Плотность почвы также увеличивается в иллювиальных горизонтах выщелоченных черноземов, карбонатных (В3) и солонцеватых иллювиальных горизонтах (В1 и В2) обыкновенных и южных черноземов.
Постепенно вниз по профилю в соответствии с распределением гумуса увеличивается плотность сложения черноземов выщелоченных на целине. Использование этого чернозема в пашне способствует возрастанию плотности сложения в подпахотном горизонте до 1,40 г/см3 и отчетливому проявлению плужной подошвы.
В черноземах обыкновенных и южных на пашне также выявляется плужная подошва, но повышение плотности сложения в этих почвах меньше по сравнению с выщелоченными черноземами. Вероятно, это связано с водным режимом исследованных почв.
Черноземы выщелоченные являются более увлажненными (периодически промывной тип водного режима), поэтому при воздействии тяжелой техники происходит большая деформация подпахотного горизонта, по сравнению с обыкновенными и южными черноземами (непромывной тип водного режима).
Следует отметить резкое повышение плотности сложения в горизонте В1 южных черноземов на целине (1,37 г/см3), что свидетельствует о проявлении солонцового процесса почвообразования на фоне основного гумусово-аккумулятивного. На это указывает и содержание физической глины (частиц <0,01 мм); их количество увеличивается в горизонте В1 как целинных, так и пахотных почв (что выявляется и морфологически).
В условиях степной зоны гумусово-аккумулятивный процесс в разной степени проявляется в зональных почвах – черноземах обыкновенных и южных.
Плотность твердой фазы, в исследуемых черноземах определяется содержанием в почве компонентов органической и минеральной частей. Этот показатель увеличивается вниз по профилю в соответствии с уменьшением содержания гумуса.
Черноземы южные как на целине, так и на пашне имеют более высокую плотность твердой фазы, чем выщелоченные и обыкновенные (таблица 2). Следует отметить повышение плотности твердой фазы при распашке всех подтипов черноземов в результате потери почвой органического вещества.
Различия плотности сложения и плотности твердой фазы почвы черноземов лесостепи и степи обусловили различия в общей порозности, которая зависит от гранулометрического состава, структурности, деятельности почвенной фауны, содержания органического вещества, в пахотных горизонтах – от частоты и приемов обработки и окультуренности почвы. Хорошая оструктуренность, рыхлость черноземов определяют высокую порозность в их гумусовых горизонтах.
Данные таблицы 2 свидетельствуют об удовлетворительной порозности в горизонтах А всех целинных земель. Она составляет 53-54 % от объема почвы. При обработке черноземов порозность повышается до 57-59 %, что, по шкале Н.А.Качинского, характеризует пахотный слой как культурный с отличной порозностью (И.С.Кауричев, 1982). Однако в подпахотном горизонте выщелоченного и обыкновенного черноземов в результате воздействия техники порозность снизилась до 48-49 %.
В черноземе южном, в отличие от других, даже на целине в горизонте В1 порозность составляет 49 %, а при использовании под пашню снижается до 47 %. Эта тенденция свидетельствует о воздействии техники на свойства чернозема южного при выраженном солонцовом процессе почвообразования.
Наименьшая влагоемкость (НВ), по классификации А.А. Роде (1975), характеризует наибольшее количество капиллярно - подвешенной влаги, которое может удерживать почва после стекания избытка влаги при отсутствии подпора грунтовых вод (глубоком залегании).
Изучаемые черноземы находятся в разных по увлажнению условиях, что важно для хода почвообразования, микробиологических процессов.
Величина НВ зависит от гранулометрического состава почвы, ее плотности, структурного состояния и содержания гумуса. Так как черноземы для исследований взяты одинакового гранулометрического состава – среднесуглинистые, то можно сказать, что НВ будет определяться в основном содержанием гумуса.
С уменьшением содержания гумуса и физической глины (частиц <0,01 мм) значение величины НВ изменяется. Показатель НВ на целине в горизонте А наибольший (26,0 %) - у выщелоченных и наименьший (22,4 %) - у южных черноземов, что связано с содержанием гумуса при одинаковом гранулометрическом составе.
На пашне величина показателя НВ уменьшается в связи со снижением гумуса при деградации (таблица 2). Но в целом, водоудерживающая способность черноземов среднесуглинистых лесостепи и степи достаточно высокая.
Запасы влаги в слое 0-100 см при НВ различаются в зависимости от вида угодья и почвенной подзоны: на пашне в черноземе выщелоченном они составляют 328 мм; обыкновенном - 349 мм; южном - 290 мм; на целине они выше: 336 мм, 353 мм, 299 мм соответственно.
Таким образом, запасы влаги при НВ снижаются в южной части степной зоны. Это связано с развитием ветровой эрозии, о чем свидетельствует понижение содержания частиц меньше 0,01 мм в горизонте А чернозема южного, особенно на пашне.
3.2.2 Агрегатный состав
Совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава называется структурой почвы. Структура – важнейшая агрономическая характеристика почв. От нее зависят общие физические, физико-механические, водные, воздушные и тепловые свойства почв, окислительно-восстановительные условия и связанные с ними условия микробиологической деятельности и другие свойства и режимы почв.
