Водопрочность

Водопрочная структура восстанавливается под воздействием как многолетних трав, так и однолетних сельскохозяйственных растений. Однако оструктуривающее воздействие многолетних трав выше. Они развивают более мощную корневую систему, более длительное время воздействуют на почву, оставляют в почве больше органического вещества (корней и послеукосной надземной массы), благоприятного по составу для деятельности микроорганизмов, образования гумуса.[. ]

Водопрочность почвенных агрегатов обусловлена различной природой «клеящих» веществ, участвующих в структурообразо-вании, их связью с механическими элементами.[. ]

Водопрочность приобретается в результате скрепления механических элементов и микроагрегатов коллоидными веществами (органическими и минеральными). Но чтобы отдельности, скрепленные коллоидами, не расплывались от действия воды, коллоиды должны быть необратимо скоа-гулированы. Такими коагуляторами в почвах чаще всего являются двух- и трехвалентные катионы Са2+, М§2+, Ре3+, А13+.[. ]

Водопрочность комков, не расплывшихся в течение 10 мин, принимается за 100%.[. ]

Агрономически ценной считается водопрочная с высокой по-розностью структура, создание которой и является задачей агротехнических приемов и мероприятий, направленных на ост-руктуривание почвы. Но не всякая водопрочная структура является агрономически ценной. Водопрочность структуры имеет двоякую природу: она может быть обусловлена стойким химическим и физико-химическим закреплением коллоидов (необратимая коагуляция коллоидов), Агрегаты также могут быть водопрочны вследствие их неводопроницаемости, связанной с наличием в основном тонких неактивных пор. Хорошая структура должна быть также механически прочной, не разрушающейся при обработке почвы сельскохозяйственными орудиями.[. ]

Необходимо иметь в виду, что не всякая водопрочная структура агрономически ценная. Важно, чтобы водопрочные агрегаты имели рыхлую упаковку, были пористые и обладали способностью легко воспринимать воду, чтобы в их поры легко проникали корневые волоски и микроорганизмы. При плотной упаковке агрегатов пористость их низкая (30—40 %), поры тонкие, в них с трудом проникают микроорганизмы и корневые волоски. Водопрочность таких агрегатов обусловлена слабым проникновением в поры воды. Такая структура в агрономическом отношении не является ценной.[. ]

Эффект предварительною увлажнения обусловлен повышением водопрочности агрегатов и связанным с ним увеличением шероховатости поверхности. Положительное влияние предварительного увлажнения на водопрочность почвенной структуры зависит от его интенсивности и длительности, а также от свойств почвы. Медленное, достаточно продолжительное капиллярное увлажнение почвы, особенно тяжелой по гранулометрическому составу, приводит к существенному повышению размывающей скорости потока и допустимого (по условию неразмываемости почвы) расхода воды. Например, предварительное увлажнение средне- и тяжелосуглинистых сероземов повышает размывающие скорости с 4,4 до 7,7 см/с а легкосуглинистых и супесчаных - с 4,1 до 5,2 см/с. При этом допустимые расходы воды увеличиваются, соответственно, в 1,4 и 2,2 раза (см. табл. 10.5).[. ]

В воздушно-сухом состоянии почвы, богатые коллоидами, обладают более водопрочной структурой также в том случае, если они насыщены обменным кальцием, однако для почв, бедных коллоидами, наблюдается обратная зависимость. Вопрос о влиянии состава обменных катионов на противоэрозионную стойкость почв нельзя считать полностью решенным из-за недостатка данных по противоэрозионной стойкости почв природной солонцеватости разной степени выраженности.[. ]

П. А. Костычевым было предложено классифицировать структуру почвы на водопрочную (агрономически ценную) и неводопрочную.[. ]

Способность гумуса склеивать, цементировать частицы почвы друг с другом в водопрочные агрегаты должна сказываться на противоэрозионной стойкости почв. Действительно, многие исследователи при сравнении разных почв отмечали более высокую противоэрозионную стойкость почв с высоким содержанием гумуса. С.С.Соболев (1948) расположил основные типы почв по противоэрозионной стойкости в следующий ряд: мощный суглинистый чернозем > темно-каштановая почва > лесные суглинистые почвы > среднеподзолистые почвы. Аналогичный ряд предложил В.Б.Гуссак (1959): луговые почвы > черноземы > желтоподзолистая > дерново-подзолистая > почвы пустынных степей и пустынь. АД.Воронин и М.С.Кузнецов (1970) расположили почвы основных типов европейской части СССР по противоэрозионной стойкости в следующий ряд: чернозем мощный > чернозем обыкновенный > чернозем южный > дерново-подзолистая почва > светло-каштановая почва. Таким образом, противоэрозионная стойкость почв убывает на север и юг от черноземно-степной полосы вместе с уменьшением содержания гумуса.[. ]

