АГРОФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ. Гранулометрический состав Развитая почва представляет собой смесь механических эле¬ментов трех видов: минеральные, органические и органоминеральные частицы. В минеральных почвах превалируют минераль¬ные механические частицы разной формы и размера, разного химического и минералогического состава. Дисперсность этого материала, химический и минералоги¬ческий состав — фундаментальные свойства любой почвы, оказывающие многообразное воздействие на комплекс агрономических показателей почвы, ее плодородие.
Относительное содержание в почве и породе механических элементов (фракций) называется гранулометрическим составом. Механические частицы почвы больше 1 мм в диаметре назы¬вают скелетом почвы, частицы меньше 1 мм — мелкоземом. Мелкозем подразделяют на физический песок (частицы больше 0,01 мм) и физическую глину (частицы меньше 0,01 мм). В зависимости от содержания физического песка и физиче¬ской глины почвы могут быть песчаными, супесчаными, суглинистыми, глинами.
Гранулометрический состав почвы прежде всего определяет поглотительные (сорбционные) свойства почвы. Тонкодисперсные частицы в силу большой абсолютной и удельной поверхности обладают высокой емкостью поглощения. С измельчением час¬тиц возрастают их гигроскопичность, влагоемкость, пластичность и другие технологические свойства.
Частицы менее 0,001 мм обладают четко выраженной коагуляционной способностью. Эта способность механических тонкодисперсных частиц исключитель¬но важна при структурообразовании. Они вследствие высокой поглотительной способности содержат наибольшее количество гумуса. Плотность почвы уменьшается по мере увеличения в ее соста¬ве мелкозема. Валовой химический состав разных механических фракций почвы закономерно изменяется независимо от почвенного типа. Так, по мере увеличения дисперсности частиц в них резко умень¬шается содержание кислорода и возрастает количество железа, алюминия, кальция, магния, калия и натрия.
Частицы меньше 0,001 мм — наиболее ценная часть рыхлых пород и почв, по¬скольку в них содержатся основные запасы зольных питатель¬ных элементов. Пластичность почвы зависят от содержания в почве физической глины. Аналогично грану¬лометрический состав влияет и на твердость почвы. Высокая твердость почвы препятствует росту проростков и корней рас¬тений, а нередко является и причиной гибели растений.
Твердые почвы оказывают большое сопротивление рабочим орга¬нам почвообрабатывающих машин. Набухаемость почвы происходит за счет оболочек связан¬ной воды, которые формируются вокруг коллоидных и глинистых частиц. Эти оболочки уменьшают силы сцепления между части¬цами, раздвигают их и способствуют увеличению объема почвы. В основном величина и характер набухания почвы зависят от минералогического состава почвы, в частности от содержа¬ния вторичных минералов типа монтмориллонита, имеющих подвижную кристаллическую решетку.
Среди технологических свойств почв важную роль в создании физической спелости почвы имеет липкость: при излишней липкости увеличивается тяговое сопротивление почвообрабаты¬вающих орудий и резко ухудшается качество обработки почвы. Как показали исследования В. В. Охотина, липкость почвы прямо пропорциональна содержанию физической глины. Гранулометрический состав как фактор плодородия пахот¬ных почв находит отражение в системах бонитировки почв. В большинстве случаев наиболее благоприятное сочетание агро¬физических, биологических и агрохимических факторов плодо¬родия отмечается в почвах среднего гранулометрического соста¬ва. Необходимо иметь в виду, что для разных почвенных типов, сильно различающихся по всему диапазону факторов плодородия, оценка гранулометрического состава как фактора плодородия может значительно различаться. Например, наибо¬лее высокое плодородие черноземов соответствует, как правило, тяжелому гранулометрическому составу.
Для дерново-подзолис¬тых почв, сформировавшихся в зоне достаточного и избыточного увлажнения, наиболее благоприятен более легкий гранулометрический состав.
Структура Структура почвы — важный показатель физического состоя¬ния плодородной почвы. Она определяет благоприятное строение пахотного слоя почвы, ее водные, физико-механические и техно¬логические свойства и водно-гидрологические константы. Частицы твердой фазы почвы, как правило, склеиваются в комочки (агрегаты). Способность почвы распадаться на агрегаты различной величины называют структурностью.
В почво¬ведении структура почвы — важный морфологический признак: по размеру агрегатов судят о генетических особенностях как всей почвы, так и ее отдельных горизонтов. По классифика¬ции С. А. Захарова, различают следующие типы структуры: глыбистую, комковатую, ореховатую, зернистую, столбчатую, призматическую, плитчатую, пластинчатую, листоватую, че¬шуйчатую.
Черноземы, например, в естественном состоянии характеризу¬ются отчетливо выраженной зернистой структурой, серые лесные почвы — ореховатой. Хорошо окультуренные дерново-подзолис¬тые почвы приобретают комковатую структуру, тогда как неокультуренные подзолы отличаются плитчатой и листоватой. В земледелии принята следующая классификация структур¬ных агрегатов: глыбистая структура — комки более 10 мм, макроструктура — от 0,25 до 10 мм, микроструктура — менее 0,25 мм. Благоприятные размеры макро- и микроагрегатов для пахот¬ной почвы в большей мере условны.
В более влажных условиях оптимальные размеры структурных агрегатов увеличиваются, а в засушливых — уменьшаются. Однако в условиях эрозионной опасности особое агрономическое значение и в засушливых рай¬онах приобретает увеличение размеров агрегатов до 1—2 мм в диаметре. Образование структурных агрегатов в почве, по Н. А. Качинскому, происходит вследствие следующих процессов: взаимного осаждения (коагуляции) коллоидов, коагуляции коллоидов под влиянием электролитов.
Эти процессы, однако, проявляются на фоне более общих физико-механических, физико-химических и биологических факторов структурообразования. Большое значение имеет механическое разделение почвенной массы на комки (агрегаты), которое в природных условиях происходит под воздействием корневых систем растений, жизне¬деятельности биоты почвы, под влиянием периодических промораживания — оттаивания, увлажнения и высушивания почвы, а в обрабатываемых почвах и воздействия почвообрабатывающих орудий.
Состояние структуры почвы непосредственно определяет па¬раметры строения пахотного слоя. Для образования прочной структуры почвы необходимы сле¬дующие условия: достаточное количество минеральных и органических кол¬лоидов; достаточное содержание в почве щелочноземельных основа¬ний; благоприятные гидротермические условия в почве; воздействие на почвенную массу корней растений; воздействие на почву почвенной фауны (дождевых червей, насекомых, землероев и др.). Структурное состояние — наиболее достоверный, интеграль¬ный показатель плодородия почвы (его агрофизических факто¬ров).