Свойства почвы 3. Что такое почва? Виды и свойства почв. Общие физические свойства почвы

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

школа – интернат №1 основного общего образования

г.о.Чапаевск

Открытый урок

по окружающему миру

в 3 «Б» классе

Тема: «Почва. Свойства почвы»

Составила

Коваль Елена Александровна

Тип урока: урок-исследование

Цель: сформировать у младших школьников представления о почве, как о верхнем плодородном слое земли, о её составе и необходимости охраны от разрушения и загрязнения.

Задачи урока:

I. Предметные .

II. Метапредметные.

1.ПознавательныеУУД:

2. Регулятивные УУД :

3. Коммуникативные УУД :

III. Личностные

Используемые технологии :информационно-коммуникационные, практико-ориентированные.

Оборудование: глобус, индивидуальные карточки для проверки домашнего задания, ноутбук для учителя AE PRO 156-G, интерактивная доска TRIUMPH BOARD, проектор мультимедийный короткофокусный Acer S 5201,акустические колонки Geniys SP-S110, система контроля и мониторинга качества знаний PROclass (13 пультов), презентация «Почва. Свойства почвы», презентация «Тест», файл Notebook “Образование почвы», карточки со словами «вода», «воздух», «минеральные соли», «перегной», «песок», «глина», стаканы прозрачные (20 шт), вода, почва, одноразовые ложки (20 шт), салфетки (20 шт), горелка (1шт), спички для учителя, предметное стекло (1 шт).

Тип урока: урок-исследование

Цель: сформировать у младших школьников представления о почве, как о верхнем плодородном слое земли, о её составе и необходимости охраны от разрушения и загрязнения.

Задачи урока:

I. Предметные.

Формировать понятия «почва», «перегной», «плодородие»

Формировать представления учащихся о составе почвы

II. Метапредметные .

1.ПознавательныеУУД:

Формировать умение работать с демонстрационным материалом, проводить опыты.

Формировать умение сравнивать, анализировать, обобщать информацию, делать выводы, представлять информацию в виде таблицы;

2. Регулятивные УУД:

Формировать умение концентрировать внимание

Формировать умение контролировать и корректировать свою деятельность, самостоятельно выполнять опыты

3. Коммуникативные УУД:

Формировать умение работать в паре

Формировать умения представлять результат своей деятельности

Формировать умения высказывать свое мнение и доказывать свою точку зрения.

III. Личностные

Формировать положительную мотивацию к обучению.

Развивать познавательную активность, мышление и речь детей

Формировать чувство уважения к товарищу.

Оборудование: глобус, индивидуальные карточки для проверки домашнего задания, ноутбук для учителя AE PRO 156-G, интерактивная доска TRIUMPH BOARD, проектор мультимедийный короткофокусный Acer S 5201,акустические колонки Geniys SP-S110, система контроля и мониторинга качества знаний, презентация «Почва. Свойства почвы», карточки со словами «вода», «воздух», «минеральные соли», «перегной», «песок», «глина»,

Этап урока, его цели.

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Формируемые УУД

Самоопределение к деятельности.

(Организационный момент)

Цель:

Мотивировать учащихся к учебной деятельности посредством создания эмоциональной обстановки .

Прозвенел звонок веселый.

Мы начать урок готовы.

Будем слушать, рассуждать

И друг другу помогать .

Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку, создаёт эмоциональный настрой на занятие, проводит игру

Мотивирует учащихся на работу.

Приветствуют учителя

Личностные:

выражать положительное отношение к процессу познания, желание узнать новое, проявлять внимание.

Регулятивные:

Нацеливание на успешную деятельность.

Проверка домашнего задания

Цель:

Проверить знания по теме “Полезные ископаемые”.

Слайд 2.

Проверка д/з.

Возьмите пульты, зарегистрируйтесь и начинаем отвечать на вопросы теста.

Организует проверку домашнего задания с помощью теста в системе PROClass .

Выводит вопросы с помощью проектора на экран.

Отвечают на вопросы теста

Регулятивные:

Оценивать (сравнивать с эталоном) результаты своей деятельности.

Познавательные:

Развивать операции мышления Коммуникативные: излагать свою точку зрения и аргументировать её.

Постановка учебной задачи.

Цель:

А) Организовать коммуникативное взаимодействие, в ходе которого выявляется и фиксируется тема урока и его цель.

Б) Согласовать цель и тему урока.

Слайд 3.

Ребята, посмотрите внимательно на глобус. А вы знаете, почему нашу планету называют голубой?

Действительно, суша занимает лишь 1/3 поверхности земли. Посмотрите, как это мало.

В толковом словаре русского языка слово Земля обозначает третью от солнца планету , сушу и почву – верхний слой коры нашей планеты.

Сегодня на уроке мы будем говорить о почве, и работать по плану:

Слайд 4.

1) Образование почвы.

2) Свойства почвы.

3) Животные почвы.

4) Охрана почвы

Выдвигает проблему. Организует формулирование темы урока учащимися. Организует постановку учебной задачи.

Уточняет понимание учащимися поставленной темы и целей урока.

На доске показывает в долях

Потому что из космоса кажется, что вся её поверхность голубой океан.

Анализируют, формулируют выводы наблюдений. Высказывают предположения. Формулируют тему урока, ставят учебную задачу.

Познавательные:

уметь проводить сравнение по заданным критериям.

Коммуникативные: Проявлять активность в коллективной деятельности

Регулятивные:

Уметь формулировать цель и учебную задачу урока.

Открытие учащимися новых знаний

Цель:

Узнать, как образуется почва

Слайд 5.

Как же образуется почва?

Основа образования почвы – горная порода, которая разрушалась под воздействием солнечного тепла, воды, воздуха и живых организмов.

Мельчайшие частицы горных пород скапливаются в трещинах скал, скатываются вместе с потоками воды в низкие места, в трещины легко проникает вода, воздух, бактерии, мелкие животные и семена растений. В результате на камнях прорастают травы, мелкие кустарники и даже деревья. Корни растений продолжают расширять трещины, разрушая породы. Проходят годы, образование почвы – процесс очень длительный. Через 1000 лет у подножия скал из остатков растений образуется почва.

Работа по учебнику.

Найдите в тексте учебника, что такое почва (стр. 68)

Слайд 6.

- Почва – это верхний плодородный слой земли, на котором растут растения.

Слайд 7.

Первое научное определение понятия «почва» дал Василий Васильевич Докучаев.

Животные тоже принимают участие в образовании почвы. Они рыхлят почву, смешивают ее с полусгнившими частями растений, а когда гибнут, то сами становятся её частицами.

Слайд 8 .

Если посмотреть на разрез почвы, то можно выделить несколько слоев.

Работа с демонстрационным материалом.

Верхний слой – самый темный. Здесь больше всего отмерших остатков растений. Они и превращаются в перегной.

Второй слой светлее – в этом слое происходит накопление некоторых веществ, вымываемых из верхнего слоя.

А самый низкий слой – это горная порода. Почвенные слои в разных уголках земли разные по толщине. Чем толще верхний слой, тем плодороднее почва.

Отвечают на вопрос, высказывают свои мнения и предположения

Уточняют и расширяют свои знания о почве.

Работают по учебнику

Познавательные:

Почему не всякая почва является местом обитания

Коммуникативные

: побуждение к диалогу, рассуждениям,

доказательствам

Регулятивные:

ставим цель и задачи

Практическая работа

Цель:

Дать возможность узнать о составе почвы

Слайд 10.

Как вы думаете, что имеют в виду, когда говорят «плодородный слой»?

Чтобы узнать, что растения получают из почвы, предлагаю изучить её состав и провести некоторые опыты и наблюдения.

Определите, пожалуйста, цвет почвы.

А если мы посмотрим образец почвы через микроскоп, то мы можем увидеть остатки полусгнивших корешков и листочков растений, части тел червяков, насекомых и др. мелких животных.

А как узнать о составе почвы?

Работа в группах – опыты

Опыт 1.

Его вы можете провести сами.

Как объяснить появление пузырьков воздуха в воде?

Опыт 2.

Я опустила почву в ёмкость с водой. Тщательно её размешала и дала отстояться. С помощью пипетки я возьму несколько капель этой воды и помещу на предметное стекло. Я буду нагревать стекла над огнем горелки. После испарения воды на стекле остался тонкий белый налет. Это минеральные соли

Опыт 3.

Я положила почву в крышечку, нагрею почву над пламенем горелки, а над почвой буду держать стекло.

А чем объяснить, что стекло сначала становится влажным, а потом на нем появляются капельки воды?

Это вода, которая содержится в почве и при нагревании испаряется. Водяной пар поднимается вверх, встречает на своем пути холодное стекло, охлаждается и превращается в мельчайшие капельки воды.

А если мы продолжим нагревать почву, то увидим дым и почувствуем неприятный запах. Это сгорает часть почвы, которая состоит из перегнивающих остатков растений и мелких животных. Это составная часть почвы – перегной

Опыт 4.

Если вы опустите немного почвы в стакан с водой, тщательно ее размешаете и дадите отстояться, то вскоре увидите, что на дно осядет слой песка, поверх него слой глины, а сверху слой темного цвета – перегной.

Вывод

Выполнить практическое задание, сделайте выводы. Приготовьтесь к защите своих выводов

Показывает образец почвы через микроскоп

(на доску прикрепить карточку со словом «воздух»)

Опыт 2.

Что показал этот опыт?

- (на доску прикрепить карточку со словом «минеральные соли»)

Опыт 3.

Что показывает этот опыт?

(на доску прикрепить карточку со словом «вода»)

(на доску прикрепить карточку со словом «перегной»)

Опыт 4.

Что доказывает этот опыт?

(на доску прикрепить карточку со словом «песок», «глина»)

Каковы же результаты проведенных опытов и наблюдений?

Видимо то, что этот слой содержит вещества, которые необходимы для роста и развития растений, без которых не бывает и плодов.

Почва – темного цвета.

Опыт 1:

·Наливают полстакана воды

·Опускают туда комочек почвы

·Наблюдают, что происходит

·Делают вывод

Этот опыт показывает, что в состав почвы входит воздух

Этот опыт показал, что в почве содержатся минеральные соли, которые могут растворяться в воде

Этот опыт показывает, что в почве присутствует вода

Этот опыт доказывает, что в почве содержится песок и глина

В состав почвы входит: воздух,

вода, минеральные соли, перегной,

песок, глина.

Личностные:

Выражать положительное отношение к процессу познания, проявлять желание узнать новое.

Регулятивные:

Оценивать результаты своей деятельности (сравнивать с эталоном)

Коммуникативные:

Проявлять активность, строить грамотно речевые высказывания, соблюдать правила общения, осуществлять взаимный контроль.

Животные и почва

Цель: показать значение почвы для живых организмов .

Слайд 11.

В почве всегда есть и живая природа: корни растений, бактерии и мелкие животные - дождевые черви, медведки, муравьи, жуки-навозники и многие другие.

