Table of Contents

Понимание текстуры почвы: основа почвоведения

Текстура почвы является одной из самых фундаментальных и устойчивых характеристик почвы, глубоко влияя на все, от продуктивности сельского хозяйства до здоровья экосистем. Это внутреннее свойство определяет, как почва ведет себя в отношении движения воды, наличия питательных веществ, проникновения корней и микробной активности. Для фермеров, садоводов, землеустроителей, ученых-экологов и всех, кто работает с почвой, понимание текстуры не просто академическое - это важно для принятия обоснованных решений, которые могут означать разницу между процветающими культурами и неурожаем, между устойчивым управлением земельными ресурсами и деградацией.

Значение текстуры почвы выходит далеко за рамки простой классификации. Она влияет на способность почвы удерживать и передавать воду, ее способность хранить и выделять питательные вещества, ее восприимчивость к эрозии и ее пригодность для культивирования. В отличие от структуры почвы, которая может быть изменена с помощью методов управления, текстура почвы в значительной степени постоянна, определяется исходным материалом, из которого сформировалась почва, и процессами выветривания, которые действовали на нее в течение тысяч лет. Эта постоянство делает понимание текстуры почвы решающим для долгосрочного планирования землепользования и сельскохозяйственной стратегии.

В этом всеобъемлющем руководстве мы рассмотрим сложный мир текстуры почвы, изучив его компоненты, системы классификации, практические последствия и методы оценки. Независимо от того, являетесь ли вы профессиональным агрономом, садовником или просто любопытным о земле под ногами, эти знания позволят вам более эффективно работать с почвой и понимать ее важную роль в поддержке жизни на Земле.

Что такое текстура почвы? Подробное определение

Текстура почвы относится к относительной пропорции разноразмерных минеральных частиц, составляющих твердую фракцию почвы. В частности, она описывает процентное распределение частиц песка, ила и глины в данном образце почвы. Эти три класса размеров частиц определяются их диаметром, измеряемым в миллиметрах или микрометрах, и каждый приносит различные физические и химические свойства в почвенную матрицу.

Текстура почвы определяется в процессе формирования почвы и остается относительно постоянной в течение времени человека.В то время как содержание органических веществ, структура почвы и химические свойства могут быть изменены с помощью методов управления, распределение размера элементарных частиц изменяется только посредством чрезвычайно медленных геологических процессов.Эта стабильность делает текстуру почвы постоянной характеристикой почвы, которая служит основой для систем классификации почв во всем мире.

Понимание текстуры почвы требует признания того, что речь идет не просто об определении того, чувствует ли почва песчаность или гладкость. Это точное измерение, которое можно выразить численно и нанести на диаграммы классификации. Текстура влияет почти на каждый аспект поведения почвы, от ее водонепроницаемости до ее восприимчивости к уплотнению, от ее способности удерживать питательные вещества до ее легкости обработки. По сути, текстура почвы является отпечатком почвы, предоставляя критическую информацию о том, как эта почва будет работать в различных условиях и практике управления.

Три основных компонента текстуры почвы

Каждый минеральный грунт состоит из различных пропорций трех основных классов размеров частиц: песка, ила и глины. Каждый из этих компонентов вносит уникальные характеристики в почву, и их относительные пропорции определяют общую текстуру и поведение почвы. Понимание этих отдельных компонентов имеет важное значение для понимания того, как функционируют различные текстуры почвы.

Песок: самая грубая частица почвы

Частицы песка являются самыми крупными из трех первичных отделений почвы, варьируясь в диаметре от 0,05 миллиметров до 2,0 миллиметров по системе классификации USDA. Эти частицы достаточно велики, чтобы быть видимыми невооруженным глазом и могут ощущаться индивидуально при втирании между пальцами.Частицы песка обычно состоят из кварца, хотя они могут также включать другие минералы, такие как полевой шпат, слюда и различные фрагменты горных пород.

Грубая природа частиц песка создает относительно большие поровые пространства между частицами, когда песок доминирует над почвой. Эти большие поры, называемые макропорами, позволяют быстро дренаж воды и отличную аэрацию почвы. Вода быстро перемещается по песчаным почвам, что выгодно для предотвращения заболачивания, но невыгодно для удержания воды в сухие периоды. Большой размер частиц также означает, что песок имеет относительно небольшую площадь поверхности на единицу массы, что ограничивает его способность удерживать питательные вещества и воду посредством адсорбции.

Песчаные почвы быстро прогреваются весной, потому что они хорошо сливаются и имеют более низкое содержание воды, которая имеет высокую удельную теплоемкость. Они также просты в работе и редко уплотняются. Однако их низкая питательная способность означает, что удобрения и органические поправки могут быстро выщелачиваться, требуя более частых применений. Песчаные почвы часто описываются как «легкие» почвы, не потому, что они весят меньше, а потому, что они требуют меньше усилий для культивирования.

Название: The Middle Ground

Частицы ила занимают средний диапазон размеров частиц почвы, диаметром от 0,002 до 0,05 миллиметров по стандартам USDA. Эти частицы меньше песка, но больше глины, и они чувствуют себя гладкими и несколько скользкими при влажности, часто по сравнению с мукой или тальком. Частицы ила обычно состоят из кварца и других минералов, которые подверглись умеренному выветриванию.

Почвы с высоким содержанием ила обладают умеренной водоудерживающей способностью и дренажными характеристиками, которые находятся между песчаными и глинистыми почвами. Поровые пространства в почвистых почвах меньше, чем в песчаных почвах, но больше, чем в глинистых почвах, создавая баланс, который может быть полезен для роста растений. Ильняные частицы имеют большую площадь поверхности, чем песчаные частицы, что позволяет лучше удерживать питательные вещества, но меньше, чем глинистые частицы.

Одной из примечательных характеристик ила является его восприимчивость к эрозии, особенно водой. Когда влажные, засушливые почвы могут стать скользкими и нестабильными, и они склонны к образованию коры на поверхности при сухости, что может препятствовать появлению саженцев и проникновению воды. Засушливые почвы часто встречаются в поймах и районах, где мелкие отложения были отложены водой или ветром. Они могут быть очень продуктивными для сельского хозяйства при правильном управлении, предлагая хороший баланс дренажа и удержания воды.

Глина: самая лучшая частица почвы

Глиняные частицы являются самыми маленькими почвенными обособленными, диаметрами менее 0,002 миллиметра (2 микрометра). Эти частицы настолько малы, что их нельзя увидеть индивидуально невооруженным глазом и можно только должным образом исследовать с помощью электронной микроскопии. В отличие от песка и ила, которые в основном выветривались фрагментами горных пород, глиняные частицы являются вторичными минералами, образующимися в результате химических процессов выветривания и имеют кристаллическую структуру с уникальными свойствами.

Определяющей характеристикой глины является её огромная площадь поверхности относительно её массы. Один грамм глины может иметь площадь поверхности 800 кв. м и более, в зависимости от типа глинистого минерала. Эта обширная площадь поверхности в сочетании с отрицательным электрическим зарядом, который обычно несут глинистые частицы, даёт глине исключительную способность удерживать воду и питательные вещества посредством адсорбции. Глинистые частицы притягивают и удерживают положительно заряженные питательные вещества (катионы), такие как кальций, магний, калий и аммоний, не давая им выщелачиваться.

Небольшой размер глиняных частиц означает, что поровые пространства в глинистых почвах очень малы (микропоры), что значительно замедляет движение воды. Хотя это позволяет глиняным почвам хорошо удерживать воду, это также может привести к плохому дренажу и заболачиванию. Глиняные почвы часто описываются как «тяжелые» почвы, потому что они трудно работают, особенно когда влажные. Когда глиняные почвы высыхают, они могут стать чрезвычайно твердыми и могут развить глубокие трещины. Глина также проявляет пластичность, когда влажная, то есть она может быть формована и сформирована, и она становится липкой, что может затруднить выращивание.

Существуют различные виды глинистых минералов, в том числе каолинит, монтмориллонит (смектит) и неграмотный, каждый из которых обладает различными свойствами. Глины монмориллонитов, например, значительно расширяются при влажности и сушатся при сухости, что может вызвать структурные проблемы для зданий и дорог. Понимание типа глины, присутствующей в почве, дает дополнительное понимание поведения почвы за пределами простой классификации текстур.

Система классификации текстур почв USDA

Министерство сельского хозяйства США (USDA) разработало наиболее широко используемую в Северной Америке систему классификации текстур почвы, которая классифицирует почвы на двенадцать основных текстурных классов на основе процента песка, ила и глины, которые они содержат. Эта система визуально представлена треугольником текстуры почвы USDA, треугольной диаграммой, которая позволяет пользователям определять класс текстуры почвы, нанося проценты трех фракций размера частиц.

