07.11.2017
31.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
04.10.2017
04.10.2017
28.09.2017
01.09.2017
31.08.2017
Влияние на агрегатное состояние почвы
 26.08.2012

Структурностью (или структурой) почвы принято называть способность почвенной массы распадаться на комочки или агрегаты различной величины и формы, которые представляют собой комплексы механических элементов, склеенных между собою с большей или меньшей прочностью.
Различают микро- и макроструктуру или микро- и макроструктурные агрегаты, граница между которыми условна (ряд авторов принимают эту границу в 0,05 мм). С точки зрения влияния на плодородие, большое значение имеет макроструктура, выраженная в форме мелких комочков (крупитчатая структура), обладающих достаточной прочностью к разрушающему действию дождей и обработки. Характеристика положительных свойств почвы с такой структурой достаточно известна (Вильямс, Гедройц).
Мелкокомковатая макроструктура создает для растений и микробиологических процессов благоприятный водный и воздушный режим, разрешая естественный антагонизм, который существует в отношении требований растений и микроорганизмов к воде и воздуху в почве. О косвенном влиянии структуры на тепловой режим уже было упомянуто выше.
Механизм процессов структурообразования и роль гумуса в этих процессах еще недостаточно полно выяснены. По Гедройцу, два главных фактора имеют решающее значение в структурообразовании - давление и коагуляция (свертывание). Относительно роли первого фактора вопрос, по Гедройцу, остается еще совершенно открытым, хотя, по его мнению, давление принимает большое участие в создании структуры в почве под влиянием культуры некоторых растений (под влиянием их корневой системы). Что же касается значения коагуляции, то роль последней более понятна, причем главное значение в создании прочных агрегатов приписывается свертыванию под влиянием ионов кальция. По Гедройцу, первым результатом коагуляции почвенных коллоидов под влиянием кальция является образование прочных микроагрегатов; благодаря высокой клеющей способности высокодисперсной органической части коллоидального комплекса эти первичные микроструктурные агрегаты сохраняют способность к дальнейшему склеиванию друг с другом, образуя макроструктурные агрегаты, причем цементируются и пылеватые механические элементы.
Развивая эти положения Гедройца, Тюлин указывает, что давление, играющее большую роль в образовании структуры (особенно при образовании макроагрегатов), может вызываться набуханием коллоидов, причем особенно большое значение должны иметь органические коллоиды. В отношении роли коагуляции он обращает внимание на другие виды последней (кроме коагуляции под влиянием электролитов), именно, на взаимную коагуляцию коллоидов и на коагуляцию при высушивании, которая, по Рабинерсону и Фуксу, может идти без разделения дисперсионной среды от дисперсной фазы, т. е. по типу желатинирования коллоидов.
Указывая на неизученность вопроса о роли этих видов коагуляции в структурообразовании. Тюлин признает значение высокодисперсных органических каллоидов в образованны прочных (водоупорных) агрегатов.
На крупное значение гумуса в образовании структуры мы имеем указания ряда авторов, из которых Вильямсу принадлежит наиболее законченная в общих чертах концепция по этому вопросу. По мнению Вильямса, существенным фактором склеивания механических элементов почвы в структурные отдельности является свежеосажденный перегной в присутствии иона кальция, придающего этому цементу-перегною свойства прочности и устойчивости к размывающему действию воды. Источник такого перегноя - корневая система многолетних трав, которая вместе с тем является и важным фактором самого дробления (раскалывания) почвенной массы на структурные комочки; при этом принимается во внимание также и роль давления, оказываемого корнями на образующиеся комочки.
Перегной может служить цементом только один раз; после высушивания и механического распыления почвы он уже не дает прочного склеивания структурным комкам, которые можно создать обработкой. Поэтому старопахотные черноземы, несмотря на большое содержание гумуса, имеют часто очень низкую прочность структуры. В то же время известны случаи почв с небольшим содержанием гумуса, которые обнаруживают высокую прочность структуры, например пойменные почвы. В пользу этого взгляда о существенной роли свежеобразованного перегноя и многолетних трав говорят также старые наблюдения о восстановлении прочной структуры черноземов на залежах и новые данные о значительном увеличении прочности структуры под влиянием многолетних трав.
