Плотность твердой фазы.Как уже было отмечено,почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой фаз. Если условно исключить жидкую и газообразную составные части почвы, придать твердой фазе монолитное состояние и определить массу единицы ее объема, то это и будет плотность твердой фазы (удельная масса).
Плотность твердой фазы почвы — отношение массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при -\-4° С.
В лабораторных условиях плотность твердой фазы определяют пикнометрическим методом, при котором объем твердой фазы находят по массе воды, вытесненной навеской сухой почвы. При этом исходят из того, что при температуре 4 °С 1 г воды занимает объем, равный 1 см3. Именно поэтому в практике почвоведения плотностью твердой фазы называют отношение массы сухой почвы к массе равного объема воды при температуре 4 °С.
Данный показатель измеряется в граммах на сантиметр кубический (г/см3) и зависит от минералогического состава почвы и содержания в ней органического вещества. Минералы, входящие в состав почвы, отличаются различной удельной массой (от 2,1 до 5 г/ см3 и более).
Соответственно, чем больше в почве тяжелых минералов, тем выше плотность ее твердой фазы. Что касается органического вещества, то его удельная масса (1,2—1,8 г/см3) в 1,5—2 раза меньше, чем у минеральной части почвы. Поэтому почвы с большим содержанием органического вещества всегда отличаются меньшей плотностью твердой фазы.
Различные типы почв имеют неодинаковую плотность твердой фазы. Ее величина для минеральных почв колеблется от 2,4 до 2,8 г/см3 и зависит от минералогического состава почвы и содержания органических компонентов.
Дерново-подзолистые почвы, сформировавшиеся на алюмосиликатных породах и бедные органическим веществом, имеют плотность твердой фазы 2,65—2,70.
Плотность твердой фазы малогумусированных горизонтов субтропических почв 2,7—2,8, богатых органическими компонентами торфяников 1,4—1,8.
В целом плотность твердой фазы — величина довольно стабильная и в минеральных горизонтах большинства почв находится в пределах 2,4—2,7 г/см3, в торфяных — 1,4—1,8 г/см3.
Плотность сложения почв.Сложение почвы определяется взаимным расположением ее частиц и комков. Плотностью сложения (или просто плотностью) почвы (dv) называется масса единицы объема абсолютно сухой почвы в естественном состоянии. При ее определении учитывается не только объем твердой фазы почвы, но и объем пор, поэтому плотность почвы будет всегда меньше плотности твердой фазы ее.
Как и плотность твердой фазы, она выражается в граммах на сантиметр кубический (г/см3).
У минеральных почв плотность колеблется от 0,9 до 1,8 г/см3, у торфяно-болотных — от 1,15 до 0,40 г/см3. Этот показатель довольно динамичен и зависит от минералогического состава почвы, размера; почвенных частиц, содержания органического вещества, структурного состояния и пористости.
Большое влияние на его значение оказывает обработка почвы. Как правило, наименьшую плотность почва имеет сразу же после культивации, которая способствует ее разрыхлению и увеличению объема пор. Со временем плотность увеличивается до состояния, которое называется равновесной плотностью. При таком состоянии плотность сложения почвы длительное время почти не изменяется, что в первую очередь объясняется равновесием сил, вызывающих уплотнение почвы и увеличение объема пор.
Уменьшение плотности почвы может происходить в результате ее набухания при увлажнении и последующей усадки в засушливый период, замерзания и оттаивания воды в почве, развития корневой системы растений, деятельности обитающих в почве животных, внесения органических удобрений.
Верхние горизонты малогумусных дерново-подзолистых почв имеют плотность 1,2—1,4 г/см3, нижние уплотненные—1,6—1,8 г/см3.
В верхних горизонтах черноземов плотность 1,0—1,2, в нижних 1,3— 1,6 г/см3. Под влиянием приемов окультуривания верхние горизонты пахотных почв имеют более низкий показатель плотности.
Каждая сельскохозяйственная культура предъявляет свои требования к плотности почвы. Наиболее благоприятная для того или иного растения плотность сложения почвы называется оптимальной.
Для большинства сельскохозяйственных культур оптимальная величина плотности на суглинистых и глинистых почвах 1 —1,2 г/см3. Дальнейшее увеличение ее снижает урожай сельскохозяйственных культур. Так, на суглинистых черноземах при плотности почвы 1,5 г/см3 получен урожай овса в 3,7 раза меньше, чем при 1,1 г/см3.
Оценка плотности сложения (dv) суглинистых и глинистых почв (Н.А. Качинский)
| dv, г/см3 | Оценка | г/смз | Оценка |
| < 1,0 | Почва вспушена или богата органическим веществом | 1,3-1,4 | Пашня сильно уплотнена |
| 1,0-1,1 | Свежевспаханная почва | 1,4-1,6 | Типичные величины для подпахотных горизонтов (кроме черноземов) |
| 1,2-1,3 | Пашня уплотнена | 1,6-1,8 | Сильно уплотненные иллювиальные горизонты |
Плотность сложения почвы — не основной, но довольно важный показатель, характеризующий ее плодородие. От нее зависят водные, воздушные и тепловые свойства, развитие корневых систем растений, интенсивность микробиологических процессов, а в конечном итоге — урожайность сельскохозяйственных культур.
К основным агротехническим мероприятиям, направленным на достижение оптимальных параметров плотности сложения почвы, относятся ее глубокое рыхление и внесение органических удобрений.
Пористость — суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы. Пористость выражается в процентах от общего объема почвы.
Этот показатель весьма непостоянен. Он тесно связан с плотностью сложения, гранулометрическим составом и структурным состоянием почвы и находится в пределах 25—90%. Его максимальные значения (80—90%) характерны для торфяных горизонтов.
Сумма всех видов пористости составляет общую пористость почвы. Ее обычно вычисляют по показателям плотности почвы (dv) и плотности твердой фазы (d):