Треугольник текстуры почвы — изящный инструмент, преобразующий трёхмерные данные (проценты песка, ила и глины) в двумерное представление. Каждая сторона треугольника представляет собой один из трёх размеров частиц, проценты которых колеблются от 0 до 100. Внутренность треугольника разделена на области, каждая из которых представляет определённый класс текстуры. Для использования треугольника нужно знать процент как минимум двух из трёх размеров частиц (третью можно вычислить, так как три должны суммироваться до 100 процентов).

Двенадцать текстурных классов USDA: песок, сухий песок, сухая суглинка, суглинка, ил, ил, суглина песчаная, суглина глинистая, суглина песчаная, суглина песчаная, суглина и глина. Каждый класс представляет собой определенный диапазон распределения размеров частиц и имеет характерные свойства, которые влияют на поведение почвы и требования к управлению. Эта стандартизированная система классификации позволяет почвоведам, фермерам и землевладельцам эффективно общаться о свойствах почвы с использованием общего языка.

Текстуры песчаных почв

Песчаные текстуры почвы включают песок, сухий песок и песчаный сугроб. Эти почвы содержат высокие пропорции частиц песка, как правило, 70 или более процентов для текстуры песка, 70-85 процентов для сухого песка и 50-70 процентов для песчаного сула. Эти текстуры характеризуются их грубым чувством, быстрым дренажем и отличной аэрацией.

Текстура песка — самая грубая классификация, содержащая не менее 85 процентов песка и не более 10 процентов глины. Эти почвы стекают так быстро, что они часто засушливы и имеют очень низкую питательную способность. Их легко выращивать и быстро нагревать весной, что делает их пригодными для ранних сезонных культур, но они требуют частого орошения и оплодотворения.

Суглинистый песок содержит 70-85% песка с немного большим количеством ила и глины, чем чистый песок, что дает ему немного лучшую воду и удержание питательных веществ при сохранении хорошего дренажа. Сэнди-лоам с 50-70% песка представляет собой переход к более сбалансированным текстурам и, как правило, более продуктивный, чем песок или суглинистый песок. Он сохраняет больше воды и питательных веществ, чем грубые текстуры, при этом обеспечивая хороший дренаж и работоспособность.

Песчаные почвы распространены в прибрежных районах, древних озёрных пластах и регионах с исходным материалом песчаника. Они часто используются для сельскохозяйственных культур, которые предпочитают хорошо дренированные условия, такие как морковь, картофель и некоторые плоды деревьев. Однако их низкая водонепроницаемость делает их уязвимыми для засухи, а их низкое удержание питательных веществ требует тщательного управления удобрениями для предотвращения загрязнения окружающей среды путем выщелачивания.

Текстуры почвы Loamy

Сломанные текстуры, включая суглину, иловую суму, песчаную глинистую суглину, глинистую суглину и полынь, представляют собой среднюю почву в классификации текстур почвы и, как правило, считаются наиболее желательными для сельского хозяйства. Эти текстуры содержат относительно сбалансированные пропорции песка, ила и глины, сочетая преимущества каждого размера частиц при минимизации их недостатков.

Суглинка, которую часто называют «идеальной» текстурой почвы, содержит 7—27 % глины, 28—50 % ила и менее 52 % песка. Эта сбалансированная смесь обеспечивает хороший дренаж при сохранении достаточной воды и питательных веществ для роста растений. Суглинистые почвы просты в работе, поддерживают хорошее развитие корней и подходят для широкого спектра культур. Они достаточно быстро прогреваются весной и поддерживают хорошую структуру при правильном управлении.

Илочная суглинка содержит 50 и более процентов ила и 12-27 процентов глины, придавая ей гладкое шелковистое ощущение. Эти почвы имеют отличную водоудерживающую способность и хорошее удержание питательных веществ при сохранении разумного дренажа. Однако они могут быть склонны к поверхностному коррозии и эрозии, если не защищены покровными культурами или мульчей.

Глиняный суглинок содержит 27-40 процентов глины и 20-45 процентов песка, обеспечивая хорошее удержание питательных веществ и воды при сохранении лучшего дренажа, чем более тяжелые текстуры глины. Песчаный глинистый суглинок (20-35 процентов глины, более 45 процентов песка) и пологий глинистый суглинок (27-40 процентов глины, менее 20 процентов песка) представляют собой вариации, которые склоняются к более песчаным или иллюзорным композициям соответственно.

Сломанные почвы высоко ценятся в сельском хозяйстве и обычно имеют премиальные цены при продаже сельскохозяйственных угодий. Они достаточно универсальны для поддержки различных систем земледелия и обычно требуют менее интенсивного управления, чем песчаные или глинистые почвы. Многие из самых продуктивных сельскохозяйственных регионов мира имеют суглинистые почвы.

Текстуры почвы Clayey

Клейковские текстуры включают песчаную глину, хрупкую глину и глину, все из которых содержат 35 процентов или более частиц глины. Эти мелкотекстурированные почвы имеют высокую водонепроницаемость, отличное удержание питательных веществ и медленный дренаж. Они характеризуются их липким, пластичным ощущением, когда они влажные, и их твердой, густой природой, когда сухие.

Песчаная глина содержит 35-55 процентов глины и 45 процентов или более песка, что делает его самым грубым из глинистых текстур. Несмотря на высокое содержание песка, глиняная фракция доминирует в поведении почвы, что приводит к медленному дренажу и высокому удержанию питательных веществ. Глинистая глина содержит 40-60 процентов глины и 40 процентов или более ила, с гладким, липким ощущением, когда влажная.

Текстура глины - это лучшая классификация, содержащая 40 и более процентов частиц глины. Эти почвы имеют самую высокую водоудерживающую способность и способность обмена катионами (способность к удержанию питательных веществ) из всех классов текстуры. Однако они также представляют значительные проблемы управления. Когда влажные, глинистые почвы становятся липкими и пластичными, что делает выращивание невозможным, не вызывая сильного уплотнения и структурных повреждений. Когда сухие, они становятся чрезвычайно твердыми и могут развить глубокие трещины.

Глиняные почвы медленно нагреваются весной из-за их высокого содержания воды, что может задержать посадку. Они склонны к заболачиванию во влажные периоды и образованию твердых поверхностных корок, которые препятствуют появлению саженцев. Рабочие глиняные почвы требуют тщательного определения времени - они должны культивироваться в узком диапазоне влаги, когда они не слишком влажные и не слишком сухие. Несмотря на эти проблемы, глиняные почвы могут быть высокопродуктивными при правильном управлении, поскольку их высокая питательная способность и удержание воды поддерживают устойчивый рост растений в сухие периоды.

Международные системы классификации текстуры почв

В то время как система USDA широко используется в Северной Америке, другие страны и международные организации разработали свои собственные системы классификации текстуры почвы с различными границами размера частиц и определениями текстурных классов. Понимание этих вариаций важно для интерпретации информации о почве из разных источников и для международного сотрудничества в почвоведении.

Система Международного общества почвоведения (ISSS), также известная как Международная система, определяет песок как частицы от 0,02 до 2,0 миллиметров, ил как 0,002 до 0,02 миллиметров, а глину как менее 0,002 миллиметров. Эти границы отличаются от системы USDA, особенно для границы ил-глины, что может привести к различным классификациям текстуры для одной и той же почвы.

В Великобритании используется система, разработанная в ходе исследования почв Англии и Уэльса, которая разделяет песок на несколько подкатегорий (грубый, средний и мелкий песок) и использует различные названия и границы текстурных классов, чем система USDA.

Эти различия в системах классификации подчеркивают важность знания того, какая система используется при интерпретации данных о текстуре почвы. Почва, классифицированная как "глиняный суглинок" в рамках одной системы, может подпадать под другой текстурный класс в рамках другой системы. При сравнении почв на международном уровне или использовании данных о почве из разных источников важно проверить, какие определения размера частиц и система классификации использовались.

Критическое значение текстуры почв в сельском хозяйстве и землеустройстве

Текстура почвы оказывает глубокое влияние практически на каждый аспект поведения почвы и роста растений, что делает её одним из важнейших факторов в решениях по продуктивности сельского хозяйства и управлению земельными ресурсами.Понимание текстуры позволяет фермерам и землеустроителям прогнозировать поведение почвы, выбирать подходящие культуры, проектировать эффективные системы орошения и внедрять подходящие методы управления.

