32. Химическая поглотительная способность почвы.

• Химическая поглотительная способность связана с образованием нерастворимых и труднорастворимых в воде соединений в результате химических реакций между отдельными растворимыми солями в почве (ионами в почвенном растворе).

Особую роль химическое поглощение играет в превращении фосфора в почве. При внесении водорастворимых фосфорных удобрений — суперфосфата, содержащего фосфор в виде монокальцийфосфата Са(H2PO4)2, аммофоса NH4H2PO4 и др.- в почвах происходит интенсивное химическое связывание фосфора.

В кислых почвах (в подзолистых и красноземах), содержащих много полуторных окислов, химическое поглощение фосфора идет с образованием труднорастворимых фосфатов железа и алюминия.

В почвах, насыщенных основаниями и содержащих бикарбонат кальция в почвенном растворе (черноземы, сероземы), химическое связывание фосфора происходит в результате образования слаборастворимых фосфатов кальция.

Химическое поглощение (фиксация) фосфора обусловливает слабую подвижность его в почве и снижает доступность растениям этого элемента из внесенных в почву легкорастворимых форм удобрений. По способности к фиксации фосфора почвы располагаются в следующем порядке: красноземы далее дерново-подзолистые почвы далее сероземы далее черноземы.

33. Физическая поглотительная способность почвы.

• Физическая поглотительная способность (молекулярная адсорбция) — это положительная или отрицательная адсорбция частицами почвы целых молекул растворенных веществ.

Положительная физическая адсорбция. Так поглощаются только щелочи.

Отрицательная абсорбация наблюдается при взаимодействии почвы с растворами хлоридов и нитратов, что обусловливает высокую подвижность их в почве и возможность вымывания из ее верхнего слоя при повышенной влажности. Это имеет положительное значение для Сl- иона (избыток которого вреден для некоторых растений), но для нитратов оно нежелательно.

34. Почвенная щелочность, формы, способы регулирования.

35. Емкость катионного обмена (еко), сумма обменных оснований и степень насыщенности почв основаниями и их агрономическая оценка

Емкость катионного обмена (ЕКО) – сумма всех обменных катионов: Hг (Al, H) гидролитическая кислотность, условно «плохие» катионы для растений и S (сумма поглощённых оснований) условно «хорошие» катионы для растений (Ca, Mg, K,Na, NH_{4 (катион аммония)}). ЕКО = Hг+S (все измеряется в мг экв/100гр)

Чем тяжелее почва, тем больше ЕКО.

Чем выше ЕКО, тем почва лучше обеспечена элементами питания для растений, так как поглощенные катионы не вымываются с осадками но при этом доступны для растений.

ЕКО характеризует устойчивость почвы к химическому загрязнению.

Самый низкий ЕКО в песчаных и супесчаных почвах (5-10 мг экв/100гр),

повышение ЕКО производится с помощью внесения торфа, компоста, с помощью приемов глинования.

Состав поглощённых катионов определяет агрохимические свойства и структурные свойства почвы, а от них зависит водно-физические свойства и воздушный режим почвы.

Катионы Ca и Mg способствуют формированию водопрочных агрегатов. Катионы водорода и алюминия – распылению структурных отдельностей и кислотному разрушению минералов.

Степень насыщенности основаниями (V) показывает в процентах какова доля обменных оснований, определяется по формуле V= 100%

36. Плотность, плотность твердой фазы и порозность почвы и их агрономическая оценка.

Плотность – масса сухой почвы в единице объема, при ненарушенном сложении.

Прямо влияет на жизнь растений, излишняя плотность негативно влияет на рост и развитие растений, снижает урожайность (излишнее давление на корни, плохая воздухо- и водопроницаемость, ухудшение жизнедеятельности микроорганизмов). Плотность почвы имеет значение в пахотном и подпахотном слое. Почва – пористое тело, 4-хфазное образование. Плотность зависит от минерального и механического состава, структуры, порозности, кол-ва органики. В торфах от 0,04-0,4 г/см³ до 1,8 в глеевых минеральных горизонтах.

После вспашки значение плотности уменьшается, затем приходит в состояние равновесной плотности.

Пахотный слой считается рыхлым при 0,9-0,95; нормальной плотности (оптимальной) при 0,95-1,15, уплотненным – 1,15-1,25 и сильно уплотненным, требующим рыхления – более 1,25 г/см³

Для культур с мощной корневой системой (кукуруза, подсолнечник) или культур формирующих урожай в почве (свекла, морковь, картофель) – плотность должна быть ниже, то есть значение ниже. – 0.9-1 г/см³

Для злаков оптимальная плотность более плотная 1,1-1,3 г/см³

Плотность твёрдой фазы – плотность только твердой фазы, без пор, воздуха, влаги и живых организмов. Усредненное значение плотности тех минералов из которых состоит тв. фаза. Следовательно просто плотность – плотность всех фаз. Плотность минеральных горизонтов в среднем 2,65-2,7 г/см³

Порозность (пористость, скважность – синонимы) – это суммарный объем пор между твердыми частицами, занятый водой и воздухом. Выражается порозность (Р) в % от общ. объема почвы. Вычисляется с использованием показателя плотности (d_v) и плотности твердой фазы (d).

