Общие физические свойства почв

Почва как природное тело обладает физическими свойствами. К общим физическим свойствам ее относят: плотность твердой фазы, объемную массу и пористость (порозность, скважность).
Плотность твердой фазы — это масса твердой фазы почвы в абсолютно сухом состояний, выраженная весовыми единицами, на определенный объем (кг/м3, г/см3 и т. д.) или отношение массы твердой фазы (части) к массе равного объема воды при 4°С. Плотность твердой фазы зависит от минералогического состава и содержания органического вещества. Например, минерал кварц имеет плотность 2,65, а глинистые минералы — 2,45— 2,5 г/см3. Плотность органического вещества почвы не превышает 1,25—1,80 г/см3. В среднем плотность твердой фазы составляет 2,5—2,65 г/см3. В верхних слоях почвы, обогащенных гумусом, она не превышает 2,3— 2,5 г/см3 и увеличивается в нижних горизонтах (около 3 г/см3).
Объемная масса. Почва — пористое тело, поэтому, кроме плотности,, она обладает объемной массой. Этот показатель характеризует почву в сухом состоянии с ненарушенным сложением (со всеми порами и промежутками) и выражается в весовых единицах на объем (кг/м3, г/см3).
Объемная масса одной и той же почвы всегда меньше плотности твердой фазы. Величина объемной массы почвы зависит от минералогического и механического состава, содержания органического вещества, структурного состояния и сложения почвы.
Объемная масса пахотного слоя минеральных почв изменяется в широких пределах —от 0,8 до 1,5. Это связано с обработкой, свойствами почвы и сельскохозяйственной культурой. После обработки почва имеет наименьшую объемную массу, затем она постепенно уплотняется, и через определенный срок (неодинаковый для различных почв) величина объемной массы становится более или менее постоянной. Эту величину принято называть равновесной (И. Б. Ревут). Для различных типов почв имеются определенные пределы равновесной объемной массы — для пахотного слоя дерново-подзолистых почв она составляет 1,5—1,6 г/см3, для черноземных почв — 1,0—1,3 г/см3.
Величина объемной массы влияет на водный, воздушный, тепловой режимы почвы, а также на рост, развитие и продуктивность растений. Оптимальная величина объемной массы пахотного слоя различных почв зависит не только от свойств почвы, но и от биологических особенностей растений. Так, для зерновых культур, возделываемых на дерново-подзолистых средне- и тяжелосуглинистых почвах она составляет 1,20—1,35, на тех же почвах, но для картофеля — 1,0—1,2 г/см3. На каштановых почвах при возделывании пшеницы оптимальная величина объемной массы будет 1,0—1,2 г/см3. Увеличение объемной массы выше оптимальной снижает урожай сельскохозяйственных растений.
Пористость почвы (порозность, скважность) — суммарный объем всех пор, выраженный в процентах объема всей почвы. Это так называемая общая пористость, она зависнет от механического состава, содержания гумуса, структурного состояния и сложения почвы.
В верхних слоях почвы, обогащенных гумусом, общая пористость достигает 50—60%, в нижних — она снижается, составляя в суглинистых и глинистых почвах 35— 45%, а в песчаных —30—35%.
Величину общей пористости определяют экспериментально или рассчитывают, исходя из данных объемной массы и плотности твердой фазы почвы.
В зависимости от размера пор (мелких капилляров или крупных) выделяют капиллярную и некапиллярную пористость. Мелкие поры в почвах (капилляры) обычно бывают заполнены водой, а крупные — воздухом.
Таким образом, соотношение объемов твердой фазы, некапиллярных и капиллярных пор характеризует строение пахотного слоя.
Наиболее благоприятные условия водно-воздушного режима для произрастания растений в пахотном слое почвы наблюдаются при величине общей пористости 50—55% и соотношении некапиллярной и капиллярной 1:1 (в зависимости от зональных условий это соотношение может изменяться). В агрономическом отношении важно, чтобы почвы имели наибольшую капиллярную пористость (поры заполнены водой) и одновременно некапиллярную пористость (поры заполнены воздухом) — не менее 20% общего объема почвы.