Они грызут корни растений, что-то измельчают, перетаскивают, собирают.

Подведем итоги.

Слайд 12.

А откуда они берутся?

Слайд 13.

Остатки погибших растений и животных перерабатывают бактерии и насекомые, которые находятся в почве. Так почва постоянно пополняется перегноем и минеральными солями. Это настоящая кладовая питательных веществ для растений.

Слайд 14.

Кроме растений, в почве можно увидеть животных.

Организует беседу, помогает сделать вывод.

Познавательные:

Классифицировать объекты.

Коммуникативные:

Проявлять активность в коллективной деятельности.

Охрана почвы.

Цель: показать важность охраны почвы

Почва – важнейшее богатство страны и поэтому земледельцы заботятся о повышении ее плодородия и охраняют ее.

А как люди заботятся о почве?

- Что наносит вред почве?

Ветер выдувает, вода размывает почву, образуются овраги. Значит, ее надо укреплять. Для этого сажают деревья и кустарник.

Чтобы почва не истощалась, в нее нужно вносить различные удобрения.

Почву надо беречь от загрязнения промышленными отходами, мусором.

Организует беседу, помогает сделать вывод.

Отвечают на вопрос, высказывают свое мнение.

Уточняют свои знания по данному вопросу.

Регулятивные:

Выбирать действия в соответствии с поставленной задачей, оценивать уровень владения тем или иным учебным действием, уметь вносить необходимые корректировки в действие после завершения на основе оценки и учёта характера сделанных ошибок.

Познавательные:

Преобразовывать модели в соответствии с содержанием учебного материала и поставленной учебной целью.

Коммуникативные:

Осуществлять взаимный контроль, планировать способы взаимодействия.

Рефлексия учебной деятельности. Итог урока.

Цель:

А) Зафиксировать новое содержание урока.

Б) Оценить результаты учебной деятельности.

В) Согласовать домашнее задание.

Слайд 15.

- Ребята, что нового вы сегодня узнали на уроке?

Что смогли?

Что понравилось?

Домашнее задание

Организует беседу, связывая результаты урока с его задачами.

Организует фиксирование содержания.

Акцентирует внимание на конечных результатах учебной деятельности учащихся на уроке.

Организует рефлексию.

Отмечает степень вовлеченности учащихся в работу на уроке.

Организует самооценку учебной деятельности.

Даёт комментарий к домашнему заданию

Отвечают на вопрос, высказывают свое мнение.

Делают самооценку своей деятельности на уроке.

Отмечают основные позиции нового материала

и как они их усвоили (что получилось, что не получилось и почему)

Записывают домашнее задание, получают консультацию по его выполнению.

Убирают свои рабочие места .

Личностные:

Способность к самооценке на основе критерия успешности учебной деятельности (оценивать свои достижения, степень самостоятельности, инициативности, причины неудачи).

Выражать доброжелательность и эмоционально-нравственную отзывчивость.

Регулятивные:

Осуществлять итоговый контроль, оценивать результаты деятельности, оценивать уровень владения учебным действием, формировать адекватную самооценку.

Познавательные:

Уметь представить подготовленную информацию в наглядном и вербальном виде.

Коммуникативные:

Проявлять активность в деятельности, уметь оформлять мысли в устной форме

Физические свойства почвы включают:механический состав ,структуру, удельный и объемный вес, порозность, плотность, окраску, влажность, температуру и т.д.

Механический состав отражает соотношение песка (частиц с диаметром от 2 до 0,02 мм), пыли (0,02–0,002 мм) и ила (менее 0,002 мм) или физической глины (менее 0,01 мм).

Минеральные частицы крупнее песка (больше 2 мм) составляют скелет почвы .

Структура почвы отражает характер слипания первичных частиц (песок, пыль, ил) в комочки различных размеров, форм.

Показателем рыхлого или плотного состояния почвы служит объемный вес , т. е. масса почвы в единице объема (включает как отдельные частички, так и пространство пор).

Плотность частичек (удельный вес ) представляет только вес твердых частиц. Например, средний удельный вес почвы равен 2,65 г/см 3 , а средний объемный вес равен 1,3 г/см 3 .

Высокий объемный вес – результат уплотнения почвы или высокого содержания в ней песка.

Площадь пустот или пор, называемая «открытым» пространством почвы, представляет часть почвы, не занятую почвенными частицами. Объем пор зависит от способа упаковки твердых частиц, определяющего степень порозности почвы.

Порозность зависит от природы и величины первичных твердых частиц, содержания и состава органического вещества, механического состава, условий дренажа. Например, верхний горизонт песчаных почв имеет порозность 35–50%, в то время как глинистые почвы – 40–60%. Некоторые плотные горизонты почв имеют порозность только 10%. Поры представляют собой пространство, занимаемое водой или воздухом. Циркуляция воды идет в основном по макропорам. Отсюда легко понять значение сохранения почвенной структуры для свободного движения воды, необходимой для жизнедеятельности растений, переноса ЗВ. Порозность почвы влияет также на ее влагоемкость, на степень выщелачивания и на доступность различных элементов и веществ (включая загрязнители) для корней растений.

К химическим свойствам относятся растворимость и доступность элементов, включая питательные элементы, реакцию почвы (рH), ионный обмен и т.д.

Разнообразие глинистых минералов и органических соединений определяют характер и интенсивность химических реакций, особенно присутствие минеральных и органических коллоидов, которые являются настоящими катализаторами. Они играют важную роль в разрушении пестицидов, в динамике передвижения тяжелых металлов и других загрязнителей в почве.

Присутствие глины и гумусовых веществ обусловливают адсорбционную активность почвы, которая в зависимости от механизмов этого процесса подразделяется на два класса: ионообменную сорбцию и физическую адсорбцию.

Ионообменная сорбция включает: катионный обмен, совершающийся благодаря отрицательным электрическим зарядам илистых частиц, кислотных групп веществ, а также корней растений; анионный обмен, происходящий в основном благодаря присутствию гидроксидов металлов (Al(OH) 3 иFe(OH) 3), а также аморфных глин (вулканический пепел) каолинита и других минералов.

Общее количество удерживаемых ионов составляет ионную емкость почв; ионов с положительным зарядом (катионы) – катионную емкость; ионов с отрицательным зарядом (анионы) – анионную емкость.

Адсорбция играет значительную роль в поглощении и перемещении нейтральных и слабополярных ЗВ (тяжелые металлы, пестициды и др.).

Реакция почв (рH) колеблется от 3,5 (сильно кислая)–7 (нейтральная) и до 11 (сильнощелочная). Сильное закисление почвы – нежелательное явление, т.к. при этом появляется токсичный растворимый алюминий и снижается жизнедеятельность микроорганизмов. Чем больше кислотность почв, тем выше адсорбция тяжелых металлов в растениях, особенно кадмия. Сильно выщелоченные почвы характеризуются пониженной подвижностью микроэлементов и тяжелых металлов, исключая молибден. В таких почвах обычно содержится незначительное количество железа, цинка, магния и фосфора.

Высокая емкость обмена катионов придает почве устойчивость к изменению PHсреды и состава катионов, и, соответственно высокую буферную способность.

Биологические свойства почв определяются почвенной фауной и микроорганизмами.

Почвенная фауна выполняет механическую работу, заключающуюся в тонком измельчении растительных остатков и их перемещении на различную глубину, играет роль в круговороте воды и воздуха в почве. Фауна играет существенную роль в формировании гумуса.

Растение в своем развитии нуждается в питательных веществах, в воде, воздухе и тепле. Та почва, которая способна удовлетворить эти запросы культурного расте­ния, и будет плодородной почвой.

Плодородие - это главное, основное свойство почвы. Оно в свою очередь зависит от ряда других свойств, которые мы опишем ниже.

Поглотительная способность почвы. Растение берет своими корнями пищу из почвенных растворов. Но чтобы оно могло забирать необходимые ему вещества, концентрация растворов должна быть слабой (не больше 2-3 г питательных солей на 1 л воды). Правда, солей может оказаться слишком мало, и тогда растение голо­дает, но оно гибнет и в том случае, когда водный раствор излишне крепок. Из концентрированного водного рас­твора корни растений не в состоянии впитывать соли, и растение гибнет, как погибло бы от голода.

Но ведь мы знаем, что количество воды в почве посто­янно меняется. После дождей ее больше, в засуху меньше. Значит, различна и крепость почвенного раствора, что не может не сказаться на состоянии растения. Но на помощь растению приходят свойства питающей его почвы, и главным образом ее глинистых частиц и перег­ноя, которые в некоторых пределах регулируют кре­пость раствора. Когда концентрация раствора возра­стает, почва поглощает из него часть веществ. Происхо­дит это по разным причинам. Одни вещества более прочно поглощаются твердой частью почвы, образуя вместе с нею новые труднорастворимые соединения и соли. Это можно сказать о железе, фосфорной и угольной кислотах и т. д. Другие, например кальций, калий, натрий, магний, лишь притягиваются из раствора к по­верхности почвенных частиц (это «поглощающий комп­лекс почвы»), концентрируются в слоях воды, наиболее близких к этим частицам (в так называемом диффузном слое), и вытесняют из них другие элементы. Так, из раствора поглощается кальций, а в раствор вытесняется магний и натрий. Может быть и наоборот. Обычно погло­щаются те элементы, которых больше в почвенном рас­творе. Наконец, третьи вещества в случае значительного увеличения концентрации почвенного раствора могут вы­падать из него в виде кристаллов: известь в черноземных почвах, известь и гипс в каштановых почвах и пр.

Во многих случаях поглощаются вещества, необхо­димые растению, - калий, кальций, фосфорная кислота, известь. Однако наряду с ними почва поглощает и на­трий, значительные количества которого в поглощаю­щем комплексе резко ухудшают все ее свойства.

Способность почвы, твердой ее части, поглощать из водного раствора и связывать некоторые вещества и соли называется поглотительной способностью почвы.

Поглотительная способность почвы зависит главным образом от содержания в ней коллоидальных частиц (мельче 0,0001 мм ) - минеральных, органических и органо-минеральных. Эта часть почвы называется погло­щающим ее комплексом. Чем больше таких частиц, тем лучше поглотительная способность почвы. Следовательно, глинистые и суглинистые, особенно богатые перегноем почвы всегда будут обладать большей поглотительной способностью, нежели почвы супесчаные и песчаные и тем более - бедные гумусом. Так, в глинистом черно­земе величина поглощенных кальция и магния достигает 1 % и более к весу почвы, тогда как в песчаных подзо­листых почвах этих же веществ в поглощенном состоянии отмечаются лишь десятые и сотые доли процента.

Почва не забирает поглощенные вещества безвоз­вратно. Они лишь сохраняются в ней до того момента, когда увеличится количество воды и когда растение потребует их через свою, корневую систему. При увели­чении влажности почвы часть веществ непременно снова перейдет в почвенный раствор.