Сопоставляя изложенные взгляды, можно, по-видимому, прийти к заключению, что коагуляции почвенных коллоидов под влиянием электролитов (или путем взаимного свертывания) удовлетворительно объясняет образование микроагрегатов, хотя и здесь, как уже было отмечено раньше, процессы коагуляции осложняются явлениями возникновения более прочных форм связи гумуса с глиной. Что же касается макроструктуры, то образование ее путем дальнейшей агрегации микроструктурных агрегатов и пылеватых механических элементов хотя и может иметь место при известных условиях, однако для образования прочных макроагрегатов скорее нужно допустить участие новых цементирующих веществ, каковыми вероятнее всего могут быть свежеобразующиеся продукты гумификации корневых остатков, причем весьма вероятно, что коагуляция в этом случае происходит по типу желатинирования.
По вопросу о природе этих веществ пока высказаны различные предположения. Принимая во внимание особенности коллоидно-химических свойств различных фракций гумуса, естественнее всего предполагать, что главная роль в процессе цементации макроструктурных агрегатов принадлежит свежеобразующимся гуминовым веществам, которые, кроме того, обладают и значительной устойчивостью к разложению, что является необходимым условием более или менее длительной устойчивости образующейся структуры. Другое мнение по этому поводу было высказано Гельцер, которая на основании своих наблюдений над структурообразованием в сероземах под влиянием многолетних трав, зеленого удобрения и навоза пришла к заключению, что в образовании агрегатов гидролизуемые вещества (гемицеллюлезы и целлюлеза) имеют превалирующее значение над фракцией лигнина (по Ваксману), которая включает значительную часть гуминовых веществ. В подтверждение этого заключения автор ссылается также на опыт с внесением целлюлозы (фильтровальной бумаги) и лигнина, выделенного из навоза: образование агрегатов наблюдалось в первом случае и отсутствовало во втором.
О положительном влиянии внесения целлюлезы на образование структуры сообщили также И.И. Канивец и Н.П. Корнеева.
По поводу опыта Гельцер с внесением целлюлезы и лигнина из навоза следует, однако, отметить, что результаты его не могут служить основанием для возражения против предположения о роли свежеобразованных гуминовых кислот, так как препарат лигнина из навоза, полученный путем обработки 80% сорной кислотой, представляет собой инертный конденсированный продукт, весьма далекий по своим свойствам от того, что можно предполагать под свежеобразующимися в почве гуминовыми кислотами. Что же касается наблюдений о положительной роли целлюлезы как исходного материала и о значении гидролизуемых веществ гумуса (т. е. главным образом группы «гемицеллюлез») как фактора структурообразовании,. то они, по-видимому, подтверждают выводы, сделанные Виноградским в отношении природы промежуточных продуктов аэробного разложения целлюлезы, которые по своим свойствам соответствуют гуминовым веществам почвы, (за исключением черной окраски). Не исключена возможность, что здесь мы имеем дело с своего рода предшественниками гуминовых веществ (в собственном смысле этого слова), представляющими собой начальные стадии конденсации углеводов с продуктами аутолиза белков микробной плазмы. Судьба этих продуктов в почве может быть различной в зависимости от типа гумусообразования; при умеренной влажности и наличии кальция, они, например в черноземах, постепенно превращаются в более конденсированные гуминовые кислоты, тогда как в подзолистых почвах при кислой реакции, вероятно, происходит их гидролиз и распад. Опыты по искусственному структурообразовании) показали, что создание прочных агрегатов может быть достигнуто с помощью различных органических коллоидов - гумата аммония и калия, вискозы, синтетического коллоида, приготовленного смешением сульфитного щелока, получаемого при варке целлюлезы с глутином, и т. п.
Наиболее важным агротехническим приемом создания прочной структуры является, как уже сказано, культура многолетних трав. Судя по тому, что заметный эффект от этого приема достигается в короткий срок (2- 3 года), можно думать, что для образования структурных агрегатов требуется незначительное количество органических веществ; необходимым условием, однако, является равномерность их распределения, которая при культуре трав обязана обильно разветвленной корневой системе. Навоз оказывается менее эффективным, вероятно, вследствие невозможности равномерного смешения его с почвой, а также и вследствие быстроты разложения под влиянием обработки.