Почвенные горизонты состоят из агрегатов, структурных отдельностей определенной формы и размеров. Структурные агрегаты сформированы из механических элементов фракций пыли и ила. Они удерживаются в сцепленном виде в результате коагуляции коллоидов, склеивания, слипания, остаточных валентностей и водородных связей, адсорбционных и капиллярных явлений в жидкой фазе. Структурные почвы обладают хорошей аэрацией (газообмен с атмосферным воздухом), быстро впитывают осадки, медленно испаряют влагу. Им свойственна высокая микробиологическая активность, они легко поддаются обработке.
Относительное содержание в почве механических элементов называется гранулометрическим составом, это важнейшая характеристика почвы. Он оказывает существенное влияние на воздушные и тепловые свойства, окислительно-восстановительные условия, поглотительную способность, накопление в почве гумуса, элементов питания [1].
В основу классификации почв по гранулометрическому составу Н.А. Качинским положено процентное содержание физической глины (рис. 1). Физическая глина – совокупность элементарных почвенных частиц с диаметром > 1,00 мм. Физический песок – почвенные элементарные частицы размером от 0,01 до 1,00 мм.
Одним из основных качественных признаков почв является размер агрегатов. Почвенная масса состоит из комочков различных форм и размеров. По размерам выделяют три группы: макроагрегаты (размер частиц более 10 мм), мезоагрегаты (размер частиц от 0,25 до 10 мм), микроагрегаты (размер частиц меньше 0,25 мм). В агрономическом смысле почва считается структурной, если комковато-зернистые водопрочные агрегаты размером от 10 до 0,25 мм составляют более 55 %. Такие агрегаты называются агрономически ценными. Они обладают водопрочностью, противостоят размывающему действию воды, обеспечивают оптимальный водно-воздушный режим почв [1].
Рис. 1. Классификация почв и пород по гранулометрическому составу, содержание физической глины, %
Материал и методы исследования
Отбор проб и подготовку почвы к анализу проводили согласно ГОСТу 17.4.4.02–84 [2]. Характеристика исследуемых почв описана нами ранее [3].
Общее количество агрегатов в различных типах почв определяли способами сухого и мокрого просеивания по методу Н.И. Савинова.
Результаты исследования и их обсуждение
По данным проведенных анализов были рассчитаны показатели оценки структурного состояния верхних горизонтов почв исследуемых объектов, результаты которых приведены в табл. 1. Из полученных данных видно, что по доле физической глины светло-каштановая почва (пашня), солонец и солончак имеют тяжелосуглинистый гранулометрический состав, чернозём южный – среднесуглинистый, лугово-каштановая почва – супесчаный (см. рис. 1). Почвы остальных объектов характеризуются легкосуглинистым гранулометрическим составом.
Структурное состояние почв по доле мезоагрегатов оценивали, используя шкалу, приведенную в табл. 2.
Согласно этой градации почвы всех исследуемых объектов имеют хорошее структурное состояние по доле воздушно-сухих агрегатов и удовлетворительное – по количеству водопрочных. Подобное разночтение в шкале Долгова снижает объективность оценки структурного состояния почв.
Максимальная доля агрономически ценных агрегатов отмечена в светло-каштановой легкосуглинистой почве завода «ОРТЕХ» (73,82 %), водопрочных – в лугово-каштановой супесчаной (59,74 %), светло-каштановой тяжелосуглинистой на пашне (56,02 %). Минимальное содержание агрономически ценных (65,12 %) и водопрочных агрегатов (41, 08) выявлено в черноземе южном.
В табл. 3 представлена классификация почв по суммарному количеству агрегатов размером > 0,25 мм по результатам мокрого просеивания, предложенная Кузнецовой И.В. [1].
По суммарному количеству водопрочных агрегатов почвы исследуемых объектов характеризуются хорошей водопрочностью и имеют устойчивое сложение структуры (40–60 %).
Коэффициент структурности почвы (Кс) рассчитывали по формуле:
Кс = а/в‚
где а – количество мезоагрегатов‚ %; в – сумма макро- и микроагрегатов в почве‚ %.
Градация почв по величине Кс представлена на рис. 2.
