- 15-20, у суглинистых черноземов - 50-60 мг-эквЛ 00 г почвы.
Большое влияние на свойства почвы и ее плодородие оказывает состав поглощенных катионов. Двухвалентные катионы Са2+, Mg2* коагулируют органические и минеральные коллоиды, способствуют оструктуриванию (склеиванию частиц) почв и поддержанию в них нейтральной реакции, при этом создаются благоприятные для растений условия питательного, воздушного и других режимов.
Насыщение почвы одновалентными катионами приводит к диспергированию (разрушению) коллоидов и уменьшению водопрочной структуры.
Поглощенные ионы водорода и алюминия обусловливают потенциальную кислотность почвы. Она определяется путем обработки почвы раствором нейтральной соли (КС1 или ВаС12) и выражается символом pHjg. Присутствие же ионов водорода в почвенном растворе в свободном состоянии характеризует актуальную кислотность. Концентрацию ионов Н+ в растворе выражают в г/ионах на 1 л и условно обозначают символом pH. Считается, что если pH равно 7, то почва имеет нейтральную реакцию, менее 7 - кислую, а более 7
- щелочную. Устраняют кислотность внесением извести, а щелочность - гипсованием.
В зависимости от состава обменных катионов различают почвы насыщенные основаниями (черноземы, каштановые, сероземы) и ненасыщенные (дерново-подзолистые, болотные, красноземы). В ППК насыщенных основаниями почв преобладают катионы Са2*, Mg2+, Na+ и отсутствуют ионы Н+ и А13*. Среди поглощенных катионов у не насыщенных основаниями почв, кроме кальция и магния, находятся ионы водорода и алюминия, а в солонцах - натрия. В таких почвах снижается водопрочность агрегатов, меньше накапливается гумуса и питательных веществ, они сильнее уплотняются и подвергаются эрозии.
Ионы натрия придают почве щелочность и разрушают ее структуру, поэтому солонцы обладают неблагоприятными физическими
свойствами: сильной набухаемостью, вязкостью при увлажнении, а в сухом состоянии - и твердостью.
От состава обменных катионов зависит и буферность - способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора. Почвы, насыщенные основаниями (черноземы, дерновокарбонатные), обладают высокой буферностью, поэтому на таких почвах можно вносить физиологически кислые удобрения без риска подкисления почвы. На малобуферных песчаных почвах при внесении кислых минеральных удобрений возможно подкисление, что требует дополнительной нейтрализации с помощью извести.
Общие физические и физико-механические свойства почвы определяют физическое ее состояние, взаимодействие с факторами жизни растений (водой, теплом и др.) и отношение к внешним механическим воздействиям. К таким свойствам относят: плотность почвы, плотность твердой фазы почвы, пористость, удельную поверхность, строение пахотного слоя и др.
Плотность твердой фазы - это отношение массы твердой фазы сухой почвы (почвенных частиц) определенного объема к массе того же объема воды при температуре 4°С:
где ps- плотность твердой фазы почвы (г/см3); гп. - масса твердой фазы почвы (г); Vs - объем твердой фазы (см3).
Плотность твердой фазы большей части минеральных почв составляет 2,4-2,8 г/см3, торфяных - 1,4-1,8 г/см3. Она зависит от количества гумуса и минералогического состава почвы.
Плотность почвы - это отношение массы абсолютно сухой почвы, взятой без нарушения природного сложения, к ее объему. Она характеризует плотность сложения почвы и степень ее рыхлости. Плотность почвы рассчитывают по формуле:
где рь- плотность почвы (г/см3, кг/м3); ms - масса твердой фазы почвы определенного объема (г, кг); V - объем почвы (см3, м3) ненарушенного сложения.
Для гумусовых горизонтов плотность равна 0,9-1,3 г/см3, с глубиной возрастает до 1,60-1,80 г/см3. В торфяных почвах этот показатель равен 0,2-0,5 г/см3.
Под действием естественных факторов почва уплотняется до определенного состояния, которое характеризуется равновесной
плотностью. Она служит диагностическим показателем необходимости механической обработки почвы.
Благоприятные условия для роста зерновых культур и трав складываются в том случае, если почва имеет плотность 1,20-1,35 г/см3, а для пропашных - 1,0-1,2 г/см3 (табл. 4).
