Микроагрегатный состав почвы

Почва — это гетерогенная, динамичная и биологически активная пористая среда, функции которой тесно связаны с ее трёхмерной структурой^[8]. Формирование почвенной структуры происходит в результате различных процессов, наиболее важный из которых — взаимная коагуляция коллоидных частиц, приводящая к формированию почвенных микро- и макроагрегатов. На этот процесс существенное влияние оказывают ионы, растворённые в почвенном растворе. К примеру, ионы кальция и железа трехвалентного способствуют образованию механически прочных и водопрочных агрегатов, тогда как ионы натрия влияют на формирование агрегатов неустойчивых, легко подверженных размытию водой^[9].

Формирование микроагрегатов осуществляется четырьмя группами процессов. К ним относятся^{[10][11][12][13]}:

• биологические (колонизация микроорганизмами, биодеградация и потребление);
• химические (адсорбция, осаждение, окислительно-восстановительные реакции, комплексация — в том числе, обмен лигандами);
• биофизические (биотурбация, биосмешивание, расширение пор, биотранспорт, биотранслокация);
• физические (замораживание-оттаивание, высушивание-увлажнение, сжатие-набухание, капиллярность, адвекция, диффузия, окклюзия, инкапсуляция, цементация)^[13].

Комбинация всех этих факторов способствует образованию прочной комковато-зернистой структуры, которая обеспечивает создание оптимальных условий для роста растений и почвообитающих животных, а также достаточного запаса питательных элементов в почве^[9].

Микроагрегат можно определить как почвенное трёхмерное образование, состоящее из первичных (элементарных) почвенных частиц (ЭПЧ)^[14]. ЭПЧ представляют собой обломки горных пород и минералов, а также аморфные соединения, все элементы которых находятся в химической взаимосвязи и не поддаются разрушению общепринятыми методами пептизации^[15]. Ключевым отличием микроагрегатов от элементарных почвенных частиц является устойчивость при разного рода внешних воздействиях^[16].

Высокая степень стабильности микроагрегатов обеспечивается наличием таких постоянных связующих агентов, как гуминовые вещества, ассоциированные с аморфным железом и соединениями алюминия^[17].

Отмечается, что среднее время существования органического вещества в микроагрегатах выше, нежели в макроагрегатах^[13]. Органическое вещество играет двоякую роль в формировании и стабилизации почвенных агрегатов. Гумифицированное органическое вещество работает как агрегирующий материал при формировании микроагрегатов вокруг органо-минеральных ядер и, впоследствии, соединении микроагрегатов в макроагрегаты^[13]. Частью связующего «клея» способен выступать активный углерод (растительные сахариды и полисахариды), потребляемые микробами для получения энергии^[6]. В свою очередь, свежие растительные остатки и возникающие при их разложении твёрдые дискретные частицы, которые относятся к фракции дисперсного органического вещества, и становятся основой макроагрегатов, внутри которых, при последующем разложении окклюдированного дисперсного органического вещества и уже распаде макроагрегатов, образуются микроагрегаты^[13][18][19].

Микроагрегаты имеют важное характерное в агротехническом и мелиоративном плане свойство — дополнительную внутриагрегатную пористость, образуемую элементарными почвенными частицами^[5]. Такая пористость влияет на водоустойчивость, водо- и воздухопроницаемость, влагоёмкость почвы^[20].

Для проведения микроагрегатного анализа, то есть оценки содержания микроагрегатов в почве, применяются методы, главная задача которых — при разрушении макроагрегатов оставить неразрушенными микроагрегаты^[3][21].

Среди таких методов:

• интенсивное механическое взбалтывание в дистиллированной воде (метод Н. А. Качинского),
• использование низкой концентрации (0.4 %) пирофосфата натрия и слабое механическое воздействие;
• микроагрегатный анализ почв методом лазерной дифракции.

Традиционно оценку микроагрегатного состава почв рассматривают совместно с механическим (гранулометрическим) составом почв. Определение содержания фракций микроагрегатов производят пипеточным методом или иными методами, используемыми для гранулометрического анализа^[3].

Для характеристики устойчивости почвенных микроагрегатов (оструктуренности) используются различные параметры и коэффициенты. Среди таковых — следующие оценочные градации почв по гранулометрическому и микроагрегатному составам^[14]:

К_d = И_м/И_г,

где И_м- содержание илистой фракции ила при микроагрегатном составе, И_г — содержание илистой фракции при механическом (гранулометрическом) составе.

Данный показатель выражает степень пептизируемости илистых частиц почвы при воздействии воды.

Интерпретация результатов. Классификация оструктуренности по коэффициенту Качинского:

• <15 — высокая микрооструктуренность;
• 15-25 — хорошая;
• 25-40 — удовлетворительная;
• 40-60 — неудовлетворительная;
• >60 — весьма низкая^[14].

А_г = П_м — П_г / П_м,

где П_м — содержание фракции более 0,05 мм при микроагрегатном анализе, П_г — содержание фракции при механическом (гранулометрическом) анализе.

Интерпретация результатов. Классификация по Бэйверу:

• >90 — очень высокая микроагрегированность;
• 80-90 — высокая;
• 65-80 — хорошая;
• 50-65 — удовлетворительная;
• 35-50 — слабая;
• 20-35 — весьма слабая;
• <20 — низкая.