В том, что почва действительно поглощает из воды различные вещества, легко убедиться. Растворим в воде какую-нибудь соль, например хлористый барий, и взбол­таем ее вместе с почвой (лучше глинистой, богатой перегно­ем). Отцедим через некоторое время воду при помощи воронки и бумажного фильтра и определим в ней коли­чество бария. Окажется, что бария стало меньше в рас­творе, так как он поглотился почвой, а взамен его в воде увеличилось содержание кальция.

Почва может поглощать даже некоторые газы, напри­мер аммиак - резко пахнущий газ, который при соеди­нении с водой образует нашатырный спирт. Поглощен­ный почвой аммиак при участии бактерий переводится в селитру.

Но не все вещества поглощаются почвой одинаково хорошо. Очень слабо поглощается ею столь ценная для растений селитра, и поэтому она легче, чем другие ве­щества, вымывается из почвы водой. Кроме того, как мы отмечали, не все почвы отличаются одинаковой погло­тительной способностью. Хорошо поглощают вещества почвы, богатые глинистыми частичками и перегноем. В таких почвах питательные вещества закрепляются лучше и потому труднее вымываются водой. И крепость водного раствора в этих почвах, если они не засолены, поддерживается приблизительно одна и та же, что имеет большое значение для питания растений.

Глинистые, богатые перегноем почвы можно без опа­сения удобрять необходимыми для растений количествами питательных веществ (например, суперфосфатом), так как излишки их, если они окажутся, поглотятся почвой и не погубят растения, а также не вымоются водой. Не следует этого делать только с селитрой. Поэтому в прак­тике ее обычно вносят в верхний слой почвы двумя пор­циями: одну при посеве, и другую - в период наиболь­шего развития растений.

Совсем иными свойствами обладают песчаные почвы. Глины и перегноя в них мало, поглотительная способ­ность их ничтожна. Вода легко вымывает из них пита­тельные соли, и они бесследно пропадают для растений.

В засуху же, когда концентрация почвенного раствора сильно повышается, песчаная почва не способна погло­тить излишка солей, и растения, если почва удобрена растворимыми в воде веществами, могут погибнуть: они выгорают. Поэтому, чтобы не создать ненужной кре­пости почвенного раствора и не потерять питательных веществ, удобрения в песчаные почвы вносят понемногу, несколькими порциями. Нельзя также оставлять эти почвы в чистом пару, так как вода вымоет из них пита­тельные вещества. В период парования в подзолистой зоне эти почвы следует засевать сераделлой или люпином. Сераделла - прекрасный корм для скота, а люпин, если его запахать в период цветения, обогащает почву перегноем, азотом и улучшает ее физические свойства.

Отечественные специалисты и передовики сельского хозяйства предложили и на тяжелых почвах вносить под растения легко растворимые в воде удобрения дроб­ными порциями, по нескольку раз в сезон, с учетом стадии развития растений. Этот прием, который в практике стали называть подкормкой растений, значительно по­вышает урожай сельскохозяйственных культур.

Наряду с глинистыми частицами и перегноем значи­тельную роль в поглотительной способности почвы иг­рают населяющие ее микроорганизмы. Размножаясь в почве, они для построения своего тела поглощают из почвенного раствора различные питательные веще­ства. После смерти тела микроорганизмов истлевают и поглощенные ими вещества вновь возвращаются в почву, в почвенный раствор и могут быть использованы расте­ниями. Подобное явление наблюдается при жизни и от­мирании самих растений.

Реакция почвы. Если в почве излишне много кислот (угольная кислота, фульвокислоты в глеево-подзолистых почвах) или щелочей (сода в солонцах), то культурное растение развивается плохо или даже гибнет. Для благо­приятного развития большинства культурных растений необходимо, чтобы почвенный раствор был ни кислым, ни щелочным, а средним, нейтральным.

Оказывается, что реакция почвы (кислотность, ще­лочность) в сильнейшей степени зависит от того, какие вещества поглощены ею. Если почва (твердая ее часть) поглотила водород или алюминий, она будет кислой; почва, забравшая из раствора натрий, будет щелочной, а почва, насыщенная кальцием, будет иметь нейтраль­ную, т. е. среднюю, реакцию.

В природе различные почвы имеют и разную реакцию. Например, болотные и подзолистые, а также красно­земы отличаются кислотностью, солонцы - щелочно­стью, а черноземы - средней реакцией. Подробнее с этими почвами мы ознакомимся в последующих главах нашей книги.

Порозность, или скважность, почвы. Если в почве имеется достаточное количество питательных веществ, но не хватает воды или воздуха, растение гибнет. Поэтому приходится заботиться о том, чтобы наряду с пищей в почве всегда были вода и воздух, которые размещаются в почвенных пустотах. Пустоты (поры, или скважины) почвы занимают примерно половину всего объема почвы. Так, если вырезать 1 л почвы из пахотного слоя без уплотнения ее, то пустоты составят в ней около 500 см 3 (50% по объему), а остальной объем будет занят твердой частью почвы. В рыхлых суглинках и глинистых поч­вах количество скважин на 1 д почвы может достигать 600 и даже 700 см 3 ; в торфяных почвах - 800 см 3 ; в пес­чаных почвах скважность меньше - примерно 400- 450 см 3 .

Размер пустот и форма их весьма различны как в од­ной и той же почве, так и в разных почвах. Мелкие сква­жины имеют просвет в сотую, тысячную долю милли­метра и еще меньше, крупные пустоты, например тре­щины, в почве могут иметь просвет в несколько санти­метров. Слишком мелкие скважины в столбчатом гори­зонте солонцов (внутри столбиков), а также очень круп­ные (трещины) создают неблагоприятные условия для растений. Так, корневые волоски растений могут про­никать лишь в скважины с поперечником не менее 0,01 мм , а бактерии - в скважины не мельче 0,003-0,001 мм. Для культурных растений желательно создавать в почве путем обработки и оструктуривания скважины средних размеров - с просветом от нескольких миллиметров до десятых и сотых долей миллиметра, причем они должны быть равномерно распределены во всей толще почвы. В этом случае даже в сырой почве в крупных порах будет содержаться воздух, необходимый для дыхания почвен­ного населения и для окислительных процессов, а в тон­ких - вода - обязательное условие существования всего живого.

Водопроницаемость почвы. Выпадая на поверхность почвы в виде осадков, вода под влиянием силы тяжести просачивается в нее по крупным скважинам и рассасы­вается по тонким скважинам, или капиллярам, окружая сплошным слоем почвенные частички. Чем крупнее поч­венные частицы (например, в песке), тем больше и ходы между ними и тем легче через такую почву будет прони­кать вода. Наоборот, в почве (например, глинистой), богатой мельчайшими частицами, ходы между ними чрез­вычайно малы. Вода в глинистые почвы просачивается в сотни раз медленнее, нежели в почвы песчаные. Про­никает она в почву в этом случае главным образом по тре­щинам, червоточинам и по ходам старых истлевших корней.

Однако сказанное справедливо лишь в отношении глинистых бесструктурных почв. Если же такая почва богата перегноем и известью, то отдельные мелкие ча­стички в ней (особенно коллоидные частицы) свертываются, слипаются, склеиваются в пористые зернышки и комочки, которые при наличии гумуса и извести механически весьма прочны и длительно противостоят размыванию водой. В почве между ними образуются поры средней величины, как в песке, и несколько крупнее. Такая (структурная) глинистая почва обладает хорошей водопроницаемостью, несмотря на то что она состоит из мельчайших частиц.

На рис. 46 изображены различные скважины в струк­турной и бесструктурной почвах. В частности, комоч­ки структурной почвы показаны здесь как сплошь капил­лярные. Однако в лучших почвах, таких, как черноземы, а также в культурном пахотном слое других почв и внутри самих комочков имеются некапиллярные ячейки и ка­нальцы, вполне доступные для воздуха даже в сырой, капиллярно насыщенной водой почве. Образуются эти пу­стоты в результате деятельности насекомых, истлевания корней, обработки почвы и пр. Такие комочки особенно ценны. В них и между ними одновременно содержатся вода и воздух. Они легкопроницаемы для бактерий и грибков, для корней растений. Они обеспечивают пло­дородие почвы (рис. 47).

Водопроницаемость почвы легко определить в поле. Для этого в почву до глубины 6-7 см врезают деревян­ный или металлический квадрат (площадью 50×50 см). Нижняя часть его делается клином и, если он деревян­ный, обивается жестью. Квадрат нужно устанавливать прочно, чтобы между его стенками и почвой не было ще­лей. Лучше врезать в почву не один, а два квадрата, как показано на рис. 48, наружный (50×50 см) и внут­ренний (25×25 см).

В оба квадрата наливают воду слоем в 5 см и затем, поддерживая ее на постоянном уровне и учитывая расход воды, следят за быстротой проникновения ее в почву. Отсчеты следует делать по внутреннему квадрату, из которого вода будет опускаться почти вертикально вниз, тогда как из наружного квадрата она растечется и в сто­роны.

Затем рассчитывают водопроницаемость почвы в мил­лиметрах водного столба в единицу времени, например в 1 мин. Так как водопроницаемость почвы во времени меняется (обычно уменьшается), то наблюдения над нею целесообразно продлить несколько часов (6-8 час).

При определении водопроницаемости следует учиты­вать температуру воды. Чем выше температура, тем вязкость воды меньше и она быстрее проникает в почву. При окончательном вычислении (по особой формуле Хазена) водопроницаемость почвы приводится к темпе­ратуре 10° С. Это позволяет сравнивать величины водо­проницаемости разных почв, полученные при неодина­ковых температурах воды.

Влагоемкость почвы. Попадая в почву, вода, как уже говорилось, смачивает почвенные частички, окружая их многими слоями. Вода прилипает к почве, и почва прочно удерживает ее в силу своей поверхностной энергии. Чем ближе слой воды к почвенной частичке, тем сильнее удерживается он почвой, тем прочнее он ею связан. Кроме того, вода задерживается в почвенных капиллярах.

Способность почвы удерживать воду при условиях свободного ее стекания называется водоудерживающей способностью почвы, а количество воды, которое при тех же условиях сохраняет почва, - влагоемкостью почвы.

Влагоемкость у различных почв разная. 100 г гли­нистой почвы, богатой перегноем, могут удержать в себе 50 г воды (50%) и больше, а 100 г песчаной почвы - только от 5 до 25 г (5-25%). В большинстве случаев пахотный слой суглинистых и глинистых почв удержи­вает на 100 г почвы от 30 до 40 г воды (30-40%); торфя­ные почвы отличаются высокой влагоемкостью: 100, 200, 300% и более.

Водовместимость почвы. Если почва подстилается водонепроницаемым слоем, то при сильном дожде или искусственном поливе все поры ее заполняются водой. Почва как бы налита ею. Чем больше скважность почвы, тем больше поместится в ней воды. Это количество воды будет соответствовать водовместимости почвы.