За шесть лет применения мульчирования запасы гумуса в почве возросли на 0,3 %, а содержание водопрочных структурных агрегатов размером более 1 мм на 20 %.[. ]

Темно-серый до черного с бурым или коричневым оттенком и хорошо оформленной водопрочной комковатой, крупитчатый или зернистой структурой, часто копрогенной. Содержание гумуса превышает 5-6% в верхних 10 см, состав гумуса от гуматного до фульватно-гуматного (С гк/С фк всегда >1). Насыщен основаниями (V > 80%). Реакция от слабокислой до слабощелочной.[. ]

Агрономически ценной структурой является комковатая и зернистая структура верхних горизонтов почвы размером от 0,25 до 10 мм, обладающая водопрочностью и связностью.[. ]

Дающий названию типу охристый горизонт (BAN) имеет насыщенный охристый или светло-охристый цвет, икряную структуру в виде однопорядковых водопрочных округлых отдельностей размером 1-5 мм, покрытых органо-железистыми оболочками. Свойства горизонта определяются минералогическим составом, который является продуктом трансформации пирокластических отложений. Для горизонта характерен эффект псевдотиксотропии (выделение влаги при разминании структурных отдельностей), а также низкие значения плотности ( 45 %), механической прочностью и водопрочиостью. Структурной считается почва, содержащая более 55 % водопрочных агрегатов размером 0,25—10 мм.[. ]

Дерновые почвы образовались под преобладающим влиянием дернового почвообразовательного процесса, с развитием элементов элювиального процесса, в основном на карбонатных породах. Наиболее существенной особенностью дернового процесса являются накопление гумуса, питательных для растений веществ и создание водопрочной структуры в верхнем горизонте. Все эти признаки отчетливо выражены в профиле дерновых почв. На примере этих почв хорошо отразилась роль карбонатности материнских пород в таежно-лесной зоне, препятствующая подзолистому процессу и определяющая активное течение гумусово-аккумулятивно го процесса, даже под лесом.[. ]

Противоэрозионная стойкость почв характеризует способность почвы противостоять смывающему действию водного потока или совместному действию потока воды и капель дождя. Количественно она выражается величиной размывающей скорости потока, которая непосредственно определяется двумя показателями почвы: размером водопрочных агрегатов и сцеплением их друг с другом. Остальные свойства почв влияют на противоэрозионную стойкость косвенно, через эти показатели.[. ]

Влияние смытости почвы на ее противоэрозионную стойкость не нашло отражения в табл. 3.10 ввиду недостаточной изученности этого вопроса. Однако по имеющимся немногочисленным данным можно отметить, что рыхлые пахотные горизонты среднесмытых почв имеют, в среднем, в 1,2 раза меньшую размывающую скорость, чем несмытые, за счет уменьшения водопрочности структуры почвы в результате смыва. На более плотных почвах влияние смытости может и не проявиться, так как уменьшение водопрочности структуры смытых почв компенсируется увеличением их сцепления, возникающим в результате увеличения плотности сложения.[. ]

Дренаж - уменьшение плотности, оглеенности, содержания гумуса, конкреций и содержания в них Ре, Мп; увеличение водопрочности агрегатов, гуматности, усиление элювиально-иллювиальной дифференциации профиля.[. ]

Минералогический состав материнской породы оказывает большое влияние на направление почвообразовательных процессов. Например, карбонатность породы препятствует течению подзолистого процесса, так как СаС03 нейтрализует фульвокислоты и таким образом устраняется их разрушающее действие на минералы. Карбонатность породы способствует течению гумусово-аккумулятивного процесса, образованию водопрочной структуры.[. ]

Значительное влияние на противоэрозионную стойкость почв оказывает гранулометрический состав. Из двух почв одинакового генетического типа большей противоэрозионной стойкостью обладает более тяжелая по гранулометрическому составу почва, содержащая больше илистой фракции, способной к структурообразованию. Особенно неблагоприятно высокое содержание фракции крупной пыли (0,05-0,01 мм), значительно понижающей водопрочность структуры.[. ]

Расчеты, выполненные на 10-летний период (1987—1997 гг.), показали, что параллельно с повышением уровня подземных вод (на 0,2—1 м/год) будет наблюдаться накопление солей в них, а также в почвогрунтах зоны аэрации. При этом содержание натрия и магния в расчетный период прогрессирующе возрастет, а кальция — уменьшится (рис. 87). Известно, что кальций, являясь хорошим коагулятором, способствует свертыванию почвенных коллоидов и образованию водопрочной структуры. Противоположное действие оказывают ионы натрия (в меньшей степени калия), увеличение содержания которых в ПК приводит к разрушению структуры и ухудшению водно-физических свойств почв. Ион магния занимает промежуточное положение. При его содержании в ПК до 15-20% его влияние безвредно, а при 30% и более оно отрицательное.[. ]

