Структура и пористость почвы

Структура почвы — это расположение почвенных частиц в агрегаты и сеть пор между ними, которая контролирует движение воды, воздуха и корней в почве.

Definition

Структура почвы — это способ связывания первичных частиц песка, ила и глины в агрегаты и расположение пор между ними; пористость — это доля объема почвы, занятая этими поровыми пространствами.

Scope

Эта тема охватывает формирование и стабильность почвенных агрегатов, типы почвенной структуры, распределение пор по размерам и общую пористость, а также показатели объемной плотности и уплотнения. В то время как текстура является унаследованной характеристикой, структура динамична и сильно зависит от органического вещества, биологической активности и методов управления почвой.

Core questions

• Как частицы почвы связываются в стабильные агрегаты?
• Какие типы почвенной структуры существуют и почему они важны?
• Как пористость, распределение пор по размерам и объемная плотность описывают поровую сеть?
• Как органическое вещество, биологическая активность и методы управления влияют на структуру?

Key concepts

• Почвенные агрегаты и стабильность агрегатов
• Микроагрегаты и макроагрегаты
• Типы структуры (зернистая, комковатая, плитчатая, призматическая)
• Общая пористость и распределение пор по размерам
• Объемная плотность и уплотнение
• Органические и биологические связующие агенты

Key theories

Иерархия и стабилизация агрегатов

Почвенные агрегаты образуют иерархию, в которой глины, органические связующие агенты, корни, гифы грибов и микробные продукты связывают частицы в микроагрегаты, а затем в макроагрегаты, при этом органическое вещество играет центральную роль в их стабильности.

Поровая сеть и бимодальная пористость

Общая пористость делится на крупные структурные поры между агрегатами, которые проводят воздух и дренаж, и мелкие текстурные поры внутри агрегатов, которые хранят воду, поэтому структура регулирует баланс между аэрацией, дренажем и хранением.

Mechanisms

Частицы глины флокулируют и связываются органическими молекулами, полисахаридами, гифами грибов и корневыми экссудатами в агрегаты; это связывание усиливается циклами увлажнения и высыхания, а также биологической активностью, при этом органическое вещество является ключевым стабилизирующим агентом. Хорошо агрегированная почва имеет обильные крупные поры для воздуха и дренажа наряду с мелкими порами для хранения воды, тогда как уплотнение приводит к коллапсу пор, повышает объемную плотность и ухудшает рост корней, аэрацию и инфильтрацию.

Clinical relevance

Хорошая структура почвы улучшает инфильтрацию, аэрацию, проникновение корней и устойчивость к эрозии, в то время как уплотнение и разрушение структуры снижают урожайность и увеличивают поверхностный сток; управление органическим веществом, обработка почвы и контроль движения техники для создания и защиты структуры являются центральной целью управления почвой.

History

Исследования с середины 20-го века связали агрегацию почвы с органическим веществом и биологической активностью, что привело к созданию модели иерархии агрегатов и обширной литературы, обобщенной в таких обзорах, как Bronick и Lal, о том, как методы управления формируют или разрушают структуру почвы.

Key figures

• Rattan Lal
• Daniel Hillel
• J. M. Oades

Seminal works

• bronick2005
• hillel1998
• brady2016

Frequently asked questions

Что такое уплотнение почвы и почему оно вредно?

Уплотнение — это сжатие почвенных частиц, обычно машинами или вытаптыванием, что приводит к коллапсу крупных пор и повышению объемной плотности; оно ограничивает рост корней, снижает аэрацию и инфильтрацию, а также увеличивает поверхностный сток и эрозию.

Как органическое вещество улучшает структуру почвы?

Органическое вещество, а также микробы и корни, которые его перерабатывают, производят липкие соединения и связующие гифы, которые склеивают частицы в стабильные агрегаты, создавая пористую, рассыпчатую структуру, которая хорошо удерживает воду, но при этом хорошо дренируется и аэрируется.