Ясно, что водовместимость почвы по объему равна ее скважности. Водовместимость нужно отличать от влагоемкости почвы, под которой понимают количество воды, удерживаемое почвой после полного промачивания ее и свободного стекания воды по порам вниз или в сторону по уклону.

Различные формы воды в почве. Вода, содержащаяся в почве, неодинакова по своему качеству. Можно выде­лить шесть ее главных категорий.

Вода прочносвязанная, несвободная, которая сильно притягивается почвенными частичками и растениям почти совсем недоступна. В природе встречаются две формы такой воды: гигроскопическая и максимально гигроскопическая. Первая содержится в воздушно-су­хой почве. Она поглощается абсолютно сухой почвой из атмосферы или остается в почве при высушивании ее в атмосфере, не полностью насыщенной водяными па­рами (относительная влажность воздуха <100%). Вто­рая форма прочносвязанной адсорбированной воды (мак­симально гигроскопическая) поглощается почвой из ат­мосферы, полностью насыщенной парами (относительная влажность воздуха 100% или близко к этому). Обе эти формы воды в почве передвигаются лишь в виде пара, поэтому они переносчиками солей быть не могут.

Поверх оболочки максимально гигроскопической воды, покрывающей почвенные частички, в более сырой почве формируется еще пленка рыхлосвязанной воды: это вода пленочная. Она обладает еще высоким напряжением, и, хотя может передвигаться в почве в жидком виде, интенсивность передвижения ее крайне замедленна. По­этому пленочная вода - слабый переносчик солей, и она с трудом доступна растениям. .

Вода капиллярная занимает средние по величине поры в почве. Вода свободная, гравитационная, стекает из почвы вниз или в сторону по уклону. Вода парооб­разная содержится в почвенном воздухе. Вода твердая (лед) образуется в почве при замерзании. Вода внутри­клеточная (осмотическая) заключена в клетках отмерших, но недоразложившихся растений.

Когда воды в почве много, почва связывает своей поверхностью лишь часть ее. Остальная вода свободна, и растения легко могут всасывать ее корнями: это грави­тационная и капиллярная вода. Особенно ценна в дан­ном случае вода капиллярная; будучи легко усвояема растением, она в то же время удерживается в корнеобитаемом слое почвы, не стекая из него. Эта же вода обла­дает способностью передвигаться в почве по капиллярам во всех направлениях. Когда корень растения выпивает воду вокруг себя, она может подсасываться к нему из соседних, более сырых мест. Важно, чтобы капиллярная вода занимала не все поры сплошь, а перемежалась с более крупными порами, занятыми воздухом, который необходим для дыхания корней растений и всего живого населения почвы.

При подсыхании почвы воды в ней становится мало. Она тонкими слоями располагается вокруг почвенных частиц, и они с большой силой притягивают ее к себе. Как уже отмечалось, связанная вода также неоднородна по своему составу. Наружные пленки ее более рыхлы. Они менее сильно удерживаются почвой. Эту часть свя­занной воды (рыхлосвязанную, или пленочную, воду) растение еще может воспринимать своими корнями, но всасывает ее с трудом и медленно. При такой влажности почвы растение больше расходует воды, испаряя ее через листья и стебли, нежели всасывает корнями. Вследствие этого оно теряет упругость (тургор, как говорят) и начи­нает вянуть. Влажность почвы, при которой растение вянет, называют влажностью завядания растений. Эта форма воды притягивается к поверхности почвы с силою 15-20 атм.

При дальнейшем подсушивании почвы, когда будут израсходованы наружные рыхлые слои связанной воды, в ней останутся лишь тончайшие водные пленки вокруг почвенных частиц. Эта плотная, прочно связанная поч­вою, уже известная нам вода - гигроскопическая и максимально гигроскопическая. Сила, с которой она удерживается почвой, больше, нежели всасывающая спо­собность корня, а потому растение не может ее воспри­нять. При наличии в почве только такой воды растение умирает. Чем больше в почве коллоидальных частиц, тем сильнее она удерживает воду и тем большая часть ее будет недоступна растениям. На глинистых почвах, содержащих много этих частиц, растения погибают от засухи уже тогда, когда на 100 г почвы приходится около 10-15 г воды (15% к весу сухой почвы). В песчаных почвах ила (частицы мельче 0,001 мм ) очень мало, и потому почти вся вода из них может забираться расте­нием. Растение на песчаных почвах погибает только в том случае, когда на 100 г почвы остается 1-2 г воды (1-2%) и даже меньше.

Таким образом, нужно помнить, что, хотя глинистые почвы и сильнее удерживают в себе воду, в них больше недоступной растениям воды, нежели в песчаных почвах.

Описанные нами формы воды располагаются в поч­венных порах, не входя в состав твердого вещества почв. К ним примыкает внутриклеточная вода, содержащаяся в растительных клетках, оболочки которых еще не разру­шены, например в недоразложившихся торфах, в свежезапаханной дернине.

Но есть две формы воды, входящие в состав твердой фазы почвы, - химически связанная вода, или консти­туционная, и вода кристаллизационная, или кристаллогидратная.

Первая наиболее прочно связана с твердыми части­цами, включаясь в них разорванными молекулами воды в форме гидроксильных ионов (ОН-ионов), например при взаимодействии окиси железа с водой. В результате реакции Fe 2 O 3 +2H 2 O -> 2Fe(OH) 3 получаются две моле­кулы гидрата окиси железа.

Вторая тоже входит в состав молекулы твердого вещества, но уже цельными молекулами воды. Напри­мер, в гипсе содержится две молекулы воды: CaSO 4 2Н 2 О.

Химически связанной воды много в глинистых мине­ралах и мало в песках и супесях. Удаляется она из почвы при температуре красного каления (400-800° С); при­чем исходный минерал распадается. Остается прокаленный остаток.

Кристаллогидратная вода удаляется из почвы при более низких температурах. Например, из гипса одна молекула воды удаляется, если образец нагревать до 107° С, а вторая молекула - при нагревании до 170° С. Обезвоженный гипс (ангидрит) в этом случае не распа­дается, но меняются его физические свойства. Много кристаллизационной воды содержится в солончаках.

Определение влагоемкости почвы. Для практических целей важно знать, сколько почва может задержать в себе воды и сколько ее недоступно растениям. Ту и другую величину легко определить. Для этого участок поля размером около 1 м 2 хорошо поливают и покрывают клеенкой, брезентом, а поверх кладется солома или трава для предотвращения испарения воды. Выжидают одни-двое суток, чтобы могла стечь или рассосаться свободная вода, которая не удерживается почвой. Затем смочен­ную площадку открывают и производят поперек ее поч­венный разрез, из сырой стенки которого на различных глубинах в стаканчик или в банку берут образцы почвы (граммов по 20). Мокрую почву нужно взвесить, затем высушить в сушильном шкафу и опять взвесить. Раз­ница в весе покажет, сколько воды содержалось в почве. Если в поле определялась водопроницаемость почвы при помощи рам, как было описано выше, то по оконча­нии работы на том же участке можно определить влагоемкость почвы (рис. 49).

Определение воды, недоступной растениям. Воду, недоступную растениям, можно определить следующим образом. Взятый в поле образец почвы (граммов 50- 100) в лабораторных условиях рассыпать тонким слоем на бумаге и оставить на 10 дней, чтобы почва высохла. После просушивания в ней еще будет незаметная на глаз влага, так называемая гигроскопическая вода. Если такую почву предварительно взвесить (в стакане или на блюдце), потом высушить в сушильном шкафу и опять взвесить, то можно заметить, что вес ее уменьшился. Это испарилась гигроскопическая вода. Зная вес почвы до сушки и после сушки, можно вычислить, сколько было воды. Если найденную величину удвоить, то полу­чится примерно количество воды для данной почвы, не усвояемое растением. Это так называемая максималь­ная гигроскопическая вода. Как влагоемкость, так и неусвояемую воду удобнее вычислять в процентах к весу сухой почвы. Например, если говорить, что влагоемкость почвы 50%, а неусвояемой воды в ней 10%, то это значит, что 100 г сухой почвы при поливе могут удержать 50 г воды, причем из этих 50 г растения могут использовать 40, а остальные 10 г окажутся для него недоступными. Влага завядания растений, т. е. влажность почвы, при которой растение еще живет, но уже начинает вя­нуть, равна приблизительно полуторному запасу не усвояемой растениями воды. Так, если не усвояемый, или «мертвый», запас воды в почве равен 10%, то растения начнут вянуть, когда влажность этой почвы уменьшится до 15%.

В засуху воды в почве мало и она располагается лишь в мелких скважинах и тонкими пленками вокруг частиц почвы. Когда же воды много, она заполняет и более крупные поры и ходы. Кроме того, вода может насыщать такие вещества, как перегной и глина, причем они сильно разбухают. Особенно много воды задерживают перегной и полуистлевшие остатки растений.

Когда почва быстро подсыхает и в ней становится мало воды, растения гибнут. Но они не могут развиваться и в почве, переполненной водой, здесь им недостает воздуха. Для большинства растений благоприятно сред­нее состояние почвы, когда часть пор в ней (примерно 3/4) заполнена водой, а в других промежутках находится воздух. Некоторые растения, например рис, хорошо раз­виваются и в сырой почве.

Грунтовая вода. Если в почве много воды, то, как отмечалось, она просачивается вниз. Проникая через почву или материнскую породу, вода встречает на боль­шей или меньшей глубине водонепроницаемый слой (связную глину или каменистую породу), застаивается на этом слое или течет в ту сторону, куда он наклонен. Это уже будет грунтовая вода, которая питает колодцы, озера, реки, а при высоком залегании поит и растения в засуху. Если грунтовая вода подходит слишком близко к поверхности почвы (на 1 м и ближе), то она забола­чивает ее. На рис. 50 показаны различные формы сво­бодной, капиллярной и связанной воды в почве.

Водоподъемная способность почвы. Вода в почве может передвигаться не только сверху вниз, но и в сто­роны, а также снизу вверх. Убедиться в этом нетрудно. Возьмем кружку с продырявленным дном, насыпем в нее земли и поставим в воду так, чтобы она покрывала только дно кружки. Пройдет день-два (а для некоторых почв всего несколько часов или даже минут), и можно заме­тить, что почва смочилась до самого верха. Вода поднимается по мельчайшим промежуткам, находящимся между почвенными частичками. Эти промежутки настолько узки, что их называют волосными промежутками или капиллярами. Вода прилипает к стенкам капилляров. Слои ее на противоположных стенках капилляра сли­ваются и заполняют весь его объем. В верхней части такого водного столбика, где вода притягивается к стен­кам капилляра, образуется вогнутый водный мениск. Непосредственно под таким мениском давление в воде менее 1 атм. Чем меньше диаметр капилляра, тем более вогнут образующийся в нем мениск и тем слабее под ним давление. Под плоской же водной поверхностью давление равно 1 атм. Если почвенный капилляр ниж­ним своим концом погружен в «свободную» воду, в нем образуется вогнутый мениск и вода засасывается в ка­пилляр как бы насосом. Она будет подниматься в ка­пилляре до такой высоты, пока вес поднятого столба воды ни уравновесит различие в давлениях под плоской поверхностью «свободной» воды и под вогнутым мениском. Поднятый в капилляре столб воды в этом случае назы­вается водой капиллярной, «подпертой» грунтовой во­дой или временной верховодкой. Чем мельче капилляры, тем выше по ним поднимается вода, а по самым тонким она поднимается на высоту до 2-7 м.