Р = (1- ) 100%

Порозность: общая порозность, внутриагрегатная (капиллярная), межагрегатная (некапиллярная).

37. Физико-механические свойства почвы, их характеристика.

К физико-механически свойствам относятся:

• Деформационные (сжимаемость)

• Реологические (пластичность, липкость, набухание, усадка)

• Прочностные (связность, твердость сопротивление при обработке)

1. Сжимаемость – уменьшение объема под действием внешнего давления. Характеризуется коэффициентом уплотнения и измеряется в см²/кг

2. Пластичность – способность изменять форму под внешним воздействием с сохранением при этом сплошности. Обуславливается содержанием ила и коллоидов и влажностью.

3. Липкость – определяется силой, требующейся для отрыва металлической пластинки площадью 1см³ и выражается в г/см³

4. Усадка – уменьшение объема почвы при высыхании. Выражается в процентах к первоначальному объему.

5. Набухание – увеличение объема при увлажнении. Как и усадка зависит от механического состава, минерального состава, состава поглощенных катионов.

6. Связность – способность почвы противостоять внешнему усилию, направленному на разъединение частиц, выражается в г/см³. Зависит от влажности, мех. состава, содержания гумуса, структуры почвы, состава поглощенных катионов.

7. Твердость – сопротивление почвы, при проникновении в нее какого-либо тела пд давлением. Зависит от влажности, мех. состава, содержания гумуса, структуры почвы. Измеряется в широких пределах 5-45 кг/см²

С физическими свойствами (особенно с липкостью) связано важное агрономическое свойство почвы – физическая спелость – состояние влажности, при котором почва хорошо крошится на комки, не прилипая при этом к орудиям обработки. Наступает при 35-45% влаги от массы почвы.

38. Структура почвы, виды, понятие об агрономически ценной структуре.

Механические элементы почвы могут находиться в свободном состоянии или быть объединены в структурные отдельности (агрегаты).

Структура почвы – форма и размер структурных отдельностей, на которые она естественно распадается. Способность почвы распадаться на агрегаты называется структурностью.

Агрономически ценные агрегаты для культурных растений являются мезоагрегаты размером 0,25-10мм, обладающие механической прочностью, водопрочностью, пористостью более 45%. Агрегаты более 10мм – макроагрегаты, менее 0,25мм – микроагрегаты.

Почва хорошо оструктурена, если она содержит более 55% агрономически ценных агрегатов.

Агрономически ценные агрегаты положительно влияют на агрономические свойства почв, воздухо- и водопроницаемость оптимальны.

Пористость агрегатов обуславливает возможность накопления капиллярной влаги (самой ценной для растений). Межагрегатные поры заняты воздухом, вода в них не удерживается. Наличие воздуха в межагрегатном пространстве обуспечивает доступ О₂ для корней растений и почвенных микроорганизмов.

Структура характеризуется коэффициентом структурности (К_с)

К_с = а/б

(а – кол-во мезоагрегатов; б – сумма макро- и микроагрегатов)

Так же используют коэффициент дисперсности по Качинскому

К_д = а/б * 100

(а – содержание ила при гранулометрическом анализе и б – содержание ила при микроагрегатном анализе)

В хорошо отстуктуренных почвах коэф-т составляет 3-5, в бесструктурных до 50 и даже 80.

Почвы, не имеющие водопрочной структуры, быстро заплывают, становятся непроницаемыми для воды и воздуха, а при высыхании растрескиваются на крупные глыбы. Каждому типу почв и каждому генетическому горизонту свойственны определенные типы почвенных структур.

Для гумусовых горизонтов - зернистая, комковато-зернистая, порошисто-комковатая структура;

элювиальных горизонтов – плитчатая, листоватая, чешуйчатая, пластинчатая;

для иллювиальных – столбчатая, призматическая, ореховатая, глыбистая и т. д.

39. Категории (формы) почвенной влаги. Доступность почвенной влаги растениям.

Выделяют следующие основные формы почвенной воды, различающиеся между собой прочностью связи с твердой фазой почвы и степенью подвижности: кристаллизационную, гигроскопическую, пленочную, капиллярную, гравитационную.

Формы воды:

Химически связная вода включает конституционную (ОН группа хим соединений) и кристаллизационную (целые водные молекулы кристаллогидратов). Эта вода входит в состав твердой фазы почв и не обладает свойствами воды. Не доступна растениям.

Твердая вода представлена в виде льда, потенциальный источник влаги

Парообразная вода в порах в почвенном воздухе, может конденсироваться и собираться твердой фазой.