Водоснабжение и дренаж

Возможно, наиболее значительное влияние текстуры почвы оказывает на динамику воды — то, как почва поглощает, удерживает и выделяет воду. Это влияет на требования к орошениям, восприимчивость к засухе и риск заболачивания. Взаимосвязь между текстурой и поведением воды определяется в первую очередь распределением пор, которое напрямую связано с размером частиц.

Песчаные почвы с их большими порами позволяют воде быстро стекать под воздействием силы тяжести. Хотя это предотвращает заболачивание, это также означает, что песчаные почвы имеют низкую доступную водоемность - количество воды, удерживаемой в почве, которое растения могут фактически использовать. Вода стекает через песчаную почву так быстро, что растения могут испытывать водный стресс даже вскоре после орошения или осадков. Песчаные почвы обычно содержат от 0,5 до 1,0 дюйма доступной воды на фут глубины почвы.

Глиняные почвы с их крошечными порами удерживают воду гораздо более плотно. В то время как общее содержание воды может быть очень высоким в глинистых почвах, большая часть этой воды удерживается так плотно поверхностными силами, что корни растений не могут ее извлечь. Однако глинистые почвы по-прежнему, как правило, имеют более высокую доступную емкость воды, чем песчаные почвы, часто удерживая от 1,5 до 2,5 дюймов доступной воды на фут глубины почвы. Проблема с глинистыми почвами заключается в том, что вода движется через них очень медленно, что может привести к заболачиванию воды и плохой аэрации, когда количество осадков или ирригации превышает скорость инфильтрации почвы.

Сломанные почвы обеспечивают наилучший баланс, при этом умеренные размеры пор позволяют разумно дренажировать, сохраняя при этом достаточную воду для использования в растениях. Они обычно содержат от 1,5 до 2,0 дюйма доступной воды на фут глубины почвы и имеют скорость инфильтрации, которая позволяет им поглощать большинство нормальных осадков без стока при достаточно быстром сливе избыточной воды, чтобы предотвратить заболачивание.

Понимание этих водных связей имеет решающее значение для управления ирригацией. Песчаные почвы требуют частого, легкого орошения для поддержания адекватной влажности почвы, в то время как глиняные почвы нуждаются в менее частом, но более тяжелом орошения. Применение слишком большого количества воды сразу к песчаной почве приводит к расточительной глубокой перколяции, в то время как слишком частое применение воды к глиняной почве может вызвать заболачивание и дефицит кислорода в корневой зоне.

Сохранение питательных веществ и их доступность

Текстура почвы глубоко влияет на способность почвы удерживать и поставлять питательные вещества растениям. Эта взаимосвязь в первую очередь определяется площадью поверхности частиц почвы и их электрическими зарядовыми характеристиками, в обоих из которых преобладают глинистые и органические фракции вещества почвы.

Глиняные частицы имеют огромную площадь поверхности и обычно несут отрицательные электрические заряды, которые привлекают и удерживают положительно заряженные ионы питательных веществ (катионы), такие как кальций, магний, калий и аммоний. Это свойство, называемое способностью обмена катионами (CEC), предотвращает выщелачивание этих питательных веществ с перколяционной водой. Глиняные почвы обычно имеют значения CEC в диапазоне от 20 до 50 миллиэквивалентов на 100 граммов почвы или выше, в зависимости от типа присутствующих глинистых минералов.

Песчаные почвы с их низкой площадью поверхности и минимальным электрическим зарядом имеют очень низкую способность к обмену катионами, как правило, менее 5 миллиэквивалентов на 100 граммов. Это означает, что питательные вещества, применяемые в качестве удобрений, могут легко выщелачиваться через песчаные почвы, что требует более частого применения и увеличивает риск загрязнения грунтовых вод. Песчаные почвы также имеют более низкую естественную фертильность, поскольку они не могут накапливать питательные вещества от выветривания и разложения органических веществ так же эффективно, как более тонкие текстурированные почвы.

Сломанные почвы с их сбалансированной смесью размеров частиц обычно имеют умеренные значения CEC в диапазоне от 10 до 20 миллиэквивалентов на 100 граммов, обеспечивая хорошее удержание питательных веществ при сохранении дренажа, необходимого для предотвращения потерь питательных веществ путем денитрификации и других процессов, которые происходят в заболоченных условиях.

Практическое значение для управления удобрениями имеет большое значение. Сэнди-почвы требуют более частых, меньших применений удобрений для поддержания адекватного уровня питательных веществ при минимизации потерь выщелачивания. Глинистые почвы могут быть оплодотворены реже с более крупными применениями, хотя необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать дисбаланса питательных веществ. Понимание текстуры почвы помогает фермерам оптимизировать использование удобрений, снижая затраты и воздействие на окружающую среду при сохранении урожайности.

Аэрация почв и развитие корней

Корни растений требуют кислорода для дыхания, а текстура почвы играет решающую роль в определении того, насколько хорошо воздух может перемещаться по почве и сколько кислорода доступно в корневой зоне.Размер и связь пор почвы, которые определяются в основном текстурой, контролируют газообмен между почвой и атмосферой.

Песчаные почвы с их большими порами обычно имеют отличную аэрацию. Воздух свободно перемещается по поровым пространствам, а кислород легко доступен корням даже глубоко в почвенном профиле. Эта хорошая аэрация поддерживает энергичный рост корней и полезные почвенные микроорганизмы, которые требуют кислорода. Однако рыхлая, грубая природа песчаных почв иногда может обеспечить недостаточную физическую поддержку корней растений, особенно крупных растений.

Глинистые почвы представляют противоположную проблему. Их небольшие поры легко заполняются водой и медленно стекают, что может исключить воздух из почвы. Когда глинистые почвы становятся заболоченными, уровень кислорода быстро падает, поскольку корни растений и почвенные микроорганизмы потребляют доступный кислород быстрее, чем он может быть пополнен из атмосферы. Этот дефицит кислорода усиливает растения, подавляет рост корней и может привести к корневым заболеваниям. Он также благоприятствует анаэробным микроорганизмам, которые могут производить токсичные соединения и вызывать потери питательных веществ посредством денитрификации.

Физическая устойчивость почвы к проникновению корней также варьируется в зависимости от текстуры. Когда сухие, глинистые почвы становятся очень твердыми и могут физически препятствовать росту корней. Сэнди почвы предлагают небольшую устойчивость к проникновению корней независимо от содержания влаги. Суглинистые почвы обеспечивают умеренную устойчивость, которая на самом деле приносит пользу некоторым растениям, стимулируя разветвление корней и развитие более обширной корневой системы.

Текстура почвы также влияет на глубину укоренения. Песчаные почвы, несмотря на то, что их легко проникать, могут не поддерживать глубокое укоренения, если слои недр также песчаные и засушливые. Глинистые почвы могут поддерживать глубокое укоренивание, если они хорошо структурированы и не заболочены, поскольку их высокая водоудерживающая способность обеспечивает запасы влаги в сухие периоды. Самые глубокие, самые обширные корневые системы часто развиваются в суглинистых почвах, которые уравновешивают легкое проникновение с адекватной водой и доступностью питательных веществ.

Почвенная пригодность и перегонка

Легкость, с которой почва может быть культивирована, ее работоспособность, сильно зависит от текстуры. Это влияет на сроки полевых операций, требования к мощности для обработки почвы и риск нанесения ущерба почве путем выращивания.

Песчаные почвы легко обрабатывать и могут культивироваться в широком диапазоне влажности, не вызывая структурных повреждений. Они требуют меньше энергии для обработки и часто могут быть обработаны вскоре после дождя. Эта обрабатываемость позволяет своевременно посадить и вырастить, что может быть значительным преимуществом в регионах с короткими вегетационными периодами или непредсказуемой погодой. Однако песчаные почвы также подвержены эрозии ветра, когда они остаются голыми, и могут развить плохую структуру, если уровни органического вещества снижаются.

Глиняные почвы, как известно, трудно работать и должны культивироваться в узком диапазоне содержания влаги. Когда слишком влажная, глина становится липкой и пластичной, прилипая к оборудованию и образуя большие, плотные сгустки при повороте. Культивирование мокрой глинистой почвы вызывает сильное уплотнение и структурные повреждения, которые могут сохраняться в течение многих лет. Когда слишком сухая, глина становится чрезвычайно твердой и может потребовать чрезмерной мощности для обработки, потенциально разрушая оборудование. Окно возможности для обработки в глиняных почвах - когда они не слишком влажные и не слишком сухие - может быть очень коротким, что делает своевременные полевые операции сложными.