Таблица 1
Характеристика структурного состояния исследуемых почв
|
Почва |
Содержание частиц физической глины, < 0,01 мм, % |
Содержание агрономически ценных агрегатов 0,25–10 мм, % к массе сухой почвы |
Коэффициент структурности, Кс |
Критерий АФИ |
Сумма водорастворимых солей, мг-экв/100 г |
|
|
воздушно-сухих |
водо-прочных |
|||||
|
СПК «Полевой», чернозем южный среднесуглинистый |
34,80 |
65,12 |
41,08 |
3,32 |
63,08 |
0,55 |
|
Григорова балка, лугово-каштановая, супесчаная |
19,60 |
71,19 |
59,74 |
2,47 |
83,91 |
1,77 |
|
Григорова балка, лугово-каштановая, легкосуглинистая |
29,52 |
69,09 |
48,92 |
2,24 |
70,80 |
2,26 |
|
УНПЦ «Горная поляна», светло-каштановая тяжелосуглинистая, пашня |
55,12 |
66,12 |
56,02 |
2,01 |
84,72 |
2,54 |
|
УНПЦ «Горная поляна», светло-каштановая легкосуглинистая, целина |
26,16 |
73,74 |
49,34 |
2,80 |
66,91 |
2,77 |
|
УНПЦ «Горная поляна», солонец тяжелосуглинистый |
30,88 |
69,32 |
47,98 |
2,76 |
69,21 |
30,56 |
|
ВолГАУ, светло-каштановая легкосуглинистая |
22,76 |
70,05 |
47,12 |
2,55 |
67,26 |
2,61 |
|
«ОРТЕХ», светло-каштановая легкосуглинистая |
24,76 |
73,82 |
45,96 |
2,63 |
62,26 |
2,73 |
|
Метеостанция, светло-каштановая легкосуглинистая |
24,52 |
71,90 |
46,09 |
2,87 |
64,10 |
2,70 |
|
ВолГУ, светло-каштановая легкосуглинистая |
26,96 |
72,54 |
47,57 |
2,66 |
65,57 |
2,60 |
|
Соленый пруд, солончак гидроморфный тяжелосуглинистый |
31,89 |
65,91 |
49,03 |
2,67 |
74,39 |
37,12 |
Таблица 2
Оценка структурного состояния почвы
|
Содержание агрегатов 0,25–10 мм, % к массе сухой почвы |
Оценка структурного состояния почв |
|
|
воздушно-сухих |
водопрочных |
|
|
≥ 80 |
≥ 70 |
Отличное |
|
80–60 |
70–55 |
Хорошее |
|
60–40 |
55–40 |
Удовлетворительное |
|
40–20 |
40–20 |
Неудовлетворительное |
|
≤ 20 |
≤ 20 |
Плохое |
Таблица 3
Оценка структуры и сложения почв
|
Суммарное количество агрегатов > 0,25 мм, % |
Оценка |
|
|
водопрочности структуры |
устойчивости сложения по структуре |
|
|
< 10 |
Неводопрочная |
Неустойчивое |
|
10–20 |
Неудовлетворительная |
|
|
20–30 |
Недостаточно удовлетворительная |
Недостаточно устойчивое |
|
30–40 |
Удовлетворительная |
|
|
40–60 |
Хорошая |
Устойчивое |
|
60–75 |
Отличная |
Высокоустойчивое |
|
> 75 |
Избыточно высокая |
|
Рис. 2. Оценка агрегатного состояния почв
По величине коэффициента структурности (выше 1,5) агрегатное состояние всех исследованных почв отличное. Максимальная величина Кс – в черноземе южном (3,32), минимальная – в светло-каштановой тяжелосуглинистой почве на пашне (2,01). В светло-каштановых почвах УНПЦ «Горная поляна», окрестностей метеостанции, ВолГУ и лугово-каштановых почвах с уменьшением физической глины увеличивается содержание Кс за счет снижения доли микроагрегатов.
По величине коэффициента структурности в зональном ряду почв можно составить селективный ряд: чернозем южный (3,32) ≥ светло-каштановая целинная легкосуглинистая (2,80) ≥ солонец (2,76) ≥ солончак (2,67) ≥ лугово-каштановая супесчаная (2,47) ≥ лугово-каштановая легкосуглинистая (2,24) ≥ светло-каштановая тяжелосуглинистая, пашня (2,01).
Критерий водопрочности агрегатов (критерий АФИ) рассчитывали по формуле:
Критерий АФИ = (А1/А2)∙100 %,
где А1 А2 – ∑ фракций размером 1–0,25 мм по результатам мокрого и сухого просеивания % соответственно.
Критерий АФИ оценивают по шкале, представленной на рис. 3[4].
Рис. 3. Критерий водопрочности агрегатов, %
Максимальная величина критерия АФИ определена в светло-каштановой тяжелосуглинистой почве на пашне УНПЦ «Горная поляна» (84,72 %), наименьшая – в светло-каштановой легкосуглинистой почве окрестностей «ОРТЕХ» (62,26 %).
Различные градации оценки структуры характеризуют состояние исследуемых почв от удовлетворительного до хорошего и отличного. По нашему мнению наиболее объективным показателем структурно-агрегатного состояния исследуемых почв является оценка по критерию АФИ, которая учитывает долю и воздушно-сухих, и водопрочных агрегатов.
Выводы
1. По доле физической глины светло-каштановая почва (пашня), солонец и солончак имеют тяжелосуглинистый гранулометрический состав, чернозём южный – среднесуглинистый, лугово-каштановая почва – супесчаный. Почвы остальных объектов характеризуются легкосуглинистым гранулометрическим составом.
2. По величине коэффициента структурности (выше 1,5) агрегатное состояние всех исследованных почв отличное.
3. По значению критерия АФИ оценка водопрочности агрегатов исследованных почв удовлетворительная (не превышает 100).
4. Различные градации оценки структуры характеризуют состояние исследуемых почв от удовлетворительного до хорошего и отличного. По нашему мнению наиболее объективным показателем структурно-агрегатного состояния исследуемых почв является оценка по критерию АФИ, которая учитывает долю и воздушно-сухих, и водопрочных агрегатов.
Рецензенты:
Голованчиков А.Б., д.т.н., профессор, зав. кафедрой процессов и аппаратов технических производств (ПАХП) Волгоградского государственного технического университета, г. Волгоград;
Рулев А.С., д.с.-х.н., зав. отделом ландшафтного планирования и аэрокосмических методов исследования Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации (ВНИАЛМИ), г. Волгоград.
Работа поступила в редакцию 08.02.2013.