2. Плотность твердой фазы

Плотность твердой фазы (d) – это масса твердых компонентов почвы (М) в единице объема без учета пор (V), или, это отношение твердой массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при 40⁰С.

d (г/см³) = М/V

Эта величина зависит от природы и соотношения минералов и органических веществ, входящих в состав почвы. В отличие от плотности сложения, плотность твердой фазы величина практически неизменная (const).

В верхних горизонтах малогумусных почв плотность твердой фазы чаще всего варьирует в пределах от 2,5 до 2,65 г/см³. С увеличением степени гумусированности почвы плотность твердой фазы снижается и составляет 2,3-2,45 г/см³. В средней и нижней части почвенного профиля плотность твердой фазы, как правило, возрастает, достигая 2,7-2,8 г/см³.

3. Пористость почвы

Пористость почвы (порозность) – это объем почвенных пор в почвенном образце по отношению к объему всего образца (%) Рассчитывается по данным о плотности сложения (dv) и плотности твердой фазы (d) почвы.

Общую пористость, Pобщ.,% рассчитывают по формуле:

P_общ. = 1-(dv/d) × 100

Между соприкасающимися элементарными почвенными частицами, микро- и макро агрегатами всегда имеются различного рода пустоты, которые называют порами.

По почвенным порам перемещается вода с растворенными в ней веществами, в них содержится воздух. В почвенных порах обитают микроорганизмы, простейшие и другие представители почвенной биоты, по ним в почву проникают корни и корневые волоски растений. Поэтому общий объем пор, составляющих это пространство – важнейшие характеристики почвы.

Формирование пористости происходит в результате действия различных факторов: образования и разрушения структуры, упаковки и переупаковки почвенных частиц, микро- и макроагрегатов, растрескивания почвенной массы под влиянием попеременно действующих процессов нагревания-охлаждения и набухания-усадки, заполнения свободного порового пространства подвижным почвенным материалом, выщелачивания растворимых веществ, деятельности живых организмов.

Величина пористости зависит от:

1. гранулометрического состава;

2. структуры почвы;

3. содержания гумуса;

4. биогенности почвы;

5. обработки и приемов окультуривания

Почвенные поры имеют различный размер и конфигурацию. Самые мелкие поры сосредоточены внутри агрегатов, более крупные – стыковые поры, поры-трещины, поры-полости располагаются между агрегатами. В связи с различной локализацией пор общая пористость подразделяется на агрегатную (если поры находятся внутри агрегатов) и межагрегатную (если поры расположены между агрегатами).

Макропоры – это в основном межагрегатная порозность, а мезо- и микропоры – внутриагрегатная. Это справедливо для хорошо оструктуренных почв, когда явно выделяются почвенные агрегаты. Однако такое соответствие наблюдается не всегда. Макропоры могут быть представлены биопорами (ходами червей, корней растений и пр.). И эти макропоры могут быть ответственны за специфический почвенный перенос, по образному выражению Шеина Е.В. – практически моментальный “ проскок” веществ внутри почвы.

В почвах часто выделяют капиллярную и некапиллярную пористость (порозность).

Капиллярная пористость равна объему капиллярных промежутков почвы.

Некапиллярная пористость равна объему крупных пор, как правило, межагрегатных. Некапиллярные поры обычно заняты почвенным воздухом. Вода в них находится под действием гравитационных сил и не удерживается. В капиллярных порах размещается вода, удерживаемая менисковыми силами.

Поры, в которых находится капиллярная вода, почвенный воздух, микроорганизмы и корни растений, называют активными. К неактивным относятся поры, занимаемые связанной водой. В агрономическом отношении важно, чтобы почвы располагали большим объемом капиллярных пор и при этом имели некапиллярную пористость не менее 20-25% общей пористости. Оценку общей пористости дают по шкале Н.А. Качинского (табл. 11).

При оптимизации условий для произрастания сельскохозяйственных культур недостаточно оперировать только величиной общей пористости. Для создания устойчивого запаса влаги в почве при одновременно хорошем воздухообмене (аэрации) необходимо, чтобы некапиллярная пористость составляла 55-65% от общей.

Таблица 11. Оценка плотности сложения почв по Н.А. Качинскому

Если она меньше 50 %, то происходит ухудшение воздухообмена, что вызывает развитие анаэробных процессов. Важно, чтобы при увлажнении почвы до НВ пористость аэрации составляла в минеральных почвах не менее 15 % от объема, в торфяных почвах – 30-40 %.

Относительно верхней границы оптимальных значений пористости аэрации единой точки зрения нет. В качестве ориентировочных для минеральных почв можно указать значения пористости аэрации на уровне 20-25 % от объема почвы, а в условиях орошения – 30%.

Пористость аэрации (Pаэр.), % вычисляют по формуле:

P_аэр = Р_общ – (влажность почвы, % × d_v)

Пористость почвы – величина динамичная, индивидуальная и генетически присущая тем или иным почвам. Однако общим для всех почв является закономерность: чем выше плотность почвы, тем меньше ее пористость и наоборот.