Сломанные почвы обеспечивают наилучшую работоспособность, легко культивируются в достаточно широком диапазоне влаги без ущерба. Они требуют умеренной мощности для обработки почвы и прощают незначительные ошибки синхронизации в полевых операциях. Эта легкость управления является одной из причин, по которой слоеные почвы так высоко ценятся в сельском хозяйстве.

Современные методы ведения сельского хозяйства, включая системы обработки почвы без дождевого и пониженного уровня, могут помочь преодолеть некоторые проблемы с обрабатываемостью, связанные с различными текстурами. Благодаря минимизации нарушений почвы эти методы уменьшают важность сроков обработки почвы и могут со временем улучшить структуру почвы, особенно в глинистых почвах.

Эрозионная восприимчивость

Текстура почвы значительно влияет на восприимчивость к водной и ветровой эрозии, хотя отношения являются сложными и зависят от других факторов, таких как структура почвы, содержание органических веществ и растительный покров.

Для водной эрозии частицы размером с ил, как правило, наиболее восприимчивы к отслоению и транспортировке. Грязные почвы и иловые суглинки могут быть сильно эрозируемыми, особенно когда они образуют поверхностные корки, которые увеличивают стоки. Песчаные почвы менее восприимчивы к водной эрозии, потому что частицы слишком тяжелые, чтобы их можно было легко транспортировать, хотя они могут разрушаться на крутых склонах или при интенсивных осадках. Глинистые почвы сопротивляются водной эрозии, когда хорошо агрегированы, потому что частицы связываются вместе, но дисперсная глина может быть очень эрозивной.

Ветровая эрозия следует другой схеме. Мелкие и средние пески наиболее восприимчивы к ветровой эрозии, потому что они достаточно легкие, чтобы быть поднятыми ветром, но достаточно тяжелые, чтобы упасть обратно на поверхность и вытеснить другие частицы через удар. Очень мелкие частицы (игла и глина) могут транспортироваться на большие расстояния после воздушного полета, но труднее первоначально поднять, потому что они имеют тенденцию быть сплоченными. Песчаные почвы в засушливых и полузасушливых регионах особенно уязвимы для ветровой эрозии, когда растительный покров удален.

Понимание этих эрозионных отношений помогает в разработке соответствующих мер по сохранению. Грязные почвы могут потребовать практики, которые уменьшают стоки и поддерживают покрытие поверхности, такие как контурное земледелие, террасирование и покрытие сельскохозяйственных культур. Песчаные почвы в ветреных районах нуждаются в ветровых ветров, покрывают сельскохозяйственные культуры и практики, которые поддерживают поверхностные остатки для предотвращения ветровой эрозии.

Методы определения текстуры почвы

Точная детерминация текстуры почвы имеет важное значение для классификации почв, планирования землепользования и управления сельским хозяйством. Доступен ряд методов, начиная от простых полевых методов, обеспечивающих быстрые оценки, и заканчивая сложными лабораторными анализами, дающими точные измерения. Выбор метода зависит от требуемой точности, имеющихся ресурсов и предполагаемого использования информации.

Метод Чувства: Оценка Текстуры Поля

Метод ощущений, также называемый методом текстуры по ощущению или тестом ленты, представляет собой полевую технику, которая позволяет опытным практикам оценивать текстуру почвы, манипулируя образцом влажной почвы в своих руках. Этот метод не требует оборудования за пределами источника воды и опирается на отличительное ощущение различных размеров частиц и поведения влажной почвы при манипулировании.

Для выполнения метода ощущений небольшой образец почвы (около столовой ложки) увлажняется водой до тех пор, пока он не достигнет консистенции, подобной пятнистой - достаточно влажной, чтобы быть отлитым, но не настолько влажным, чтобы он был липким или жидким. Образец затем замешивается и втирается между большим и пальцем для оценки его свойств. Песчаные почвы чувствуют себя песчаными или грубыми, с отдельными частицами легко обнаруживаются. Грязные почвы чувствуют себя гладкими и несколько скользкими, как мука или порошок талька. Глинистые почвы чувствуют липкие и пластичные, когда они влажные.

Ключевой частью метода ощущений является тест ленты, который оценивает сцепление почвы. Влажный образец нажимается между большим и указательным пальцами и выталкивается вперед большим пальцем, чтобы сформировать ленту. Сэнди почвы вообще не образуют ленту - они просто разваливаются. Сломанные почвы образуют короткие ленты, которые разбиваются на длины менее одного дюйма. Глиняные почвы образуют длинные, гибкие ленты, которые могут простираться на два дюйма или более до разрушения.

Метод чувств требует практики и опыта для точного выполнения. Новички часто путают ил с глиной или переоценивают содержание песка. Однако с обучением и практикой опытные почвоведы могут оценивать класс текстуры с разумной точностью - обычно в пределах одного текстурного класса лабораторных измерений. Преимущества метода включают скорость, низкую стоимость и способность оценивать текстуру в полевых условиях, не дожидаясь результатов лаборатории. Его ограничения включают субъективность, потребность в опыте и более низкую точность по сравнению с лабораторными методами.

Тест Джара: метод оседания

Тест на баночку, также называемый методом оседлости или осадочной баночки, представляет собой простую технику, которая может быть выполнена с минимальным оборудованием и обеспечивает визуальное представление относительных пропорций песка, ила и глины в образце почвы. Этот метод популярен среди садоводов, фермеров и педагогов, потому что его легко понять и демонстрирует концепцию разделения размера частиц.

Для проведения испытания в банке образец почвы сначала высушивают и измельчают для разбиения агрегатов, затем пропускают через сито для удаления грубых фрагментов и органического мусора. Измеренное количество почвы (обычно 2-4 столовые ложки или около 50 грамм) помещают в прозрачную стеклянную банку или цилиндр. Вода добавляется для заполнения банки примерно на две трети полной, наряду с небольшим количеством диспергирующего агента, такого как жидкость для мытья посуды или размягчитель воды (гексаметафосфат натрия), чтобы помочь отделить частицы. Банку запечатывают и энергично встряхивают в течение нескольких минут, чтобы тщательно перемешать почву и воду.

Затем баночка устанавливается прямо на ровной поверхности и остается нетронутой. Частицы почвы оседают из суспензии со скоростью, определяемой их размером, причем самые крупные частицы оседают первыми и самые маленькие оседают последними. Частицы песка оседают в течение примерно одной минуты, образуя нижний слой. Частицы ила оседают в течение следующих нескольких часов, образуя слой над песком. Частицы глины могут за несколько дней оседать полностью, образуя верхний слой. Очень мелкие частицы глины могут оставаться в суспензии бесконечно долго, сохраняя воду слегка облачной.

После завершения оседания (обычно 24-48 часов) толщина каждого слоя измеряется и преобразуется в проценты от общей осевшей почвы. Эти проценты затем могут быть нанесены на треугольник текстуры почвы для определения текстурного класса. Тест на баночку обеспечивает хорошую визуальную демонстрацию состава почвы и дает достаточно точные оценки текстуры для многих почв. Однако он имеет ограничения. Органическое вещество может мешать оседанию, некоторые почвы не рассеиваются полностью даже с диспергирующими агентами, и границы между слоями не всегда различны. Несмотря на эти ограничения, тест баночки ценен для образовательных целей и для получения быстрых оценок текстуры, когда лабораторный анализ недоступен.

Лабораторный анализ: анализ размера частиц

Лабораторный анализ размера частиц, также называемый механическим анализом или гранулометрическим анализом, обеспечивает наиболее точное определение текстуры почвы.Этот метод точно измеряет процент песка, ила и глины в образце почвы с использованием стандартизированных процедур, обеспечивающих воспроизводимость и сопоставимость результатов.

Стандартный лабораторный метод включает несколько этапов. Во-первых, образец почвы высушивают, взвешивают и предварительно обрабатывают для удаления цементирующих агентов, которые связывают частицы вместе. Органическое вещество обычно удаляют окислением с перекисью водорода. Карбонаты, если они присутствуют, удаляют кислотой. Окись железа может удаляться химическими восстановителями. Эти предварительные обработки гарантируют, что частицы разделяются на их первичные фракции размера, а не остаются связанными в агрегатах.

После предварительной обработки образец рассеивают в воде химическим диспергирующим агентом (обычно гексаметафосфатом натрия) и механически перемешивают для обеспечения полного разделения частиц. Затем песчаную фракцию разделяют влажным сита через сито 0,05 мм. Песок, удерживаемый на сите, высушивают и взвешивают, и его можно дополнительно разделить на субфракции размера с использованием дополнительных сит.