В глинистых почвах, обладающих мельчайшими про­межутками между почвенными частичками, вода с силой притягивается к последним. Казалось бы, такие почвы сильнее всего поднимают воду по капиллярам. На самом деле этого не наблюдается. Когда глинистые частички поглотят воду, то эта «связанная» вода заполняет значи­тельную часть просвета мельчайших скважин, и ее но­вым порциям негде протолкнуться. В песке, наоборот, скважины слишком широки и притяжение воды части­цами почвы слабое, а потому вода поднимается по капил­лярам быстро, но на небольшую высоту. Лучше всего транспортируют вверх воду средние по механическому составу почвы, именно среднесуглинистые, например украинский лёсс.

Капиллярная вода может задерживаться и передви­гаться в почве и тогда, когда она не сообщается с грун­товой водой или временной верховодкой, например после дождя или искусственного полива почвы. Это будет вода капиллярная «подвешенная» (подвешенная на водных менисках). Она может двигаться в любом направлении из более смоченных капилляров, где мениски менее вогнуты, в зону более узких капилляров с более вог­нутыми менисками, под которыми сильней выражено «отрицательное» (меньше 1 атм.) давление.

Способность почвы впитывать и поднимать воду с неко­торой глубины, а также проводить ее от одного слоя к другому и в стороны по капиллярам имеет огромное значение для жизни растений. Не обладай почва этой способностью - много воды в ней пропало бы совершенно бесполезно, а мы знаем, как дорога вода для растений, особенно в засушливых областях. Во время засух, когда почва с поверхности совершенно не увлажняется, растения живут исключительно за счет воды, передвигающейся по капиллярам, и воды пленочной.

Подъем и рассасывание воды по капиллярам возможны не только при наличии грунтовой воды или верховодки, как показано на рис. 50, но и при отсутствии таковых. В этом случае крупные капиллярные скважины, запол­ненные водой, играют роль мелких водоемов, питающих сеть более тонких почвенных пор (рис. 51).

Таким образом, водоподъемная капиллярная способ­ность почвы дает возможность растениям лучше и полнее использовать влагу.

Испаряющая способность почвы. Однако не нужно забывать, что водоподъемная способность почвы может вызвать и излишнее просушивание ее. Происходит это в том случае, когда поле плохо разрыхлено или совсем не разрыхлено с поверхности. На таких участках поч­венные капилляры простираются до самого верха. Вода поднимается по ним и испаряется в воздух. Разрыхляя почву, мы нарушаем, ломаем капилляры. Вода, подни­маясь снизу, дойдет только до разрыхленного слоя и не пойдет выше, а будет накапливаться и сохраняться под ним.

Усиленно просушивается почва и в том случае, когда пашня покрывается коркой. Бывает это после дождей. В корке очень хорошо развиты тонкие капилляры, сильно засасывающие воду. Для сохранения влаги в почве такую корку нужно немедленно ломать при помощи культиваторов или борон.

Итак, благодаря многочисленным канальцам, ходам и промежуткам в почве вода передвигается в ней по всем направлениям, вымывая различные соли, в том числе и необходимые для растений. Вода с растворенными в ней солями - это пища для растений и других обитателей почвы.

Воздушный режим почвы. В сухой почве все скважины заняты воздухом. Часть его при этом с силой притяги­вается поверхностью почвенных частиц. Эта часть воздуха обладает слабой подвижностью и называется поглощен­ным воздухом. Остальной воздух, размещающийся в круп­ных порах, считается свободным. Он обладает значитель­ной подвижностью, может выдуваться из почв и легко заменяться новыми порциями атмосферного воздуха.

По мере увлажнения почвы воздух вытесняется во­дой и выходит наружу, а часть его и других газов раство­ряется в почвенной воде. Особенно хорошо в воде раство­ряется аммиак (в 1 л воды несколько сот литров). Рас­творяются в воде и другие газы, например углекислый газ, кислород и азот, но значительно слабее, чем ам­миак. Для успешного произрастания большинства куль­турных растений необходимо, чтобы в почве одновременно находились вода и воздух. При этом вода занимает мел­кие и средние поры, а воздух - более крупные.

Из воздуха в почве потребляется главным образом кислород. Как уже упоминалось выше, он тратится на дыхание корней растений и населяющих почву животных, соединяется с различными веществами в почве, напри­мер с железом, а главным образом используется различ­ными бактериями при дыхании, разложении и окислении растительных, животных и некоторых минеральных остатков. Взамен потребляемого живыми существами кислорода воздух в почве обогащается углекислотой, выделяющейся при их дыхании и при тлении органи­ческих остатков. Из почвенного воздуха углекислота поступает и в почвенный раствор, и в атмосферу.

Находящийся в почве воздух не остается без движения. Днем, когда почва прогревается солнечными лучами, разогревается и находящийся в ней воздух. Он расши­ряется, и часть его выходит наружу. Ночью почва и со­держащийся в ней воздух остывают. В почве образуется разреженное пространство, и новый воздух снаружи заполняет его. Пройдет несколько суток, и весь состав воздуха в почве обновится.

Смена воздуха в почве происходит и по другим при­чинам. Он может выдуваться ветром, вытесняться про­сачивающейся в почву водой, причем в обоих случаях уда­ленный из почвы воздух заменяется новыми порциями свежего атмосферного воздуха. Почвенный воздух при­ходит в движение и при изменении атмосферного давле­ния; увеличение этого давления вызывает внедрение в почву некоторой части надпочвенного воздуха. Наобо­рот, уменьшение его сопровождается выходом части поч­венного воздуха наружу. Наконец, смена воздуха в почве может происходить даже при отсутствии ветра, дождя и при неизменном атмосферном давлении. При этом почвен­ный воздух, богатый углекислотой и водяными парами, постепенно выходит наружу, а более сухой и богатый ат­мосферным кислородом внедряется в почвенные поры (происходит процесс диффузии газов).

Интенсивность обновления почвенного воздуха в раз­личных климатических и почвенных зонах зависит от раз­ных причин. Например, в пустынях больше влияет резкая смена температур в течение дня и ночи, а также выдува­ние почвенного воздуха ветром. В зоне, богатой осадками, например таежной, смена воздуха будет заметно происхо­дить при просачивании воды в почву и т. д.

Поскольку почвенный воздух почти всегда сырее ат­мосферного, замена его последним ведет к просушиванию почвы. Следовательно, почва может испарять и терять воду не только своей поверхностью, но и через внутрен­ние слои и поры. Такое испарение в отличие от поверхност­ного называется внутрипочвенным. Оно наносит большой вред тем почвам, в которые легко проникает ветер (глы­бистые, трещиноватые, свежевспаханные в жаркую вет­реную погоду). Поэтому в засушливых местностях во избежание потерь влаги глубоко вспахивать почву в жару не рекомендуется. А если вспашка произведена, то пашню вслед за плугом нужно тщательно заборонить и выровнять (волокушей или тылом бороны).

Не во всех почвах обмен воздуха происходит одинаково свободно. Например, для песчаных почв характерны круп­ные ходы между почвенными частичками. Воздух прони­кает в эти почвы легко и на большую глубину. Корни растений дышат свободно, при наличии воды раститель­ные и животные остатки быстро разлагаются. Иная кар­тина наблюдается в бесструктурных глинистых, мокрых почвах. Промежутки между почвенными частичками здесь малы, да и те часто заняты водой. Воздух проникает в такую почву с трудом и в незначительном количе­стве. Почва просыхает медленно. Растительные и животные остатки разлагаются слабо. Различные вещества в почве, например железо, не только не окисляются, но теряют кислород, который накопили раньше. Потеряв часть кис­лорода, железо становится ядовитым для растений. В та­кой почве не могут жить бактерии, созидающие селитру. Зато начинают развиваться бактерии, ее разрушающие.

Одним словом, почва «живет ненормальной жизнью» и как бы «задыхается». Такая почва постепенно забола­чивается. Чтобы исправить почву, нужно осушать ее, разрыхлять поверхностный слой, запахивать в нее из­весть, навоз, вносить под растения минеральные удобрения.

Тепло в почве. Для развития почвы и жизни растений необходимо тепло. Тепло почва получает от солнца, не­посредственно нагреваясь его лучами, или из воздуха и атмосферных осадков. Немного тепла приходит к поверх­ности почвы и от внутренних нагретых слоев Земли, а также выделяется при дыхании живых существ, разло­жении растительных и животных остатков, взаимодей­ствии некоторых составных частей почвы между собой, при сгущении паров в жидкую воду, замерзании воды. Иногда почву согревают теплые источники, вытекающие на поверхность Земли из глубоких разогретых ее слоев. Такие источники известны, например, в Исландии, СССР - на Камчатке, Северном Кавказе (Горячеводск), в Дагестане, Грузии (Тбилиси), Азербайджане (близ Лен­корани) и в других местах.

Не все почвы одинаково нагреваются солнцем. Темные, богатые черноземом, а главное сухие почвы прогрева­ются значительно скорее, чем светлые и сырые. Осо­бенно медленно нагреваются сырые почвы. Это происходит потому, что много тепла тратится на согревание и испаре­ние находящейся в них воды. Песчаные почвы суше гли­нистых и поэтому нагреваются скорее.

Помимо цвета и содержания перегноя и воды большое значение для нагревания почвы имеет расположение мест­ности: лучше других нагреваются почвы, лежащие на южных склонах, несколько слабее - на восточном и за­падном, и хуже всего - на северном.

Полученное почвой тепло постепенно через почвенные частички, воду и воздух передается нижним слоям. Лучше проводят тепло твердые частицы почвы и вода. Очень слабый проводник тепла - воздух.

Ночью почва остывает с поверхности, а теплая днев­ная волна передвигается на некоторую глубину. Так волны одна за другой каждый день уходят в почву. Почвенные частички то расширяются от тепла, то сжимаются от хо­лода. Это способствует большему и скорейшему их вы­ветриванию.

Для развития растений и других почвенных обитате­лей благоприятны теплые почвы.

Зимой, когда почва скрыта под снежным покровом, когда в ней замерзает вода и вместо теплых в глубину идут холодные волны, ее жизнь в значительной мере замирает. Все живое в почве впадает в зимнюю спячку и просыпа­ется лишь следующей весной.