Разработан на основе методов Г. И. Павлова и А. Ф. Тюлина и является в настоящее время одним из распространенных в почвенной практике. Состоит из двух частей: фракционирования почвы на ситах в воздушно-сухом состоянии (сухое просеивание) и фракционирования на ситах в воде (мокрое просеивание). В первом случае фиксируется количество агрегатов того или иного размера в почве, во втором — определяется количество водопрочных агрегатов, то есть дается качественная оценка структуры по водопрочности.[. ]

Отсюда следует, что сг« 1 - а/х, т.е. с увеличением объема выпадающих осадков увеличивается и коэффициент стока. Однако при постоянном количестве осадков коэффициент стока зависит, главным образом, от водопроницаемости почв и грунтов. Обычно тяжелые по гранулометрическому составу почвы менее проницаемы, чем легкие. Почвы с уплотненными горизонтами отличаются низкой водопроницаемостью. Большое значение для водопроницаемости почв имеет водопрочность их структуры, зависящая от содержания и качественного состава гумуса, состава обменных оснований и других факторов.[. ]

Оригинальные взгляды на эрозию почв и меры борьбы с ней высказал В.Р.Вильямс. Эрозию почв и меры борьбы с ней он рассматривал сквозь призму травопольной системы земледелия. По Вильямсу главной причиной эрозии является бес структурность пахотных почв склонов. С помощью системы мероприятий, центральным звеном которых является культура многолетних трав в нолевых и кормовых севооборотах, происходит окультуривание почв, придание им комковатой водопрочной структуры.[. ]

Влияние исходной влажности на нротивоэрозиоиную стойкость почв наблюдается не тольхо при положительных, но и при отрицательных температурах. Однако характер влияния в этом случае совершенно другой. Замерзание и последующее оттаивание почвы при высокой влажности, особенно многократное, а также при капиллярном подтоке воды снизу оказывает отрицательное влияние на противоэрозионную стойкость почвы. При этом формируются хорошо выраженные прослойки льда, снижающие сцепление и размер водопрочных агрегатов. При малом содержании влаги в почве создаются неблагоприятные условия для образования крупных прожилок льда, а при влажности, близкой к нижнему пределу пластичности и меньшей, таких прожилок вообще не бывает. Образование прослоек льда связано с миграцией воды к центрам кристаллизации вследствие качественной неоднородное™ почвенной влаги, благодаря чему не вся вода кристаллизуется сразу, и к образовавшимся уже центрам кристаллизации подтягивается еще не замерзшая вода. Из изложенного ясно, что замерзание и последующее оттаивание почвы влияет не непосредственно, а через водопрочное ть структуры и межагрегатное сцепление, поэтому формула (2.29) для расчета размывающей скорости потока применима также для замерзшей и оттаявшей почвы, если значения входящих в формулу аргументов определены для образцов почвы, испытавших аналогичные воздействия отрицательных температур.[. ]

Дерново-карбонатные выщелоченные почвы являются лучшими среди дерново-карбонатных почв. Профиль их хорошо сформирован, но его мощность часто не превышает 80 см; карбонаты находятся с глубины 40—60 см и ниже. Почвообразующими породами являются обычно карбонатные глины. Преобладает среднее содержание подвижного фосфора, среднее и повышенное — калия. Дерново-кар-бонатные выщелоченные (и типичные) почвы имеют довольно хорошее структурное состояние; в пахотном горизонте водопрочных агрегатов диаметром более 0,25 мм содержится 55—70 %.[. ]

Считается (Ковда и др. 1986), что орошение черноземов должно быть только дополнительным по отношению к фактическим атмосферным осадкам сезона и года. Поэтому орошение черноземов обыкновенных, распространенных в зоне недостаточного увлажнения, является в определенной мере обоснованным. Поскольку для орошения черноземов трудно выбрать большие ровные массивы, полив производят и на склоновых землях. Применение больших поливных норм дождевальными машинами с высокой интенсивностью полива способствует формированию поверхностного стока ирригационных вод и смыву почвы. В.В. Егоров (1984) отмечает, что, кроме малых норм полива, важен и способ подачи этой нормы. В настоящее время в нашей стране широкое применение нашли два способа орошения: полив напуском и дождеванием. Ни один из них не является универсальным. Черноземам не желательно орошение затоплением, тем более, что потери воды на фильтрацию при поверхностном способе полива составляют 20 - 30% и 3 - 5% - на испарение. При дождевании также наблюдаются значительные потери воды на испарение, особенно в жаркие дни, при ветрах - до 20 - 25% (Шумаков, Прокофьев, 1986). Отрицательно реагирует чернозем и на крупнокапельное дождевание, поскольку оно ведет к формированию поверхностного стока, разрушению водопрочной структуры, диспергированию пахотного слоя. Поэтому орошение черноземов лесостепи и степи возможно лишь с помощью мелкодисперсного дождевания, свойственного дождевальным машинам типа “Фрегат”, “Волжанка” либо “Днепр”.[. ]

http://ru-ecology.info