включениям относят валуны, куски угля, обломки горных пород, кости животных, ракушки и др.
Органическое вещество почвы представлено неразложившимися остатками растений, микроорганизмов, животных и гумусом (перегноем). Гумусовые вещества — высокомолекулярные азотсодержащие органические соединения кислотной природы, образующиеся при разложении и гумификации органических остатков. Они находятся во взаимодействии с минеральной частью почвы.
При увлажнении и достаточной аэрации органические остатки в почве разлагаются под действием микроорганизмов на промежуточные соединения. Так, белки расщепляются на аминокислоты, жиры - на глицерин и жирные кислоты, полисахариды - на моносахариды. Около 80% соединений минерализуется до конечных продуктов: Н,0, С02, N03, минеральных солей, которые могут использоваться растениями. Часть продуктов потребляется для питания гетеротрофных микроорганизмов и синтеза плазмы их клеток. Оставшиеся части продуктов разрушения и микробного синтеза взаимодействуют между собой и в результате сложных реакций превращаются в гумусовые вещества. Этот процесс называют гумификацией, он происходит одновременно с разложением и минерализацией органического вещества.
В состав гумуса входят гуминовые кислоты и фульвокислоты, а также негумусовые органические вещества (белки, углеводы, лигнин и т.п.), продукты их разложения (аминокислоты, сахара, фенолы, спирты).
Гуминовые кислоты - это темноокрашенные высокомолекулярные азотсодержащие гумусовые кислоты, растворимые в щелочах и нерастворимые в кислотах. В их состав входят: углерод (52-62%); кислород (31-39%); водород (2,8-5,8%); азот (1,7-5%); а также фосфор, сера, железо, алюминий. Эти кислоты нерастворимы в воде и находятся в почве в виде органо-минеральных соединений или осадка (коллоидов). При взаимодействии с катионами образуются соли: гуматы Са2+, Mg2+, А13+ хорошо закрепляются в почве; гуматы К+, NH4+, Na+ растворимы в воде и легко вымываются.
Фульвокислоты - светлоокрашенные высокомолекулярные азотсодержащие гумусовые кислоты. В их состав входят: углерод - 4052%, кислород - 42-52, водород - 4-6, азот - 2-6%. Фульвокислоты растворимы в воде, в растворах кислот и щелочей. При взаимодействии с катионами образуют соли - фульваты, большая часть которых растворима в воде. Обладая кислой реакцией (pH 2,6-2,8), они разрушают минеральную часть почвы, усиливая процесс подзолообразования.
Соотношение гуминовых и фульвокислот определяет потенциальное плодородие почв. В черноземных почвах преобладают гуми-новые кислоты, в подзолистых - фульвокислоты.
Органическое вещество оказывает влияние на все свойства и режимы почв и определяет уровень их плодородия. Оно является основным источником азотного, фосфорного и углеродного питания растений. В нем заключены 98% запасов всего почвенного азота, 80% серы, 60% фосфора и ряд других зольных элементов. Гумусовые вещества, благодаря клеящим свойствам, способствуют образованию водопрочной структуры почвы, улучшают ее влагоемкость, водные и воздушные свойства. В них есть физиологически активные вещества, стимулирующие рост растений.
Содержание гумуса в почвах колеблется в широких пределах: 1,5-3% в дерново-подзолистых, 3-4% в серых лесных, 4-10% в черноземах, 1,5-3,5% в каштановых, 2-3% в сероземах.
Содержание гумуса в почве увеличивается благодаря внесению органических удобрений, посеву многолетних, особенно, бобовых трав, известкованию кислых почв, осушению переувлажненных земель, орошению в степных районах, уменьшению количества обработок на легких и средних почвах.