Сорбированная (физически связная) вода за счет сорбционных сил подразделяется на прочносвязанную и рыхлосвязанную

- Прочносвязанная сорбированная вода сорбируется почвой из воздуха. При низкой влажности воздуха сорбированная влага образует тонкую пленку толщиной 1-2 молекулы. Такая влага называется гигроскопической. При влажности близкой к 100% сорбируется 3-4 слоя молекул – такая влага максимальная гигроскопическая (МГ).

Наибольшее количество прочносвязанной воды удерживаемой сорбционными силами характеризуется максимальной адсорбционной влагоемкостью (МАВ), МАВ – 60-70% от МГ Прочносвязанная вода по физическим свойствам близка к твердым телам.

- Рыхлосвязанная сорбционная (пленочная) вода – полимолекулярная пленка, толщина десятки и сотни диаметров молекул воды. Она удерживается молекулярными силами, менее прочно связана с твердой фазой, может частично передвигаться. Верхний предел рыхлосвязанной воды – максимальная молекулярная влагоемкость (ММВ)

Капиллярная влага находится в капиллярных порах и передвигается в них за счет капиллярных сил.

40. Почвенно-гидрологические константы и их характеристика.

Из общего количества влаги, содержащейся в почве при ее полном насыщении, выделяют такие пограничные значения влажности, при которых меняются поведение воды и ее доступность растениям. 

Границы значений влажности, характеризующие пределы появления различных категорий почвенной влаги, называются почвенно-гидрологическими константами. Наиболее широко используются следующие: 

максимальная гигроскопическая влагоемкость, 

наименьшая влагоемкость (НВ)

влажность разрыва капилляров (ВРК), 

влажность завядания (ВЗ), 

полная влагоемкость (ПВ)

При влажности НВ вся система капиллярных пор заполнена водой, поэтому создаются оптимальные условия влагообеспеченности растений. По мере испарения и потребления воды растениями теряется сплошность заполнения водой капилляров, уменьшаются подвижность воды и доступность ее растениям. Влажность, при которой происходит разрыв сплошного заполнения капилляров водой, называется влажностью разрыва капилляров (ВРК). Это важная гидрологическая константа почвы, характеризующая нижний предел оптимальной влажности. Для суглинистых и глинистых почв ВРК составляет 65 – 70 % НВ.

Влажность завядания растений – это почвенная влажность, при которой у растений появляются признаки завядания, не исчезающие при помещении растений в атмосферу, насыщенную водяными парами, т.е. это нижний предел доступной  растениям влаги

Полной влагоемкостью (ПВ) называется наибольшее количество воды, которое может вместить почва при полном заполнении всех ее пор водой при отсутствии оттока(численно равна пористости почвы).

41. Основные типы водного режима и их характеристика.

Под водным режимом почв понимают совокупность всех процессов поступления влаги в почву, ее передвижения, удержания и расхода. Количественно он выражается через водный баланс, который характеризует приход влаги в почву и расход из нее.

Основная приходная статья водного баланса – осадки, дополнительные – грунтовые воды и поверхностный сток.

Расходные статьи водного баланса: физическое испарение воды почвой, транспирация (испарение влаги растениями), поверхностный сток и инфильтрация в грунт.

Водный режим почвы зависит не только от количества атмосферных осадков, но и в значительной мере от водных свойств самой почвы. К главнейшим водным свойствам относятся водопроницаемость, водоподъемная способность (или капиллярность), влагоемкость.

В соответствии с коэффициентом увлажнения выделяются  основные типы водного режима: мерзлотный, промывной, периодически промывной, непромывной, выпотной и ирригационный.

Мерзлотный тип – характерен для территории сплошного распространения многолетней мерзлоты (в тундре), где она является водоупором.

Промывной тип характерен для почв лесных зон (тайги, влажных тропиков и субтропиков, умеренных широколиственных лесов), где количество осадков превышает испаряемость (КУ > 1). Почвы и породы в этих условиях ежегодно промываются водой до грунтовых вод, идет интенсивное выщелачивание и вынос продуктов почвообразования за пределы почвенного профиля и формируются кислые почвы (подзолистые, дерново-подзолистые, красноземы и др.).

Периодически промывной тип (КУ от 0,8 до 1,2) характеризуется  сбалансированностью осадков и испаряемости: в сухие годы осадки увлажняют почвенную толщу, не достигая грунтовых вод (непромывной режим), а во влажные годы происходит сквозное промачивание (промывной режим) почвогрунтов. Промывается один раз в несколько лет, характерен для лесостепной зоны, формируются серые лесные, черноземы выщелоченные и оподзоленные.

Непромывной тип (КУ < 1, от 0,1 до 0,6) характерен для степной, сухостепной и пустынной зон, где испаряемость превышает сумму атмосферных осадков. Осадки распространяются только в верхних почвенных горизонтах и не достигают грунтовых вод.

Выпотной тип (КУ< 1) наблюдается на местностях с близким залеганием грунтовых вод в зоне сухих степей, полупустынь и пустынь, где испаряемость сильно превышает сумму осадков. На испарение расходуются не только осадки, но и грунтовые воды.