Ил и глиняные фракции, прошедшие через сито, разделяются с помощью оседания на основе закона Стокса, описывающего скорость оседания сферических частиц в жидкости.Наиболее распространенным методом является метод пипетки, при котором образцы суспензии выводятся на конкретные глубины и время, рассчитанное для захвата фракций конкретных размеров частиц. Эти образцы высушиваются и взвешиваются для определения массы частиц в каждой фракции размеров.

Альтернативой методу пипетки является метод гидрометра, который использует калиброванный гидрометр для измерения плотности суспензии почвы в определенное время. По мере оседания частиц суспензия становится менее плотной, а показания гидрометра уменьшаются. Эти показания преобразуются в проценты ила и глины с помощью стандартизированных расчетов и корректирующих факторов.

Современные лаборатории могут также использовать автоматизированные анализаторы размера частиц на основе лазерной дифракции или других технологий. Эти приборы могут обеспечить детальное распределение размеров частиц быстро и с минимальным приготовлением образца, хотя они могут использовать другие физические принципы, чем традиционные методы оседания, и могут дать немного разные результаты.

Лабораторный анализ размеров частиц является золотым стандартом для определения текстуры, обеспечивая точные, воспроизводимые результаты, которые могут быть использованы для детальной классификации и исследования почвы.Однако это отнимает много времени, требует специализированного оборудования и обученного персонала и относительно дорого.По этим причинам лабораторный анализ обычно зарезервирован для ситуаций, требующих высокой точности, таких как подробные обследования почвы, исследования и судебно-медицинские исследования.

Новые технологии для оценки текстуры

В результате последних технологических достижений были внедрены новые методы оценки текстуры почвы, некоторые из которых могут обеспечить быстрые результаты в этой области без необходимости проведения лабораторного анализа. Эти технологии все еще совершенствуются и проверяются, но являются перспективными для определенных областей применения.

Видимая и ближняя инфракрасная спектроскопия (VNIR) использует взаимодействие света с почвой для прогнозирования свойств почвы, включая текстуру. Образец почвы освещается светом в диапазоне длин волн, а отраженный свет измеряется. Полученный спектр содержит информацию о составе почвы, которая может быть связана с текстурой с помощью статистических калибровочных моделей. Инструменты VNIR становятся все более портативными и доступными, что потенциально позволяет быстро оценивать текстуру поля.

Рентгеновская флуоресценция (XRF) и другие методы элементарного анализа могут предоставить информацию о минералогии почвы, которая коррелирует с текстурой, поскольку различные фракции частиц часто имеют разные минеральные составы.

Цифровой анализ изображений тонких участков почвы или сканирование изображений электронного микроскопа может предоставить подробную информацию о распределении и расположении частиц в размерах. Хотя в настоящее время эти методы используются в основном в исследованиях, они могут стать более доступными для обычной оценки текстуры по мере развития технологий.

Эти новые технологии открывают возможности для более быстрой и менее дорогостоящей оценки текстуры, но они требуют калибровки по традиционным методам и могут не работать одинаково хорошо для всех типов почв. По мере их развития они, скорее всего, дополнят, а не заменят традиционные методы оценки текстуры.

Текстура почвы и ее связь с другими свойствами почвы

Хотя текстура почвы сама по себе является фундаментальным свойством, она также влияет и взаимодействует со многими другими характеристиками почвы. Понимание этих отношений обеспечивает более глубокое понимание поведения почвы и помогает объяснить, почему почвы с различными текстурами требуют разных подходов к управлению.

Структура почвы и агрегация

Структура почвы относится к расположению частиц почвы в агрегаты или педы, и это тесно связано с текстурой. Глиняные частицы с их электрическими зарядами и большой площадью поверхности необходимы для формирования стабильных агрегатов. Они действуют как связующие агенты, удерживая частицы песка и ила вместе с органическим веществом и различными цементирующими агентами, такими как оксиды железа и карбонат кальция.

Песчаные почвы обычно имеют слабую структуру или вообще не имеют структуры, потому что им не хватает глины, чтобы связывать частицы вместе. Они существуют как отдельные зерна, которые не образуют агрегаты. Это ограничивает их способность удерживать воду и питательные вещества за пределами того, что предполагает их текстура. Улучшение структуры песчаных почв требует добавления органического вещества и глины, что часто непрактично в полевом масштабе.

Глиняные почвы могут при правильном управлении образовывать отличную структуру, при этом частицы глины связываются друг с другом в стабильные агрегаты, которые создают поровые пространства намного больше, чем крошечные поры между отдельными частицами глины. Хорошо структурированная глинистая почва ведет себя очень иначе, чем плохо структурированная глинистая почва с той же текстурой. Хорошая структура улучшает дренаж, аэрацию и работоспособность при сохранении высокой питательной и водоудерживающей способности, связанной с текстурой глины. Однако глинистая структура хрупка и может быть разрушена культивированием, когда почва слишком влажная, движением, которое вызывает уплотнение, или практиками, которые уменьшают органическое вещество.

Слоистые почвы обычно легче всего развивают хорошую структуру, потому что у них достаточно глины для образования агрегатов, но достаточно песка и ила, чтобы предотвратить чрезмерную липкость и пластичность чистой глины.Поддержание хорошей структуры в слоистых почвах по-прежнему требует надлежащего управления, включая поддержание органического вещества, избегание выращивания при слишком влажном состоянии и минимизацию уплотнения.

Содержание органической материи и динамика

Текстура почвы существенно влияет на содержание органических веществ и скорость разложения. Глиняные частицы защищают органическое вещество от разложения, связывая его в агрегатах, где он физически отделен от разлагающих организмов и их ферментов. Глина также напрямую связывает органические молекулы на своих заряженных поверхностях, делая их менее доступными для микроорганизмов. В результате глинистые почвы обычно содержат более высокие уровни органических веществ, чем песчаные почвы в аналогичных климатических и растительных условиях.

Песчаные почвы, с их хорошей аэрацией и отсутствием защитных мест связывания, поддерживают быстрое разложение органических веществ. Органические вещества, добавленные в песчаные почвы, быстро разрушаются, высвобождая питательные вещества, но обеспечивая только краткосрочные выгоды для структуры почвы и водоудерживающей способности. Поддержание адекватного уровня органических веществ в песчаных почвах требует непрерывного добавления органических материалов, таких как компост, навоз или покрывающие остатки сельскохозяйственных культур.

Связь между текстурой и органическими веществами имеет важные последствия для хранения углерода в почве и изменения климата. Глинистые почвы могут хранить большое количество углерода в стабильных формах, которые сохраняются в течение десятилетий или столетий, в то время как песчаные почвы хранят меньше углерода и в менее стабильных формах. Понимание этих связей имеет решающее значение для управления почвами для максимизации поглощения углерода.

pH почвы и буферная емкость

Текстура почвы влияет на способность к буферизации рН — устойчивость почвы к изменениям рН при добавлении кислот или оснований. Эта буферизация в основном обеспечивается глиной и органическим веществом, которые имеют заряженные поверхности, которые могут поглощать или высвобождать ионы водорода. Песчаные почвы имеют низкую способность к буферизации и могут испытывать быстрые изменения рН при применении извести или подкисляющих удобрений. Глиняные почвы имеют высокую буферную способность и требуют более крупных применений извести или серы для достижения такого же изменения рН.

Эта разница в буферной способности имеет практические последствия для управления рН. Сэнди-почвы нуждаются в меньших, более частых применениях извести для поддержания оптимального рН, в то время как глинистые почвы могут быть менее часто лизаемыми с более крупными применениями. Низкая буферная способность песчаных почв также делает их более уязвимыми для подкисления от кислотных дождей или подкисляющих удобрений.

Динамика температуры почвы

Текстура почвы влияет на то, как быстро почва прогревается весной и охлаждается осенью, что влияет на сроки посадки и продолжительность вегетационного периода. Эта взаимосвязь в первую очередь опосредуется воздействием текстуры на содержание и цвет почвенных вод.

Песчаные почвы быстро сливаются и обычно имеют более низкое содержание воды, чем более тонкие текстурированные почвы. Поскольку вода обладает высокой удельной теплоемкостью (для изменения температуры требуется много энергии), сухие песчаные почвы весной быстро прогреваются. Они также имеют тенденцию быть более светлыми по цвету, что повышает их отражательную способность и может способствовать более быстрому потеплению. Быстрое потепление песчаных почв позволяет раньше высаживать и может продлить вегетационный период в регионах с короткими прохладными источниками.

