Агрономическое значение структуры почвы. Одним из вопросов земледелия является учение о структуре почвы, так как хорошая структура является одним из признаков плодородия. Структурной называют такую почву, которая состоит из отдельных прочных комочков величиной от 0,25 до 10 мм. Агрономически наиболее ценными являются комочки величиной от 1 до 5 мм.
В бесструктурных раздельночастичных почвах (пыль) почвенные частицы не входят ни в какие особые отношения между собой. Так, пыль после её смачивания и высыхания превращается в плотную бесструктурную глыбу.
Изучая структуру, нельзя смешивать понятия прочность, связность и сложение. Прочностью называется способность почвы противостоять размывающему действию воды (водопрочность). Связность —способность противостоять механическому раздавливанию, раскладыванию, т. е. механическому разъединению почвенных частиц. Сложение — укладка почвенных частиц. Сложение бывает рыхлым — с большим количеством промежутков между почвенными частицами, или агрегатами, и плотным — с небольшими промежутками между почвенными частицами.
На агрономическое значение структуры как одного из многих факторов, определяющих плодородие почвы указывал ещё П. А. Костычев, доказав, что одна из существенных причин резкого снижения урожая на выпаханных черноземах состоит в распылении почвы.
В структурной почве снимается противоречие между химическими, физическими и биологическими явлениями. Мы знаем, что чем больше в почве мелких фракций, тем лучше в ней идут химические процессы. Однако при этом в ней плохо протекают физические процессы (физическое выветривание), водный и другие режимы, а также биологические (микробиологическая деятельность, дыхание корней). В песчаных почвах, наоборот, очень быстро протекают физические и биологические процессы и плохо химические. Внутри структурных комочков хороню протекают химические и некоторые (анаэробные) биологические процессы. Между структурными агрегатами хороню проходят физические и аэробные биологические процессы.
В структурной почве лучше прорастают семена и растут взрослые растения. Нежные молодые проростки без труда пробиваются в структурных почвах наверх, что обеспечивает повышение нолевой всхожести семян. Растения на протяжении всего периода роста обеспечиваются на структурных почвах в достаточном количестве водой, воздухом и пищей.
Структурная почва полностью впитывает как дождевые, так и талые воды, предотвращая размывание почвы—эрозию. Обладая плохой капиллярностью, структурная почва прочно удерживает в своих комочках воду, в ней она расходуется только на испарение. Бесструктурная почва не полностью поглощает дождевые воды и вовсе не принимает талых вод из-за закупорки мелких пор льдом. Это приводит к размыву почв, образованию оврагов и при непринятии мер к эрозии. Вода, поглощенная бесструктурными почвами, плохо и недолго удерживается в них, так как быстро уходит по капиллярам.
Внутри комочков структурной почвы идут как аэробные, так и анаэробные процессы. Здесь создаются особенно благоприятные условия для образования перегноя. На периферии комочков из-за наличия воздуха протекают аэробные процессы, в результате которых при наличии воды растения обеспечиваются минеральными веществами. Таким образом, в структурной почве вода и воздух не антагонисты, так же как и вода и пища. В бесструктурных почвах после дождя все поры заполняются водой, отчего хорошо протекают анаэробные процессы, но вовсе не идут из-за отсутствия воздуха аэробные процессы, в связи с чем растения страдают от недостатка пищи. После испарения воды из пор бесструктурных почв её место занимает воздух. Начинают бурно развиваться аэробные процессы. Однако при отсутствии дождей эти процессы оказываются бесполезными для растений, так как пища из-за недостатка воды становится для растений недоступной. Удовлетворительный урожай на таких почвах может получиться лишь при частых дождях.
На структурных почвах увеличивается период пребывания почвы в спелом состоянии. Вследствие этого весной такие почвы раньше поспевают для обработки и дольше удерживаются в состоянии спелости. То же получается после каждого дождя. Производительность почвообрабатывающих орудий и машин на структурных почвах повышается, так как значительно снижается сопротивление почвы. Повышается также эффективность всех агромероприятий. Так, уменьшаются в 2—3 раза нормы полива, уменьшаются нормы внесения удобрений.
Придавая определенное значение структуре почвы, как одному из факторов плодородия, нельзя приписывать этому фактору исключительное значение и регулировании водного и других режимов почвы. Гак, в засушливых района/. Юга крупно- комковатая структура часто приводит к быстрому иссушению почвы, вследствие выдувания из нее влаги.
В регулировании водного, воздушного, теплового и нишевого режимов почвы, помимо структуры, большое значение имеет сложение почвы, которое зависит как от наличия водопрочных комочков, так и неводопрочных, создаваемых своевременными и правильными обработками почвы, возделыванием на полях пропашных культур и другими агроприемами.
Механизм структурообразования. Различают два механизма структурообразования: образование микроструктуры, т. е. агрегатов диаметром меньше 0,25 мм, и макроструктуры, т. е. собственно структуры с комочками величиной от 0,25 до 10 мм.