Таблица 4
| Оптимальная и равновесная плотности средне- и тяжелосуглинистых почв, г/см3 (по В.В. Медведеву) | |||
|---|---|---|---|
| Почва | Плотность почвы | Дрейф | |
| Оптимальная для зерновых | равновесная | ||
| Дерново-подзолистая | 1,33 | 1,50 | 0,17 |
| Чернозем оподзоленный | 1,22 | 1,25 | 0,03 |
| Чернозем типичный | 1,20 | 1,24 | 0,04 |
| Чернозем обыкновенный | 1,20 | 1,27 | 0,07 |
| Чернозем южный | 1,20 | 1,28 | 0,08 |
| Темно-каштановая | 1,23 | 1,32 | 0,09 |
| Каштановая | 1,25 | 1,35 | 0,10 |
Величина плотности сказывается на всем комплексе почвеннофизических условий: на водном, воздушном и тепловом режимах. Поэтому информативность этого показателя дает возможность широкого применения плотности как при почвенно-генетических исследованиях, так и для агротехнической и почвенно-мелиоративной оценки почв. Оптимальные параметры плотности необходимы для оценки устойчивости сложения пахотного слоя почв, при разработке различных агротехнических приемов и зональных систем земледелия, для оценки работы сельскохозяйственных орудий, при изучении вопросов окультуривания почв, уплотняющего воздействия техники на почву и т.д.
Пористость общая - суммарный объем пор между почвенными частицами и комочками почвы, выраженный в процентах к общему объему почвы. Рассчитывается по данным о плотности почвы
(рь) и твердой фазы почвы (р:):е = 1-.Pl (см3/см3).
Р,
Н.А, Качинский (1985) предложил выделять следующие диапазоны по порозности почвы (порозность почв в %):
- отличная (культурный пахотный слой) - 65-55;
- удовлетворительная для пахотного слоя - 55-50;
- неудовлетворительная для пахотного слоя - <50;
- чрезмерно низкая - 40-25.
Весьма важной агрофизической оценкой является порозность аэрации - (синоним - воздухосодержание) - содержание в почве почвенного воздуха или разница между общей порозностью и объемной влажностью почвы: е .= с - в. Выражается в % от объема почвы. Критические значения порозности аэрации наступают при величинах <10%, в этих условиях начинают доминировать анаэробные процессы, снижается рост корней большинства сельскохозяйственных растений.
Общая пористость подразделяется на капиллярную и некапиллярную. Капиллярная пористость - объем всех мельчайших пор (менее 0,1 мм), заполняемых водой. Более крупные поры, которые заполнены воздухом при этой же влажности, называют некапиллярными. Они обеспечивают растения и микроорганизмы почвы воздухом. Капиллярные поры сосредоточены большей частью внутри почвенных агрегатов и удерживают доступную растениям воду. Самые благоприятные условия увлажнения и воздухообеспеченности складываются в почве при соотношении капиллярной и некапиллярной пористости 1:1, т.е. если пористость аэрации составляет половину общей (табл.5).
Таблица 5
Оценка плотности и пористости суглинистых и глинистых почв в вегетационный период (по Н.Л. Качинскому)
| Плотностьпочвы,г/см3 | Общая порозность почвы,% | Оценка плотности | Оценка пористости |
| <1,0 | >70 | Почва вспушена или богата органическим веществом | Избыточно пористая - почва вспушена |
| 1,0-1,1 | 65-55 | Типичные величины для культурной или свежевспаханной почвы | Отличная - культурный пахотный слой |
| 1,1-1,2 | 55-50 | Пашня слабо уплотнена | Хорошая, характерная для окультуренных почв |
| 1,2-1,3 | 50-45 | Пашня уплотнена | Удовлетворительная, характерная для освоенных почв |
| 1,3-1,4 | 45-40 | Пашня сильно уплотнена | Неудовлетворительная для пахотного слоя |
| 1,4-1,6 | 40-35 | Типичные величины для подпахотных горизонтов (кроме черноземов) | Чрезмерно низкая, характерная для уплотненных подпахотных и иллювиальных горизонтов |
| 1,6-1,8 | Сильно уплотненные иллювиальные горизонты |
Для характеристики воздушного и водного режимов почв важно не только количество, но и качество пор, а также их соотношение. Под строением почвы пахотного слоя понимают соотношение объемов, занимаемых твердой фазой, капиллярными и некапиллярными порами. Оптимальным для большей части культур считается строение почвы пахотного слоя, при котором общая пористость составляет 55%, капиллярная - 30%, некапиллярная - 25%. В зависимости от зональных условий это соотношение может изменяться.
Водные свойства и водный и режим почвы очень важны для растений. К водным свойствам относят водоудерживающую, водопропускную и водоподъемную способность почвы.
Максимальная гигроскопическая влажность (МГ) - влажность почвы, устанавливающаяся при помещении почвы в атмосферу с относительной влажностью воздуха 98%, выражается в % от массы абсолютно сухой почвы и недоступна растениям.
Влагоемкость почвы - величина, количественно характеризующая способность почвы к удерживанию влаги. Различают наименьшую влагоемкость (НВ, синонимы: предельная полевая, полевая, общая); полную влагоемкость (синоним - водовместимость); капиллярную влагоемкость (КВ), влажность разрыва капиллярной связи (ВРК); влажность завядания (ВЗ) и максимальную гигроскопическую влажность (МГ).