Глиняные почвы сохраняют больше воды и поэтому весной теплее медленнее. Их высокое содержание воды действует как тепловой буфер, поглощая тепловую энергию без больших перепадов температур. Это медленное потепление может задержать посадку и уменьшить эффективный вегетационный период. Однако такая же тепловая буферизация защищает растения от быстрых колебаний температуры и может уменьшить повреждение от заморозков в некоторых ситуациях.

Сломанные почвы демонстрируют промежуточное температурное поведение, нагреваясь достаточно быстро при сохранении достаточной влаги.Их температурная динамика в целом благоприятна для большинства культур, ни чрезмерно задерживая весеннюю посадку, ни подвергая растения экстремальным колебаниям температуры.

Практическое применение: управление различными текстурами почвы

Понимание текстуры почвы имеет ценность только в том случае, если эти знания применяются к практическим управленческим решениям. Различные текстуры требуют различных подходов к орошению, оплодотворению, обработке почвы и селекции сельскохозяйственных культур. Успешные фермеры и землеустроители адаптируют свою практику к работе с текстурой почвы, а не против нее.

Управление ирригацией на основе текстуры

Первостепенное значение при проектировании и эксплуатации ирригационных систем должны иметь текстура почвы.Влагозадерживающая способность, скорость инфильтрации и характеристики дренажа, связанные с различными текстурами, определяют, сколько воды применять, как часто орошать и какие методы орошения наиболее подходят.

Для песчаных почв ключевой проблемой является их низкая водосодержащая способность и быстрый дренаж. Эти почвы требуют частого легкого орошения для поддержания адекватной влажности почвы без потери воды через глубокую перколяцию. Капельное орошение или малообъемные спринклеры идеально подходят для песчаных почв, потому что они могут применять небольшое количество воды часто и точно. Планирование ирригации должно основываться на ежедневном использовании воды для сельскохозяйственных культур, при этом орошение применяется каждые один-три дня в периоды пикового спроса на воду. Применение слишком большого количества воды сразу к песчаной почве является расточительным и может выщелачивать питательные вещества ниже корневой зоны.

Глиняные почвы представляют противоположную проблему. Их высокая водонепроницаемость означает, что они могут дольше проходить между орошением, но их медленная скорость инфильтрации означает, что вода должна применяться медленно, чтобы избежать стока. Спринклерные системы для глинистых почв должны иметь низкие скорости применения, и оросительные мероприятия могут нуждаться в циклическом (применение воды в течение нескольких коротких периодов с перерывами между ними), чтобы позволить воде проникать. Орошение шерсти или бассейна может хорошо работать на глинистых почвах, если поля правильно выровнены. Частота ирригации может быть один раз каждые семь-четырнадцать дней, в зависимости от использования воды для сельскохозяйственных культур и глубины почвы.

Сломанные почвы являются наиболее прощающими для управления ирригацией. Они принимают воду с умеренной скоростью и содержат достаточно воды, чтобы обеспечить интервалы орошения от трех до семи дней для большинства культур. Большинство методов орошения хорошо работают на суглинистых почвах, и ошибки управления с меньшей вероятностью вызовут проблемы, чем при песчаных или глиняных текстурах.

Понимание текстуры почвы также помогает в интерпретации данных мониторинга влажности почвы. Датчики влажности или тесты на ощупь указывают на разные вещи в разных текстурах. Песчаная почва, которая чувствует себя немного влажной, может приближаться к точке, где растения будут испытывать водный стресс, в то время как глиняная почва с аналогичным ощущением может иметь обильные доступные воды.

Стратегии управления удобрениями

Текстура почвы должна определять выбор удобрений, скорость их применения, сроки и методы. Цель состоит в том, чтобы обеспечить достаточные питательные вещества для роста сельскохозяйственных культур, минимизируя потери путем выщелачивания или других путей и избегая загрязнения окружающей среды.

Песчаные почвы с их низкой способностью к обмену катионов и быстрым дренажом склонны к выщелачиванию питательных веществ, особенно мобильных питательных веществ, таких как азот нитрата и сульфатная сера. Управление удобрениями для песчаных почв должно подчеркивать частые, небольшие приложения, приуроченные к поглощению урожая. Раздельные приложения азота - применение части при посадке и остаток в нескольких приложениях бокового платья в течение вегетационного периода - уменьшают потери выщелачивания по сравнению с отдельными крупными приложениями. Удобрения с медленным высвобождением или контролируемым высвобождением могут быть экономически эффективными на песчаных почвах, несмотря на их более высокую цену, потому что они уменьшают потери выщелачивания. Фертигация (применение удобрений через ирригационные системы) хорошо работает на песчаных почвах, позволяя частые, точные приложения питательных веществ.

Глиняные почвы сохраняют питательные вещества гораздо эффективнее, что позволяет реже применять удобрения. Однако их высокая питательная способность может также привести к дисбалансу питательных веществ, если не тщательно управлять оплодотворением. Фосфор, который плотно связывается с частицами глины, может накапливаться до чрезмерных уровней в сильно оплодотворенных глинистых почвах. Микроэлементы, такие как железо и цинк, могут стать недоступными в глинистых почвах с высоким рН из-за сильной связи с глинистыми поверхностями. Управление удобрениями для глинистых почв должно включать регулярное тестирование почвы для мониторинга уровня питательных веществ и предотвращения чрезмерного накопления.

Сломанные почвы обычно требуют умеренных стратегий управления удобрениями, с частотами и скоростями применения между теми, которые используются для песчаных и глинистых почв. Их сбалансированные свойства делают их восприимчивыми к оплодотворению, в то же время разумно прощая ошибки управления.

Для всех текстур включение органических поправок, таких как компост или навоз, обеспечивает преимущества, выходящие за рамки подачи питательных веществ. Органическое вещество улучшает водонепроницаемость в песчаных почвах, улучшает структуру и дренаж в глинистых почвах и обеспечивает медленное высвобождение питательных веществ во всех почвах. Однако скорость разложения органических веществ и высвобождения питательных веществ варьируется в зависимости от текстуры, будучи самой быстрой в песчаных почвах и самой медленной в глинистых почвах.

Практика посадок и культивирования

Текстура почвы должна влиять на решения о том, возделывать ли, когда возделывать и как интенсивно возделывать. Тенденция в современном сельском хозяйстве направлена на сокращение обработки почвы или системы без дождевого периода, но осуществимость и преимущества этих подходов варьируются в зависимости от текстуры.

Песчаные почвы легко обрабатывать, но также подвержены эрозии ветра и быстрой потере органических веществ при обработке. Сохранение почвы или системы без дождевой обработки могут помочь защитить песчаные почвы от эрозии и поддерживать уровни органических веществ. Однако песчаные почвы могут не развивать прочную структуру, необходимую для поддержки систем без дождевой обработки, так же легко, как более тонкие текстурированные почвы. Поддержание поверхностных остатков имеет решающее значение для защиты песчаных почв от ветровой и водной эрозии.

Глиняные почвы получают большую пользу от сокращения обработки почвы, поскольку обработка почвы может разрушить структуру почвы и вызвать уплотнение при неправильном содержании влаги. Системы дождевого или полосового дождевого производства позволяют глинистым почвам со временем развивать стабильную структуру, улучшая дренаж и работоспособность. Однако переход глинистых почв на дождевой грунт может быть сложным изначально, потому что плохо структурированные глинистые почвы могут иметь проблемы с дренажем, которые временно ухудшаются за счет устранения обработки. Терпение и надлежащее управление в течение переходного периода имеют важное значение.

Когда обработка необходима на глинистых почвах, время имеет решающее значение. Перегонка, когда почва слишком влажная, вызывает сильное уплотнение и образует большие твердые комки. Перегонка, когда слишком сухая, требует чрезмерной мощности и может разорять почву, разрушая структуру. Оптимальное содержание влаги для обработки почвы - когда почва является хрупкой и разбивается на агрегаты среднего размера - может происходить только кратковременно, требуя тщательного мониторинга и гибкого планирования.

Сломанные почвы, как правило, хорошо подходят для любой системы обработки почвы, от обычной обработки до безотходной. Они прощают ошибки времени и развивают хорошую структуру в большинстве систем управления. Эта универсальность является еще одной причиной, по которой суглинистые почвы высоко ценятся в сельском хозяйстве.

Выбор урожая и планирование вращения

Хотя многие культуры могут выращиваться на различных почвенных текстурах с надлежащим управлением, некоторые культуры особенно хорошо подходят или плохо подходят для конкретных текстур. Соответствие культур текстуре почвы может повысить производительность и уменьшить проблемы управления.