Распределение структурных агрегатов в массе почвы в соответствии с их размерами определяет агрегатный состав почвы. По данным А.А. Яскина и других (В.П. Ковриго, 2000), структурные агрегаты по размеру делят на 3 группы: глыбистая структура – размер более 10 мм; макроструктура – размер 10,0-0,25 мм; микроструктура – размер менее 0,25 мм.
Агрономически ценной является комковатая и зернистая макроструктура верхних горизонтов почвы размером от 0,25 до 10 мм, обладающая водопрочностью и связностью.
Количественный и качественный состав макроструктурных отдельностей почвы в значительной степени определяет также ее противоэрозионную устойчивость. Агрегаты диаметром более 2 мм являются эффективным защитным противоэрозионным слоем. Менее эффективна роль агрегатов размером 1-2 мм, а агрегаты менее 0,5 мм совсем неэффективны и легко переносятся ветром.
Комковатость слоя 0-5 см является диагностическим признаком устойчивости почв к ветровой эрозии, если на поверхности нет борозд или стерни, которые изменяют этот признак в ту или иную сторону.
Созданию благоприятных физических свойств почвы и условий плодородия способствуют агрегаты от 10 до 0,25 мм; с точки зрения ветроустойчивости, лишь агрегаты крупнее 1 мм обладают большей устойчивостью в течение летнего сезона.
В наших исследованиях (таблица 3), на глубине 0-5см, у черноземов выщелоченных целины ветроустойчивые агрегаты (более 1 мм) составляют 67,1 %, очень близок этот показатель на пашне (64,6 %). Эрозионно-опасная фракция составляет 32,9 % и 35,4 % соответственно.
При проведении сухого просеивания видно, что выщелоченные черноземы ветровой эрозии не подвержены. Содержание эрозионно-опасной фракции в этих почвах сравнительно невелико, но на пашне их больше на 2,5 %.
Таблица 3
Агрегатный состав черноземов выщелоченных
| Название почвы | Содержание фракций, % при размере, мм | ||||||||
| <0.25 | 0.25-0.5 | 0.5-1 | 1-2 | 2-3 | 3-5 | 5-7 | 7-10 | >10 | |
| Сухое просеивание.Целина | 8,6 | 4,8 | 6,0 | 19,3 | 13,6 | 14,4 | 11,5 | 8,3 | 13,5 |
| Пашня | 9,8 | 5,6 | 5,6 | 18,8 | 12,1 | 13,7 | 10,2 | 9,8 | 14,4 |
| Мокрое просеивание.Целина | 12,4 | 2,8 | 12,1 | 10,6 | 7,4 | 9,2 | 11,3 | 14,0 | 20,2 |
| Пашня | 25,4 | 5,3 | 6,1 | 12,7 | 9,5 | 9,0 | 7,5 | 6,7 | 17,8 |
При мокром просеивании чернозема выщелоченного среднесуглинистого количество водопрочных агрегатов размером 1-10 мм на пашне 45,4 %. Данные почвы хотя и слабо, но подвержены водной эрозии, причиной этого является распашка, способствующая дезагрегации почвы. На целине в черноземах выщелоченных количество агрегатов более 1 мм - 52,5 %(таблица 3). До крайнего допустимого предела устойчивости интервал составляет всего 2,5 %. Следовательно, эти почвы генетически подвержены водной и слабо подвержены ветровой эрозии.
Противоэрозионная устойчивость черноземов обыкновенных среднесуглинистого состава иная (таблица 4).
При сухом просеивании количество эрозионно-устойчивых агрегатов более 1 мм на пашне составляет 48,8 %, на целине – 63,9 %. Сравнивая показатели ветроустойчивости на черноземе обыкновенном (агрегаты более 1 мм) на целине и пашне, можно увидеть, что пашня подвержена больше ветровой эрозии. Это связано с применением различных агротехнических мероприятий, отклонениями от принятых технологий.
В то же время пашня может подвергаться и водной эрозии.
Таблица 4
Агрегатный состав черноземов обыкновенных
| Название почвы | Содержание фракций, % при размере, мм | ||||||||
| <0.25 | 0.25-0.5 | 0.5-1 | 1-2 | 2-3 | 3-5 | 5-7 | 7-10 | >10 | |
| Сухое просеивание.Целина | 14,7 | 2,7 | 3,1 | 8,5 | 17,3 | 10,8 | 6,7 | 20,6 | 15,6 |
| Пашня | 21,3 | 5,4 | 0,6 | 6,9 | 14,0 | 2,7 | 6,8 | 18,4 | 23,9 |
| Мокрое просеивание.Целина | 21,8 | 7,0 | 5,8 | 4,6 | 12,1 | 6,2 | 9,3 | 20,5 | 12,7 |
| Пашня | 23,7 | 7,4 | 6,3 | 7,9 | 8,4 | 12,4 | 9,2 | 10,9 | 13,8 |
Количество водопрочных агрегатов здесь составляет 48,8 %, на целине же количество агрегатов больше 1 мм – 52,7 %. До крайнего допустимого предела или порога устойчивости интервал составляет всего 2,7 %.