Поглотительные свойства почвы
Свойство почвы поглощать из раствора и удерживать жидкости, газы, соли и твердые вещества, приходящие в соприкосновение с ней, называют поглотительной способностью. Она обусловлена содержанием в почве мельчайших частиц - коллоидов размером менее 0,0001 мм. Коллоиды состоят из органических, минеральных и органоминеральных соединений. В виде коллоидов представлена основная масса органического вещества. Коллоидные фракции входят в состав глины, ила и обладают большой поглотительной способностью. Совокупность коллоидов и частиц, обладающих способностью поглощения, называют почвенным поглощающим комплексом (ППК).
Выдающийся русский ученый К.К. Гедройц выделил следующие виды поглотительной способности: биологическую, механическую, химическую, физическую и физико-химическую.
Биологическое поглощение - это потребление растениями и микроорганизмами из почвы и воздуха различных веществ (углерода, азота, калия, серы, кальция, фосфора и др.) и закрепление их в телах организмов. После отмирания растений и микроорганизмов происходит минерализация органического вещества, высвобождение поглощенных элементов и последующее их использование другими поколениями организмов. Часть веществ превращается в гумус. Бла-
годаря этому элементы питания вместе с гумусом аккумулируются в верхних горизонтах почв в форме органического вещества и предохраняются от вымывания. Биологическое поглощение - основное средство закрепления нитратного азота в почве.
Механическое поглощение - свойство почвы задерживать из суспензии частицы твердого вещества. При фильтрации раствора через почву в ней задерживаются лишь частицы, диаметр которых больше размера почвенных пор. Величина поглощения зависит от гранулометрического состава и сложения почвы. Сильнее поглощают взвеси глинистые и суглинистые почвы. Благодаря механической поглотительной способности в почве задерживаются илистые и коллоидные частицы, а вместе с ними и питательные вещества удобрений.
Химическое поглощение связано со способностью анионов растворимых солей образовывать с катионами (кальция, алюминия, железа) нерастворимые и труднорастворимые в воде соединения, выпадающие в осадок и закрепляющиеся в почве. Химическое поглощение снижает, например, доступность растениям фосфора. Так, при внесении водорастворимого суперфосфата на кислых почвах, содержащих полутораоксиды, происходит образование труднорастворимых фосфатов железа и алюминия (А1Р04 и FeP04).
Физическое поглощение (адсорбция^ - свойство твердой фазы почвы поглощать и удерживать на поверхности частиц молекулы газов, воды и органических веществ. Адсорбция обусловлена свободной поверхностной энергией мелкодисперсных частиц. Физически могут поглощаться аммиак, углекислый газ, соли, органические кислоты, а также коллоиды благодаря коагуляции. Физическое поглощение позволяет, например, уменьшить потери аммиака из почвы при осеннем внесении жидких аммиачных удобрений.
Физико-химическое (обменное) поглощение - способность почвы поглощать из раствора ионы различных диссоциированных веществ. Оно основано на реакции обмена катионов диффузного слоя коллоидов на катионы почвенного раствора. Так как большая часть почвенных коллоидов заряжена отрицательно, они поглощают из раствора положительные ионы. В поглощенном состоянии могут быть Са2+, Mg2+, ТГ, Al3+, Na+, К+ и др. Эти катионы обмениваются на другие катионы, находящиеся в растворе. Обмен катионов происходит строго эквивалентно. Реакция катионного обмена обратима. Схему реакции обмена на кислых дерново-подзолистых почвах можно представить в следующем виде:
[ППК]Н++КС 1^[ППК-]К++НС 1
Интенсивность поглощения зависит от свойств катионов и адсорбента, концентрации растворов. По интенсивности поглощения
катионы располагаются в следующий ряд: Na+< NH4+< К+, Mg2* < Ca2f
Суммарное количество обменных кагаонов, которое способна поглотить почва из солевого раствора, называют емкостью обменного поглощения катионов. Она выражается в миллиграмм - эквивалентах (мг-экв.) на 100 г сухой почвы. Величина емкости поглощения характеризует поглотительную способность почвы и зависит от гранулометрического и минералогического состава почвы, ее реакции, а также от содержания в ней коллоидов и гумуса. Так, у песчаных и супесчаных почв она составляет 5-10, у дерново-подзолистых и суглинистых