Песчаные почвы хорошо подходят для культур, которые предпочитают хороший дренаж и могут выдерживать более низкую водосборную способность. Корневые культуры, такие как морковь, картофель и арахис, хорошо растут в песчаных почвах, потому что рыхлая текстура позволяет легко расширять корень и собирать урожай. Раннесезонные овощи выигрывают от быстрого весеннего потепления песчаных почв. Урожаи с глубокими корневыми системами, которые могут получить доступ к воде из более глубоких слоев почвы, могут работать лучше на песчаных почвах, чем мелкокорневые культуры.

Глиняные почвы хорошо подходят для культур, которые получают выгоду от высокой водосодержащей способности и могут переносить более медленный дренаж. Такие культуры, как рис, процветают в глинистых почвах, которые могут быть затоплены. Пасторные травы часто хорошо работают на глинистых почвах, потому что их волокнистые корневые системы помогают поддерживать структуру почвы, и они извлекают выгоду из запасов воды почвы в сухие периоды. Посевы, чувствительные к заболачиванию или требующие ранней посадки, могут бороться на глинистых почвах.

Суглинистые почвы подходят для самого широкого спектра культур и часто используются для высокоценных культур, требующих оптимальных условий выращивания.Большинство овощных культур, мелких зерновых и рядных культур хорошо работают на суглинистых почвах.

Планирование ротации культур должно учитывать влияние текстуры на здоровье почвы и борьбу с вредителями. Глубоководные культуры могут помочь разбить уплотненные слои в глинистых почвах. Покровные культуры с различной корневой архитектурой могут улучшить структуру почвы во всех текстурах. Вращающиеся культуры с различными потребностями в воде и питательных веществах могут помочь эффективно управлять ресурсами на почвах с ограниченной водосодержательной или питательной способностью.

Модификация текстуры почвы: возможности и ограничения

Учитывая глубокое влияние текстуры на поведение почвы, естественно задаться вопросом, можно ли изменить текстуру для улучшения свойств почвы. Хотя изменение текстуры теоретически возможно, оно редко практично в полевом масштабе из-за огромного количества требуемого материала и высоких затрат.

Наиболее распространенная модификация текстуры - добавление песка к глиняным почвам для улучшения дренажа и работоспособности. Однако этот подход редко работает так, как задумано. Улучшение свойств глиняной почвы требует добавления достаточного количества песка для фундаментального изменения класса текстуры, что обычно означает включение нескольких дюймов песка во всю корневую зону. Объем требуемого песка огромен - улучшение одного акра глиняной почвы на глубину одного фута может потребовать 1000 тонн или более песка. Стоимость покупки, транспортировки и включения этого большого количества песка является непомерно высокой для сельскохозяйственного использования.

Кроме того, добавление умеренного количества песка в глиняную почву может фактически ухудшить ее свойства. Смесь ведет себя как бетон, становясь еще более сложной и трудной в работе, чем исходная глина. Только когда содержание песка превышает около 50 процентов, почва начинает приобретать песчаные характеристики. По этим причинам добавление песка в глиняную почву обычно рекомендуется только для небольших областей, таких как сады или ландшафтные кровати, а не для полевого сельского хозяйства.

Добавление глины в песчаную почву теоретически более перспективно, потому что высокая площадь поверхности глины и плотность заряда означают, что относительно небольшие количества могут значительно улучшить удержание воды и питательных веществ. Однако практические проблемы аналогичны - получение и включение достаточного количества глины дорого и трудоемко. Кроме того, тип глины имеет значение; некоторые глинистые минералы обеспечивают большую пользу, чем другие.

Более практичный подход к улучшению свойств почвы — добавление органического вещества, которое приносит пользу почвам всех текстур. Органическое вещество улучшает водонепроницаемость в песчаных почвах, улучшает структуру и дренаж в глинистых почвах и увеличивает удержание питательных веществ во всех почвах. В то время как добавления органических веществ не изменяют фундаментальную текстуру, они могут значительно улучшить поведение почвы. Однако поддержание повышенных уровней органического вещества требует непрерывных добавлений, потому что органическое вещество разлагается с течением времени, особенно в песчаных почвах.

В некоторых специализированных ситуациях может быть оправдана модификация текстуры. Иногда для обеспечения оптимальных дренажных и игральных характеристик строятся поля для гольфа и спортивные поля с использованием специальных песчаных смесей. Для высокоценных тепличных или питомников могут использоваться индивидуальные почвенные смеси. Но для полевого сельского хозяйства работа с существующей текстурой посредством соответствующих методов управления гораздо практичнее, чем попытка ее изменить.

Текстура почвы в экологическом и экологическом контексте

Помимо сельскохозяйственного значения, текстура почвы играет решающую роль в экологических процессах и функционировании экосистем.Понимание этих более широких последствий помогает объяснить роль почвы в качестве воды, круговороте углерода, обеспечении среды обитания и других экосистемных услугах.

Подзарядка грунтовых вод и качество воды

Текстура почвы влияет на то, как осадки распределяются между поверхностным стоком, эвапотранспирацией и глубокой перколяцией в грунтовые воды. Песчаные почвы с их быстрым проникновением и дренажем способствуют подпитке грунтовых вод, но также позволяют загрязнителям быстро перемещаться по профилю почвы с минимальной фильтрацией. Районы с песчаными почвами часто уязвимы для загрязнения грунтовых вод сельскохозяйственными химикатами, септическими системами или другими источниками загрязнения.

Глинистые почвы при их медленном проникновении генерируют больше поверхностного стока и меньше подпитки грунтовых вод, однако они обеспечивают лучшую фильтрацию перколяционной воды, удаляя загрязняющие вещества путем адсорбции и биологической деградации. Медленное движение воды через глинистые почвы позволяет проводить больше времени для этих процессов очистки.

Эти взаимосвязи важны для планирования землепользования и охраны окружающей среды. Расположение потенциальных источников загрязнения на песчаных почвах повышает риск загрязнения грунтовых вод, а их размещение на грунтовых почвах может увеличить риск загрязнения поверхностных вод за счет стока. Понимание текстуры почвы помогает в разработке соответствующих буферных зон, систем очистки и лучших методов управления для защиты качества воды.

Хранение углерода и изменение климата

Почва является крупнейшим наземным углеродным резервуаром, содержащим больше углерода, чем атмосфера, и вся растительная биомасса вместе взятые. Текстура почвы является основным фактором, контролирующим, сколько углерода может хранить почва и насколько стабильно это хранение с течением времени.

Глинистые почвы хранят больше углерода, чем песчаные почвы в аналогичных климатических и растительных условиях, поскольку глинистые частицы защищают органическое вещество от разложения с помощью физических и химических механизмов. Связывание органического вещества с глинистыми поверхностями и в агрегатах снижает его доступность для разлагающих организмов. Эта защита может удерживать углерод, хранящийся в почве на протяжении десятилетий до столетий.

Песчаные почвы хранят меньше углерода и в менее стабильных формах, потому что у них нет этих защитных механизмов. Органическое вещество в песчаных почвах разлагается относительно быстро, выделяя углекислый газ в атмосферу. Эта разница в емкости для хранения углерода имеет важные последствия для смягчения последствий изменения климата. Управление глинистыми почвами для максимального хранения углерода - посредством таких практик, как сокращение обработки почвы, покрытие обрезки и органические поправки - может улавливать значительные количества атмосферного углерода. Те же методы на песчаных почвах обеспечивают преимущества, но приводят к менее долгосрочному хранению углерода.

Место обитания почвенных организмов

Текстура почвы влияет на изобилие, разнообразие и активность почвенных организмов, от бактерий и грибов до дождевых червей и членистоногих.Размер и распределение поровых пространств, доступность влаги и аэрация варьируются в зависимости от текстуры и влияют на то, какие организмы могут процветать.

Песчаные почвы с их большими порами и хорошей аэрацией поддерживают организмы, которые нуждаются в кислороде и могут переносить колебания влаги. Однако их низкая водонепроницаемость и содержание питательных веществ могут ограничивать общую биологическую активность. Глинистые почвы могут поддерживать высокую биологическую активность при хорошо структурированной и адекватно аэрированной, но они могут стать анаэробными при заболочении, в пользу различных микробных сообществ.

Разнообразие почвенных организмов часто является самым высоким в суглинистых почвах, которые обеспечивают диапазон размеров пор и микроприрод.Это биологическое разнообразие способствует экосистемным функциям, таким как циклическое питание, подавление болезней и разложение органических веществ.