Электропроводность почвы зависит от ее влажности, количества и качества солей, плотности (или пористости) и температуры. Электропроводность сухой почвы близка к нулю. По мере нарастания влажности и растворения в воде солей электросопротивляемость почвы резко па­дает, а электропроводность возрастает. Особенно повы­шают электропроводность почвы те соли, которые в водном растворе диссоциируют, переходя в ионное состояние. Например, поваренная соль в растворе дает ион натрия с положительным электрическим зарядом (Na +) и ион хлора с отрицательным электрическим зарядом (С1 —). Цепочки взаимодействующих между собой ионов в растворе и являются проводниками электричества.

Делались многочисленные попытки измерять влаж­ность и содержание солей в почве по ее электропровод­ности. Однако точных величин не получается, так как электропроводность зависит от нескольких причин. Так, при увеличении влажности электропроводность сначала возрастает, но при влажности свыше влагоемкости почвы она вновь падает, так как почвенный раствор солей ста­новится сильно разбавленным.

Но в ряде случаев, где требуется констатировать рез­кие смены во влажности или температуре почвы, электро­сопротивляемость почвы или обратная ей величина - электропроводность - используются в почвенных ра­ботах, например при определении водопроницаемости почвы по методу изолированных колонн. В почве окапы­вается колонна грунта в виде призмы и обертывается клеенкой, чтобы вода из нее не растекалась в стороны. В стенку колонны забиваются латунные или медные элек­троды, от которых наружу выводятся изолированные про­вода и подключаются к электрической сети (с вольтметром или амперметром). Почвенный разрез закапывается. Сна­ружи на колонну устанавливается деревянный или метал­лический квадрат, в который наливается вода до уровня 5 см от поверхности почвы, затем подсчитывается коли­чество впитывающейся воды. Параллельно с этим начи­ная от верхней пары электродов определяется сопротивле­ние почвы действию электрического тока. У сухой почвы со­противление очень высокое (десятки тысяч ом). Но когда промоченный слой распространится до глубины заложения электродов, сопротивление почвы уменьшается в десятки ты­сяч раз, а электропроводность соответственно во столько же раз возрастает. Это будет моментально отмечено вольтмет­ром или амперметром. Так, не раскапывая почву, можно точно установить - когда и на какую глубину она про­мокала, что важно знать при изучении водопроницаемости почвы, после дождя, при искусственных поливах и в дру­гих научных и практических наблюдениях.

С помощью аналогичной установки можно, не разры­вая почву, установить глубину ее промерзания: в замерз­шей почве электропроводность резко снижается.

Еще раз о структуре почвы. Все свойства почвы, важ­ные для развития сельскохозяйственных растений, по­лучают наилучшее выражение в структурных почвах, ко­торые содержат в себе одновременно воду и воздух. Вода помещается внутри комочков и на стыках между ними, а воздух - в крупных пустотах между комочками, по их поверхности и отчасти внутри комочков - в крупных каналах и порах (см. рис. 47). Структурная почва имеет хорошие тепловые свойства. В ней благоприятно развиваются полезные для растений мик­роорганизмы. Минеральная часть в такой почве легче выветривается и освобождает питательные ве­щества, нужные для растений. В ней на поверхности комочков лучше разлагаются растительные и животные остатки, а внутрен­няя, менее проветриваемая часть комочков является «лабораторией», где накапливается высококачест­венный нейтральный («сладкий») перегной. В конечном счете струк­турная почва всегда дает более высокий урожай сельскохозяйст­венных растений. Поэтому спра­ведливо выражение: культурная почва (суглинистая и глини­стая) - это структурная почва. Но не во всякой почве от при­роды бывает хорошая структура. Часто приходится упорно рабо­тать, чтобы получить структурную пашню. На всех почвах созданию структуры помогает искусственное увеличение в ней перегноя, а также насыщение почвы кальцием. Для последней цели на кислых почвах применяется известь, на щелочных (например, на солонцах) - гипс или заменители извести и гипса.

Нужно унавоживать почвы, вводить в севооборот однолетние и многолетние злаковые и бобовые травы, а на песках - люпин и сераделлу. Бобовые травы обога­щают почву кальцием и азотом, а все травы - бобовые и злако­вые - при условии обильного их урожая обогащают ее перегноем, так как имеют корневую систему, в несколько раз большую, чем овес, рожь, пшеница и другие полевые и огородные растения (рис. 52). Кроме того, хорошо развитые травы густой сетью своих корней расчленяют почву на зернышки и комочки значительно сильнее, не­жели зерновые или овощные культуры, обладающие сла­бой корневой системой. При введении трав в севообороты нельзя ограничиваться общеизвестным шаблоном. Необхо­димо испытывать и смелее вводить в травосмеси сево­оборотов новые культуры. Например, в нечерноземной зоне большого внимания наряду с клевером и тимофеевкой заслуживают райграсы, овсяницы, ежа сборная; в сухих степях наряду с люцерной и житняком - донник, нут и суданка, во влажных субтропиках - люпин, конский боб, лядвенец рогатый и т. п.

Серьезное внимание нужно уделять и своевременной обработке почвы. При распашке сухой почвы мы разру­шаем, распыляем структуру; при распашке переувлажнен­ных почв давим структуру, смазываем ее. По возможности нужно стремиться вспахивать оптимально увлажнен­ную почву, когда она не смазывается и не прилипает к ору­диям обработки; при этом условии получается лучшая по качеству структурная почва.

Опыт использования полимеров для оструктуривания почвы. Как видно из сказанного, в настоящее время основные методы оструктуривания почв - обработка, введение севооборотов с травами, внесение органических и минеральных удобрений, известкование кислых почв, гипсование солонцов или применение заменителей из­вести и гипса. Правильное систематическое использование этих приемов окультуривает и оструктуривает почвы и в конечном счете повышает их плодородие.

Быстро улучшить структуру пахотного слоя можно культурно обработав ее при оптимальной влажности. Однако если в исходной почве уже до обработки нет проч­ных, водопрочных и пористых агрегатов, то улучшить ее физическое состояние за счет обработки удается ненадолго. Взрыхленная пашня быстро садится, а в случае ливневого дождя или полива обесструктуривается. Комки и зерна ее размываются водой, почва покрывается вредоносной коркой.

Значительно более фундаментальное оструктуривание почвы достигается в результате возделывания в севообо­роте трав, особенно многолетних. Созданная под травами (при высоком их урожае и хорошо развитой корневой массе) структура сохраняется несколько лет и лишь постепенно (через 4-5 лет) утрачивается под пропашными и особенно злаковыми зерновыми культурами. Казалось бы, этот метод вполне удовлетворяет сельскохозяйствен­ное производство. Однако это не так. Существенное острук­туривание почв, например подзолистых, достигается под травами (смесь клевера красного с тимофеевкой) лишь в результате двухлетнего их использования, а максимум оструктуривающего действия более сложной травосмеси в пастбищных севооборотах (4-5-компонентной) отмеча­ется через 4-5 лет произрастания трав. Таким образом, срок, необходимый для оструктуривания почв в траво­польном севообороте, составляет примерно половину того времени, на которое в последующем продлится эффект оструктуривания. Результат весьма скромный. Поэтому естественны поиски более быстрых и более эффектив­ных методов улучшения физических свойств почвы пу­тем внесения в нее каких-либо мелиорирующих ве­ществ.

Первую попытку приготовить искусственный клей для оструктуривания почвы сделали К. Фадеев и В. Р. Виль­ямс в конце XIX в. Они получили аммиачную гумусовую вытяжку из северного чернозема и использовали ее в опыте для оструктуривания смеси воробьевского третичного песка и илистой фракции из гжельской глины. Аналогич­ную попытку делали С. Оден (1915) и затем Н. И. Сав­винов (1936), получая щелочную вытяжку из торфа.

С 1932 по 1936 г. обширные исследования в области искусственного оструктуривания почв были проведены под руководством академика А. Ф. Иоффе в Ленинграде, в Физико-агрономическом институте. Аналогичные работы позже выполнялись в США и других зарубежных странах. Были предложены различные клеи для оструктуривания почв (торфяный клей, вискоза и др.). Однако первые опыты в этом отношении оказались малоудачными. Пред­ложенные клеи-цементы оструктуривали почву лишь на короткий срок (на год-два), а количество их для острук­туривания требовалось большое (десятки тонн на гектар). Поэтому в практику сельского хозяйства эти препараты не вошли.

Новое направление в решении этого вопроса опреде­лилось в два последних десятилетия, когда для острукту­ривания почв были использованы полимеры, получившие собирательное название крилиумов.

Крилиумы - это в основном производные трех орга­нических кислот: акриловой, метакриловой и малеиновой. Молекулы (первичные частицы) этих кислот и их про­изводные обладают способностью, взаимодействуя между собой, образовывать цепочки (полимеры), в которые входят тысячи и даже миллионы отдельных простых молекул. Вещества эти растворимы в воде. Если их внести в почву порошком, тщательно перемешать с почвой и потом смочить ее водой, полимеры пропитают промочен­ный слой 1 . Взаимодействуя с почвенными частицами, они начнут свертываться, затвердевать и, словно цемент, скрепят почвенные частицы. В это время нужно выждать, пока почва подсохнет до оптимальной влажности, и раз­рыхлить ее так, чтобы создать структуру нужных разме­ров и оптимальной порозности (комковато-зернистую). При подсыхании почвы ее комки и зерна приобретут ме­ханическую прочность и водопрочность. Они будут устой­чивы против распыления при обработке и против рас­плывания при дождях или поливах. Так в несколько дней можно оструктурить почву, которая при правильной ее обработке в последующем сохраняется 5-6 лет.

К настоящему времени в ряде стран предложены раз­личные препараты полимеров, при испытаниях показавшие себя хорошими структурообразователями; например в США - препараты «Гипан», «Сепаран» и другие, в ГДР - «Вердикунк АН», в СССР - несколько пре­паратов, из которых наибольшей оструктуривающей способностью обладает полимер «К-4», предложенный ла­бораторией коллоидной химии Академии наук Узбекской ССР (рис. 53).

Использование полимеров для оструктуривания почв пока в сельскохозяйственном производстве весьма огра­ничено. Причина этого - высокая стоимость полимеров, необходимых сельскому хозяйству. Нужен специальный завод, изготавливающий их для целей сельского хозяй­ства. Когда препараты крилиумов будут изготавливаться не сотнями килограммов, а миллионами тонн, цена их снизится во много раз. Следует помнить, что крилиумы можно широко использовать для борьбы с водной и ветро­вой эрозией почв, для закрепления днищ и откосов на каналах, для борьбы с пылимостью на аэродромах и стади­онах и в других целях.

Крилиумы нужно готовить гумусоподобными. Ведь гу­мусовые кислоты, особенно гуминовая и ульминовая, сами являются природными полимерами, чем и объясняется их высокая оструктуривающая роль в почве.

Кроме того, синтезируя крилиумы, нужно заботиться не только об оструктуривающей их роли, но и обеспечить им удобрительные качества. Названные полимерные пре­параты являются длительно действующими азотными удобрениями. Помимо этого, при синтезе необходимо вво­дить в них калий и фосфор. Соблюдая эти условия и внося полимеры в почву, мы будем не только оструктуривать ее, но и обеспечим полным удобрением - азотом, калием, фосфором.