Механизм образования микроструктуры основывается на чисто химических процессах, при которых формирование мелких агрегатов происходит под влиянием оснований. Если агрегаты формируются с участием двухвалентных оснований (Са, Mg), то соединения получаются водопрочные, необратимые, что бывает обычно на карбонатных почвах или при известковании. Микроагрегаты способствуют некоторому разрыхлению плотных почв, а следовательно, и снижению удельного сопротивления при обработке. Чтобы из микроагрегатов, представляющих собой пылинки, сделать настоящие структурные комочки они должны быть склеенными. Таким скрепляющим (склеивающим) веществом при образовании структуры комочков являются перегной и минеральные коллоиды. Если перегной образуется с участием солей кальция, например сернокислого кальция, которого содеружится особенно много в бобовых растениях, то такой перегной становится водопрочным.
В настоящее время признается (3. С. Филиппович и др.), что в образовании структуры принимает участие не только перегной, но и вся масса коллоидов почвы, в том числе и минерального происхождения, особенно гидрата окиси железа и гидрата окиси алюминия. Коллоиды перегноя заряжены отрицательно, а гидрат окиси железа — положительно, вследствие чего происходит взаимное притяжение частиц, покрытых перегнойной и минеральной пленками. Прочное образование получается тогда, когда и перегной, и гидрат окиси железа плотно прилипают к почвенным частицам.
Почвы, образованные на лёссах и других карбонатных породах, отличаются хорошей структурой потому, что они наравне с кальцием содержат много железа. При повышенном содержании железа хорошая структура может образоваться и на кислых почвах, что наблюдается на красноземах, отличающихся кислой реакцией.
Немаловажным фактором структурообразования является навоз, в особенности полученный в результате скармливания животным кормов, богатых соединениями кальция и железа. Для повышения оструктуривающей силы навоза следует создавать как аэробные, так и анаэробные условия его разложения. С этой целью навоз вносят в почву на определенную глубину. На черноземах такие условия создаются в том случае, когда над навозом лежит слон почвы толщиной в 10 см. Этого достигают при заделке навоза плугом с предплужником, причем плуг устанавливается на 20 см, а’ предплужник на 10 см.
Имеет большое значение и повышение нормы внесения навоза. При внесении больших количеств навоза бактерии верхних слоев навоза будут перехватывать кислород воздуха, поэтому в нижних слоях станут протекать и анаэробные процессы. Для уменьшения притока кислорода к навозу, внесенному в паровом поле на песчаных почвах, полезно проводить прикатывание поля.
По данным американских исследователей, при обеспечении почвы азотом и солома может являться фактором образования перегноя, а следовательно, структуры. Чем больше в почве находится азота, т. е. чем богаче почва перегноем, тем больше в ней образуется нового перегноя из соломистых остатков. На бедных, слабо гумусированных почвах перегной может образовываться из соломы лишь при внесении в почву минерального азота, нужного для микрофлоры, образующей перегной.
Табл. I. 1 — дерново — подзолистая почва; 2— подзол; 3—профиль лугового торфяника.
Табл. II. — 1 тундровая почва; 2 — серая лесостепная почва; 3 — мощный чернозем.
Правильная и своевременная обработка также способствует образованию структуры.
Причины утраты прочности структуры. Механические причины утраты прочности структуры почвы заключаются в пастьбе скота на полях, неправильных обработках, ливневых дождях, неправильных поливах, застаивании на полях воды. Вред от механического разрушения структуры можно видеть на таком примере. На распаханной старой полевой дороге, хотя и богатой питательными веществами, как правило, получаются низкие урожаи. Это объясняется полной потерей структуры на подобного рода участках. Исключения из этого правила наблюдаются лишь в годы с часто перепадающими неливневыми дождями. Наблюдения показали, что все механические причины, кроме вымывания, распространяются главным образом на глубину до 10 см.
Физико-химические причины вызываются действием дождей. Ливневый дождь разрушает структуру двумя путями. Он разбивает комочки чисто механически. Это физическое действие дождя. С другой стороны, дождевая вода, которая всегда содержит некоторое количество аммиака, вытесняет из верхнего слоя почвы кальций, вымывая его вниз. На место кальция становится аммоний, а в процессе подзолообразования- водород, что лишает структурные комочки почвы прочности. Это химическая причина. Вытеснение аммиаком кальция также происходит главным образом в верхнем слое, на глубине до 10 см. Вытесненный кальций оседает в нижнем пахотном горизонте так же, как и вымытый сверху перегной.
Биологические причины. Самым сильным фактором разрушения структуры является деятельность аэробных микроорганизмов, которые в условиях оптимального увлажнения быстро минерализуют перегной. С одной стороны, в этом процессе человек заинтересован, чтобы обеспечить растения пищей, с другой стороны, он должен сдерживать этот процесс, чтобы не разрушать структуры почвы. Разрешить данное противоречие можно путем правильной обработки, при которой происходит не распыление, а агрегирование почвы и требуемое для каждого типа почвы и растения уплотнение. В этом случае на питание будет расходоваться перегной, расположенный на поверхности комочков, а внутри комочков будет происходить накопление перегноя.
Рассмотрев значение структуры лишь как одного из факторов плодородия почвы, необходимо отметить, что структуру следует оценивать применительно к особенностям отдельных типов почв и конкретных районов и сельскохозяйственных культур.
Источяник: И.П. Карнаухов, Н.В. Бондаренко, К.Н. Вересов, В.К. Иванкин, К.Г. Шикишин. Основы сельского хозяйства М. 1962