Продвинутые темы в текстуре почвы

Для тех, кто ищет более глубокое понимание, несколько продвинутых тем в текстуре почвы заслуживают изучения.Эти темы особенно актуальны для почвоведов, исследователей и передовых практиков.

Распределение частиц по размерам за пределами трех фракций

В то время как система с тремя фракциями (песок, ил, глина) является стандартной для классификации текстур, более подробные распределения размеров частиц могут обеспечить дополнительную информацию. Песок может быть разделен на очень грубые, грубые, средние, мелкие и очень мелкие песчаные фракции, каждая с несколько различными свойствами. Аналогично, ил может быть разделен на грубый и тонкий ил. Эти подразделения иногда используются в подробной характеристике почвы или для конкретных применений, таких как инженерия или седиментология.

Полные кривые распределения размеров частиц, показывающие процент частиц во всем диапазоне размеров, могут быть получены с помощью лазерной дифракции или других передовых методов.Эти подробные распределения раскрывают информацию, не захваченную простой классификацией текстур, и могут быть полезны для моделирования движения воды, прогнозирования поведения почвы или понимания процессов формирования почвы.

Минералогия глины и ее влияние

Не все глины равны. Различные глиняные минералы обладают совершенно разными свойствами, и две почвы с одинаковым содержанием глины, но различная глиняная минералогия может вести себя очень по-разному. Основные глиняные минеральные группы — каолинит, смектит (включая монтмориллонит), иллит и вермикулит — различаются по своей структуре, площади поверхности, плотности заряда и поведению отеков.

Каолинитовые глины имеют относительно низкую площадь поверхности и плотность заряда, что приводит к снижению мощности катионного обмена и меньшему отеку. Почвы, в которых доминирует каолинитовая глина, легче работать и менее склонны к проблемам с набуханием, чем почвы с другими типами глины. Смектитовые глины имеют очень высокую площадь поверхности и плотность заряда, что приводит к высокой способности катионного обмена и резкому отеку при влажности и сухости. Почвы с высоким содержанием смектита могут быть чрезвычайно сложными в управлении и могут вызывать проблемы с фундаментом для зданий.

Понимание минералогии глины дает дополнительное понимание поведения почвы за пределами того, что показывает только текстура.Определение минералогии глины требует сложных аналитических методов, таких как дифракция рентгеновских лучей, и обычно не выполняется, за исключением исследований или специализированных приложений.

Переменная текстура внутри полей

Текстура почвы часто изменяется в пространстве в пределах полей, иногда резко. Эта изменчивость может быть результатом различий в исходном материале, характере эрозии и осаждения или в прошлом землепользовании. Понимание и управление изменчивостью текстуры все более важно в точном сельском хозяйстве, где методы управления адаптированы к условиям в различных зонах поля.

Картирование почвы, либо с помощью традиционных обследований почвы, либо с помощью современных методов, таких как электромагнитная индукция или дистанционное зондирование, может идентифицировать области с различными текстурами. Эта информация может использоваться для создания зон управления для применения воды с переменной скоростью, удобрений или других входов. Распознавание изменчивости текстур помогает объяснить, почему некоторые области поля последовательно работают иначе, чем другие, и направляет целевые вмешательства в управление.

Распространенные заблуждения о текстуре почвы

Среди садоводов, фермеров и даже некоторых специалистов сохраняются некоторые заблуждения относительно текстуры почвы. Уточнение этих недоразумений помогает обеспечить надлежащее использование информации о текстуре.

Одно распространенное заблуждение заключается в том, что «слом» означает высококачественную почву. В то время как сухие текстуры, как правило, благоприятны для роста растений, текстура является только одним аспектом качества почвы. Суглинистые почвы с плохой структурой, низким содержанием органического вещества или химическими проблемами могут работать хуже, чем хорошо управляемые песчаные или глинистые почвы. Качество почвы зависит от взаимодействия многих факторов, а не только текстуры.

Другое заблуждение заключается в том, что добавление песка в глиняную почву улучшит ее. Как обсуждалось ранее, это редко работает по назначению и может фактически ухудшить свойства почвы, если не добавить огромное количество песка. Сохранение этого заблуждения приводит к потраченным впустую усилиям и ресурсам.

Некоторые люди считают, что текстура почвы может быстро меняться благодаря управлению. В то время как структура почвы, органическое вещество и другие свойства могут быть изменены относительно быстро, текстура изменяется только через геологические процессы, работающие в течение тысяч лет. Понимание этой постоянства помогает сосредоточить усилия по управлению на свойствах, которые действительно могут быть изменены.

Наконец, иногда возникает путаница между текстурой почвы и структурой почвы. Текстура относится к распределению размеров частиц, в то время как структура относится к тому, как частицы устроены в агрегаты. Это родственные, но отличные свойства, и оба важны для понимания поведения почвы.

Ресурсы для дальнейшего обучения

Для тех, кто заинтересован в углублении понимания текстуры почвы и связанных с ней тем, доступны многочисленные ресурсы. Служба сохранения природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США предоставляет обширную информацию о почве, включая подробные обследования почвы для большей части Соединенных Штатов, через их Web Soil Survey. Этот инструмент позволяет пользователям получать доступ к картам почв и данным для конкретных мест, включая информацию о текстуре.

Расширительные услуги университета предлагают образовательные материалы, семинары и услуги по тестированию почвы. Многие публикации по расширению предоставляют практические рекомендации по управлению различными текстурами почвы для сельского хозяйства и садоводства. Общество почвоведения Америки предлагает образовательные ресурсы, публикации и возможности профессионального развития для тех, кто интересуется почвоведением.

Для практического обучения лаборатории по тестированию почвы могут анализировать текстуру и другие свойства образцов почвы. Многие университетские и частные лаборатории предлагают эти услуги по разумной цене. Участие в конкурсах или семинарах по оценке почвы дает возможность практиковать оценку текстуры полей под руководством экспертов.

Книги по почвоведению, такие как «Природа и свойства почв» Брейди и Вейла, обеспечивают всестороннее освещение текстуры почвы и связанных с ней тем. Онлайн-курсы и вебинары от университетов и профессиональных организаций предлагают гибкие возможности обучения для тех, кто не может посещать личную подготовку.

Вывод: Непреходящее значение текстуры почвы

Текстура почвы выступает как одно из самых фундаментальных и последовательных свойств почвы, влияя практически на каждый аспект поведения почвы и роста растений. От ее влияния на движение воды и удержание питательных веществ до ее влияния на работоспособность и восприимчивость к эрозии текстура формирует то, как функционирует почва и как ею нужно управлять. Понимание текстуры обеспечивает основу для обоснованного принятия решений в сельском хозяйстве, садоводстве, планировании землепользования и экологическом управлении.

Постоянство текстуры почвы — ее устойчивость к изменениям в течение человеческого времени — делает ее как ограничением, так и ориентиром. Мы не можем легко изменить текстуру нашей почвы, но мы можем понять ее и работать с ней, адаптируя наши методы управления, чтобы дополнять, а не бороться со свойствами, которые дает текстура. Песчаные почвы, глинистые почвы и суглинистые почвы имеют сильные стороны и ограничения, и успешное управление землей признает и реагирует на эти различия.

Поскольку мы сталкиваемся с такими проблемами, как изменение климата, нехватка воды и необходимость кормить растущее население, понимание текстуры почвы становится все более важным. Текстура влияет на способность почвы хранить углерод, фильтровать воду, поддерживать биоразнообразие и производить продукты питания. Управление почвами надлежащим образом для их текстуры может улучшить эти экосистемные услуги при сохранении производительности.

Будь вы фермером, планирующим графики орошения, садовником, выбирающим растения, планировщиком землепользования, оценивающим участки застройки, или просто кем-то любопытным о земле под вашими ногами, знание текстуры почвы дает возможность принимать лучшие решения. Понимая пропорции песка, ила и глины в почве и признавая, как эти пропорции влияют на поведение почвы, мы можем более эффективно работать с почвой для достижения наших целей, защищая этот драгоценный, конечный ресурс для будущих поколений.

Наука о текстуре почвы, разработанная более чем за столетие исследований и практического опыта, предоставляет мощные инструменты для понимания и управления почвой. От простых полевых испытаний до сложных лабораторных анализов, от базовых треугольников текстуры до подробных распределений размеров частиц, эти инструменты помогают нам расшифровывать свойства почвы и прогнозировать ее поведение. По мере того, как наше понимание продолжает развиваться и появляются новые технологии, наша способность оценивать и управлять текстурой почвы будет только улучшаться, поддерживая более устойчивое и продуктивное использование почвенных ресурсов Земли.