Но пока крилиумы в широком масштабе для сель­ского хозяйства недоступны, нужно оструктуривать почву всеми другими, ранее описанными способами: куль­турная обработка почвы, использование травопольных севооборотов и др. Нужно всегда помнить, что структур­ная пашня на суглинистых и глинистых почвах - по­казатель культурности поля. Структурность почвы по­вышает урожай и делает его устойчивым.

Любая почва имеет свои характерные свойства - физические, химические, а также биологические. У каждого грунта своя структура и способность связывать между собой физические и химические элементы; отличаются почвы и своими генетическими свойствами. Нередко студентам экологических факультетов приходится искать ответ на экзаменационный вопрос: «Назовите основные свойства почв». В таком случае можно перечислить несколько характеристик грунта.

Поглотительная способность

Главным свойством любой почвы является плодородие. Но оно зависит также и от других ее характеристик. Поглотительная способность - одно из основных свойств почвы, без которого питание растений было бы невозможным. Под термином «поглотительная способность» понимается способность грунта поглощать разнообразные вещества из того раствора, который через нее проходит. К. К. Гедройц различал несколько типов данной способности:

• Биологическая . Она непосредственно связана с жизнедеятельностью растений, а также тех микроорганизмов, которые обитают в толщах почвы. Биологическое поглощение всегда является избирательным - ведь микроорганизмы, которые обитают в почвах, не могут поглощать все химические элементы, а лишь те, что соответствуют их физиологическим потребностям.
• Химическая. Благодаря этому типу в почве накапливаются химические элементы из внешней среды. Данный вид поглотительной способности играет большую роль в накоплении кальция, натрия, марганца, алюминия и других веществ.
• Физическая . Значение данного типа поглотительной способности невелико - благодаря этому свойству в почве могут накапливаться различные газы, вода и т. д. Физическая поглотительная способность - это удерживание на поверхности грунта различных веществ за счет абсорбционных сил.
• Обменная. Особенно важна при удобрении почв. К данному типу поглощения относится способность мелкодисперсных частиц грунта поглощать из внешней среды катионы.
• Механическая. Как и всякое другое пористое тело, почва задерживает мелкие частицы из фильтрующихся растворов. Благодаря этому типу поглощения в грунте распределяются илистые частицы и нерастворимые удобрения (например, или известь).

Питательность

Поглотительная способность является одним из основных свойств почвы, которая влияет на то, насколько почва является питательной. Ведь растения всасывают только растворы нужных веществ. Для того чтобы вещества могли быть усвоены растением, необходима их низкая концентрация. Конечно, в некоторых случаях раствор может быть слишком слабым, и тогда питательных веществ не хватит. Но растение погибнет и в том случае, если концентрация солей слишком высока.

Увеличивается поглотительная способность при повышении в перегноя. Те почвы, которые богаты перегноем, всегда можно удобрять без опасений. Их излишки будут хорошо поглощены и не нанесут вреда растениям.

Основные физические свойства почвы

К данной категории относятся структура, воздушные, тепловые, физические и физико-механические свойства. Физические свойства - это плотность и пористость. Плотность почв во многом зависит от их минерального состава, содержания тех или иных химических веществ. Пористостью называется общий объем всех пор между частицами твердой почвы. Между показателями плотности и пористости почвы есть обратная зависимость - чем выше плотность, тем меньше пористость.

Основные характеристики и свойства почв давно были изучены агрономами, и эти знания успешно применяются для повышения урожайности. Одним из существенных свойств почвы является ее тепло. Грунт получает его от солнца, из нижележащих слоев, от дыхания животных. При этом не все типы почв нагреваются одинаково быстро. Светлый и сырой грунт нагревается медленнее, чем темная почва. Быстрее поглощают солнечное тепло и песчаные почвы, в отличие от глинистых.

Этот показатель также принадлежит к основным свойствам почвы. На территориях различных природных зон содержание гумуса может быть разным. Самые большие его запасы характерны для черноземного типа почв. Содержание гумуса относится к генетическим признакам, поскольку увеличение или уменьшение содержания перегноя в почве - это крайне длительный процесс. Он не является результатом временных явлений; напротив, повышенное содержание гумуса всегда представляет собой результат сложного почвообразовательного процесса.

Наличие и количество тех или иных химических элементов также является одним из основных свойств почвы. Любой грунт представляет собой четырехфазную систему - в него входит твердая, жидкая, газообразная и живая составляющие. При этом каждый из этих компонентов имеет собственный химический состав - один из важнейших показателей, так как основным свойством почвы является плодородность. Урожайность напрямую зависит от того, какие химические элементы содержатся в почве.

Плодородие почвы . Растение при своём развитии нуждается в питательных веществах, в воде, воздухе и тепле. Та почва, которая способна удовлетворить эти запросы культурного растения, и будет плодородной почвой.

Плодородие - это главное, основное свойство почвы. Оно в свою очередь зависит от ряда других свойств, которые мы опишем ниже.

Поглотительная способность почвы . Пищу растение берёт своими корнями из почвенных растворов. Но чтобы оно могло забирать необходимые ему вещества, растворы должны быть слабы, то есть на большое количество воды должно быть растворено весьма малое количество солей (не больше 2-3 граммов питательных солей на 1 литр воды). Правда, солей может оказаться слишком мало, и тогда растение голодает, но оно гибнет и в том случае, когда водный раствор излишне крепок. Из такого концентрированного водного раствора корни растений не в состоянии впитывать солей, и растение гибнет, как оно погибло бы от голода.

Но ведь мы знаем, что количество воды в почве постоянно меняется. После дождей её больше, в засуху - меньше. Значит должна меняться и крепость почвенного раствора, а вместе с тем должно страдать растение. Оказывается, на помощь растению приходят свойства питающей его почвы, и главным образом её глинистых частиц и перегноя.

Глинистые частицы и перегной почвы в некоторых пределах регулируют крепость раствора. Когда крепость раствора возрастает, почва поглощает из него часть растворённых веществ. Наоборот, после дождей или искусственного полива почвы, когда в ней значительно увеличивается количество воды, часть веществ, солей, находящихся в твёрдой части почвы, снова переходит в раствор.

Во многих случаях поглощаются как раз те вещества, какие нужны растению, как, например, калий, кальций, фосфорная кислота, известь и некоторые другие. Однако наряду с ними почва поглощает и натрий, который резко ухудшает все её свойства. Натрий содержится в поваренной (пищевой) соли, в глауберовой соли, которую используют как слабительное, и в некоторых других солях.

Способность почвы, твёрдой её части, поглощать из водного раствора и связывать (с тем чтобы потом опять отдать) некоторые вещества и соли называется поглотительной способностью почвы.

Поглотительная способность почвы зависит главным образом от содержания в почве мельчайших коллоидальных частиц - минеральных, органических и совокупности тех и других (органо-минеральных частиц). Эта часть почвы называется поглощающей её частью, или поглощающим её комплексом.

Почва может поглощать даже некоторые газы, например, аммиак, которым так сильно пахнет в конюшнях. Поглощённый почвой аммиак при участии бактерий переводится в селитру.

Но не все вещества поглощаются почвою одинаково хорошо. Например, очень слабо поглощается ею столь ценная для растений селитра, и потому селитра легче, чем другие вещества, вымывается из почвы водою.

Так как поглотительная способность почв увеличивается вместе с содержанием в почве глины и перегноя, глинистые, богатые перегноем почвы можно без опасений удобрять большими количествами питательных веществ, Излишки их поглотятся почвой и не повредят растению, а также не вымоются водой. Не следует этого делать только с селитрой, которая плохо поглощается и глинистыми почвами. Поэтому в практике обычно вносят селитру в две порции: одну - перед посевом и другую - в период наибольшего развития растений.

Совсем иными свойствами обладают песчаные почвы. Глины и перегноя в этих почвах мало. Поглотительная способность их ничтожна. Вода легко вымывает из них питательные соли, и они бесследно пропадают для растений. В засуху же, когда почвенный раствор сильно крепнет, песчаная почва неспособна поглотить излишка солей, и растения, если почва неумеренно удобрена растворимыми в воде веществами, гибнут (выгорают). Поэтому, чтобы не загустить почвенного раствора и не потерять питательных веществ, удобрения в песчаные почвы вносят понемногу, в несколько порций. Рекомендуется также не оставлять песчаные почвы в чистом пару, так как вода вымоет из них образовавшиеся в процессе парования растворимые питательные вещества.

Паровые участки на песчаных почвах следует засевать люпином или сераделлой. Запахивая эти растения в период их цветения, мы обогатим почву ценным перегноем. Сераделлу можно использовать и как прекрасный корм скоту.

Наряду с глинистыми частицами и перегноем значительную роль в поглотительной способности почвы играют населяющие её микроорганизмы, которые то поглощают ряд веществ для построения своего тела, то освобождают их при умирании и петлевании.

Подобное же поглощение и освобождение питательных веществ наблюдается при жизни и отмирании растений.

Реакция почвы . Если в почве много кислот (например, кислого гумуса) или щелочей (например соды), то культурное растение гибнет. Большинство культурных растений любит, чтобы почвенный раствор не был ни кислым, ни щелочным; он должен быть средним, нейтральным.

Оказывается, что реакция почвы в сильнейшей степени зависит от того, какие вещества поглощены почвою. Если почва (твёрдая её часть) поглотила алюминий или водород, она будет кислой; почва, забравшая из раствора натрий, будет щёлочной, а почва, насыщенная кальцием, будет иметь нейтральную, то есть среднюю реакцию. Водород содержится в воде и в различных кислотах. Кроме того, водород в почвенный раствор выделяют, по-видимому, корни живых растений. Кальций содержится в извести, в гипсе и в других солях, алюминия много в глине и других минералах.

В природе разные почвы имеют и разную реакцию: например, болотные и подзолистые почвы, а также краснозёмы отличаются кислотностью, солонцы - щёлочностью, а чернозёмы - средней реакцией.

Скважность, или порозность, почвы . Если в почве будет достаточное количество питательных веществ, но в ней не хватает воды или воздуха, растение гибнет. Поэтому приходится заботиться о том, чтобы наряду с пищей в почве всегда были вода и воздух, которые размещаются в почвенных пустотах, или скважинах. Скважины почвы занимают весьма большой объём, примерно половину всего объёма почвы. Так, если вырезать 1 литр почвы без уплотнения её, то пустоты составят в ней около 500 кубических сантиметров, а остальной объём будет занят твёрдой частью почвы. В рыхлых суглинках и глинистых почвах количество скважин на 1 литр почвы может достигать 600 и даже 700 кубических сантиметров, в торфяных почвах - 800 кубических сантиметров, а в песчаных почвах скважность меньше - примерно 400-450 кубических сантиметров на 1 литр почвы.

Размер пустот и формы их весьма различны как в одной и той же, так тем более в разных почвах. Для культурных растений желательно создавать скважины средних размеров, с просветом от нескольких миллиметров до десятых и сотых долей миллиметра. Слишком мелкие скважины в почве, как, например, в столбчатом горизонте солонца или в уплотнённом горизонте подзолистых почв, а также слишком крупные (трещины) создают неблагоприятные условия для растений. Корневые волоски растений могут проникать лишь в скважины с поперечником не менее 0,01 миллиметра, а бактерии - в скважины не менее 0,003 миллиметра.

Водопроницаемость почвы . Выпадая на поверхность почвы в виде осадков, вода под влиянием силы тяжести просачивается в почву по крупным скважинами рассасывается по тонким скважинам, или капиллярам, окружая сплошным слоем почвенные частички.

В песках поры крупные, и вода проникает по ним легко и быстро. Наоборот, в глинистые почвы с чрезвычайно малыми отверстиями она впитывается с трудом - в десятки и сотни раз медленнее, нежели в пески.

Водопроницаемость структурной почвы . Однако сказанное о глинистых почвах справедливо лишь в отношении почв бесструктурных. Если же глинистая почва богата известью и перегноем, то отдельные мелкие частички в ней свёртываются, склеиваются в пористые зёрнышки и комочки. Эти зёрнышки и комочки, при наличии извести и гумуса, прочны и с трудом размываются в воде. В почве между ними образуются поры средней величины, как в песке, и несколько крупнее. Такая (структурная) глинистая почва обладает хорошей водопроницаемостью, несмотря на то, что она состоит из мельчайших частиц.

Водоудерживающая способность и влагоёмкость почвы . Попадая в почву, вода смачивает частички её, окружая их многими слоями. Вода прилипает к почве, и почва прочно удерживает её своей поверхностью. Чем ближе слой воды к почвенной частичке, тем сильнее удерживается он почвой, тем прочнее он ею связан.

Способность почвы удерживать воду называется водоудерживающей её способностью, а количество воды, которое удерживает почва, - влагоёмкостью почвы. Влагоёмкость различных почв разная: 100 граммов глинистой почвы, богатой перегноем, могут удержать в себе 60-70 граммов воды, в то время как 100 граммов песчаной почвы удерживают в себе только от 10 до 25 граммов воды. В большинстве случаев пахотный слой суглинистых и глинистых почв может удержать на 100 граммов почвы от 30 до 40 граммов воды (30-40 процентов).

Усвояемая и неусвояемая вода в почве . Вода, содержащаяся в почве, неодинакова по своему качеству. Можно выделить пять основных категорий резко отличной воды в почве: 1) воду связанную, несвободную, которая сильно притягивается почвенными частичками и в большей своей части недоступна растениям; 2) воду капиллярную, занимающую средние по величине поры в почве; 3) воду свободную, гравитационную, могущую стекать из почвы; 4) воду парообразную; 5) воду твердую (лёд), которая образуется в почве при её замерзании. Растения могут усваивать своими корнями вторую и третью категорию воды, причём особенно важна в данном случае вода капиллярная, так как она удерживается в корнеобитаемом слое почвы, не стекая из него. Эта же вода обладает способностью передвигаться в почве по капиллярам во всех направлениях: снизу вверх, сверху вниз и в стороны. Это очень важно: когда корень растения выпивает воду вокруг себя, она может подсасываться к нему из соседних, более сырых мест.

Но не нужно забывать, что благодаря этой же способности почва может и излишне просушиваться. Происходит это в том случае, когда поле плохо разрыхлено или совсем не разрыхлено с поверхности. На таких участках почвенные капилляры простираются до самого верха. Вода поднимается по ним и испаряется в воздух.

Усиленно просушивается почва и в том случае, когда пашня покрывается коркой. Бывает это после схода снега и после ливневых дождей. В корке очень хорошо развиты капилляры, сильно засасывающие воду. Если мы стремимся сохранить влагу в. почве, такую корку нужно немедленно ломать с помощью культиваторов или борон.

Чем меньше в почве связанной, неусвояемой растениями воды, тем лучше. В глинистой почве такой воды бывает 10-15 граммов на 100 граммов почвы, тогда как в песчаной - лишь 1-2 грамма. Таким образом, нужно помнить, что хотя глинистые почвы и больше удерживают в себе воды, но и недоступной растениям воды в них больше, нежели в песчаных почвах.

Плохо, когда почва быстро просыхает и в ней нет воды. Растения тогда гибнут. Но они не могут развиваться и: в почве, переполненной водой. Для растения благоприятно среднее состояние почвы, когда часть промежутков в ней заполнена водой, а в других промежутках находится воздух.

Воздухоёмкость почвы . В сухой почве все скважины заняты воздухом. Часть воздуха при этом с силой притягивается поверхностью почвенных частиц. Эта часть воздуха обладает слабой подвижностью и называется поглощённым воздухом. Остальной воздух, размещаемый в крупных порах, будет воздухом свободным. Он обладает значительной подвижностью, может выдуваться из почвы и легко заменяться новыми порциями атмосферного воздуха.

По мере увлажнения почвы воздух из неё вытесняется водой и выходит наружу, а часть его и других газов (например, аммиак) растворяется в почвенной воде.

Из воздуха в почве потребляется главным образом кислород. Как уже указывалось выше, он тратится на дыхание корней растений и населяющих почву животных; соединяется с различными веществами в почве, например с железом, а главным образом потребляется различными бактериями при дыхании, разложении и окислении растительных и животных остатков. Взамен потребляемого живыми существами кислорода воздух в почве обогащается углекислотой, выделяющейся при дыхании их и при тлении органических мёртвых остатков.

Находящийся в почве воздух не остаётся в ней без движения. Он постоянно обменивается с атмосферным воздухом. Этому прежде всего способствует нагревание и остывание почвы, благодаря чему почвенный воздух то расширяется и выходит из почвы, то (при охлаждении) сжимается, и в почву засасываются новые порции атмосферного воздуха («дыхание почвы»).

Почвенный воздух может выдуваться ветрами, может вытесняться из почвы осадками, проникающими в неё (водой); может приходить в движение при смене атмосферного (надпочвенного) давления:, при увеличении атмосферного давления часть воздуха поступает в почву; при уменьшении его - почвенный воздух выходит в атмосферу.

Обновление воздуха может происходить даже при отсутствии ветра, дождя и смены температуры.

При этом почвенный воздух, богатый углекислым газом и водяными парами, постепенно выходит наружу, а более сухой и богатый кислородом атмосферный воздух внедряется в почвенные поры.

Обновление почвенного воздуха в различных климатических зонах будет происходить сильнее то от одних из вышеуказанных причин, то от других. Например, в пустынях больше будет влиять резкая смена температур в течение дня и ночи, а также выдувание почвенного воздуха ветром. В местах, богатых осадками, например, в таёжной зоне, смена воздуха будет заметно происходить при просачивании воды в почву и т. д.

Для «нормального» развития культурных растений необходимо, чтобы почва постоянно проветривалась, «легко дышала», чтобы в ней непрерывно восстанавливался запас кислорода.

Почвенное тепло . Для развития почвы и для жизни растений необходимо тепло. Тепло почва получает от солнца, нагреваясь его лучами. Небольшая доля тепла приходит к поверхности почвы от внутренних, нагретых слоёв земли, а также выделяется при дыхании живых существ и при разложении растительных и животных остатков. Иногда почву согревают теплые источники, вытекающие на поверхность земли из глубоких разогретых её слоёв.

Не все почвы нагреваются солнцем одинаково. Тёмные, богатые перегноем, а главное сухие почвы нагреваются значительно скорее, чем почвы светлые и сырые. Особенно медленно нагреваются мокрые почвы; это происходит потому, что много тепла тратится на нагревание и испарение находящейся в них воды. Песчаные почвы суше глинистых, и потому они нагреваются быстрее.

Помимо цвета, содержания перегноя и воды, большое значение для нагревания почвы имеет расположение местности: лучше других нагреваются почвы, лежащие на южных склонах, несколько слабее - на восточном и западном и хуже всего - на северном склоне.

Полученное почвой тепло постепенно через почвенные частички, воду и воздух передаётся нижним слоям. Ночью почва остынет с поверхности, а тёплая дневная волна передвинется на некоторую глубину. Так одна волна вслед за другой каждый день отправляется в почву. Почвенные частички то расширяются от тепла, то сжимаются от холода. Это способствует большему и скорейшему их выветриванию.

Для развития растений и других живых существ, населяющих почву, благоприятны почвы тёплые.

Зимой, когда почва спрячется под снежным покровом, когда в ней замёрзнет вода, когда вместо тёплых уходят в глубину холодные волны, жизнь почвы в значительной мере замирает. Всё живое в почве впадает в зимнюю спячку и к новой кипучей жизни проснётся лишь следующей весной.

Ещё раз о значении структуры почвы . Все свойства почвы, важные для развития сельскохозяйственных растений, получают наилучшее выражение в структурных почвах. Структурная почва содержит в себе одновременно воду и воздух. Вода в такой почве помещается внутри комочков и в капиллярах между ними, а воздух - в крупных пустотах между комочками, по их поверхности и отчасти в самих комочках - в крупных канальцах и ячейках.

Структурная почва имеет и хорошие тепловые свойства. В ней благоприятно развиваются полезные для растений микроорганизмы. Минеральная часть в такой почве легче выветривается и освобождает питательные вещества. В ней - на поверхности комочков - лучше разлагаются растительные и животные остатки, а внутренняя, менее проветриваемая, часть комочков является «лабораторией», где накапливается высококачественный, нейтральный, «сладкий» перегной. В конечном счёте структурная почва всегда даёт более высокий урожай сельскохозяйственных растений.

Но не во всякой почве от природы бывает хорошая структура. Часто приходится упорно работать, чтобы получить структурную пашню. На всех почвах созданию структуры помогает искусственное увеличение в ней перегноя, а также насыщение почвы кальцием. Для последней цели на кислых почвах применяется известь, на щелочных, например, на солонцах - гипс.

Нужно унаваживать почвы, нужно вводить в севооборот многолетние злаковые и бобовые травы, в смеси друг с другом, а на песках - люпин и сераделлу. При жизни травы расчленяют почву на структурные отдельности своими корнями. Бобовые травы обогащают почву азотом, а все травы - бобовые и злаковые - обогащают её перегноем, так как они имеют мощную корневую систему, в несколько раз большую, чем овёс, рожь, пшеница и другие полевые и огородные растения.

Серьёзное внимание нужно уделять своевременной обработке почвы. При распашке сухой почвы мы разрушаем, распыляем структуру; при распашке почв переувлажнённых - давим структуру, смазываем её. Нужно стремиться вспахивать по возможности среднеувлажнённые почвы, когда они содержат 50-70 процентов влаги от их влагоёмкости. При этом условии получается лучшая по качеству структурная пашня.

Структурная пашня - показатель культурности поля. Структурность почвы повышает урожай и делает его устойчивым в засушливые годы.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .